Biologer afdækker skovens uventede rolle i klimaforandringerne

Ny forskning fra West Virginia University biologer viser, at træer rundt om i verden forbruger mere kuldioxid end tidligere rapporteret, at gøre skovene endnu vigtigere i reguleringen af ​​Jordens atmosfære og for altid ændre, hvordan vi tænker om klimaændringer.

I en undersøgelse offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences , Professor Richard Thomas og alumnus Justin Mathias (BS Biology, '13 og ph.d. Biologi, '20) syntetiserede publicerede træringundersøgelser. De fandt ud af, at stigninger i kuldioxid i atmosfæren i løbet af det sidste århundrede har forårsaget en stigning i træernes vandforbrugseffektivitet, forholdet mellem kuldioxid, der optages ved fotosyntese, og det vand, der går tabt ved transpiration - handling af træer, der "ånder ud" vanddamp.

"Denne undersøgelse fremhæver virkelig skovenes og deres økosystemers rolle i klimaændringer, "sagde Thomas, midlertidig associeret provost for akademiske akademiske anliggender. "Vi tænker på skove som leverer økosystemtjenester. Disse tjenester kan være mange forskellige ting - rekreation, træ, industri. Vi demonstrerer, hvordan skovene udfører en anden vigtig tjeneste:at fungere som dræn for kuldioxid. Vores forskning viser, at skove forbruger store mængder kuldioxid globalt. Uden det, mere kuldioxid ville gå ud i luften og bygge sig op i atmosfæren endnu mere, end det allerede er, som kan forværre klimaændringerne. Vores arbejde viser endnu en vigtig grund til at bevare og vedligeholde vores skove og holde dem sunde. "

Tidligere, forskere har troet, at træer brugte vand mere effektivt i løbet af det sidste århundrede gennem reduceret stomatal konduktans - hvilket betyder, at træer beholdt mere fugt, da porerne på deres blade begyndte at lukke lidt under stigende niveauer af kuldioxid.

Imidlertid, efter en analyse med kulstof- og iltisotoper i træringe fra 1901 til 2015 fra 36 træarter på 84 steder rundt om i verden, forskerne fandt, at i 83 % af tilfældene, den vigtigste drivkraft for træernes øgede vandeffektivitet var øget fotosyntese - de behandlede mere kuldioxid. I mellemtiden, den stomatale konduktans drev kun øget effektivitet 17% af tiden. Dette afspejler en stor ændring i, hvordan træers vandeffektivitet er blevet forklaret i modsætning til tidligere forskning.

"Vi har vist, at i løbet af det sidste århundrede, fotosyntese er faktisk den overvældende drivkraft til øget effektivitet i trævandsforbruget, hvilket er et overraskende resultat, fordi det modsiger mange tidligere undersøgelser, " sagde Mathias. "På global skala, dette vil have store konsekvenser potentielt for kulstofcyklussen, hvis mere kulstof overføres fra atmosfæren til træer. "

Siden 1901, træernes egenforbrugende vandforbrugseffektivitet er steget med cirka 40% i forbindelse med en stigning på cirka 34% i atmosfærisk kuldioxid. Begge disse egenskaber steg cirka fire gange hurtigere siden 1960'erne sammenlignet med de foregående år.

Selvom disse resultater viser, at stigningen i kuldioxid er den vigtigste faktor i at få træer til at bruge vandet mere effektivt, resultaterne varierer også afhængigt af temperaturen, nedbør og tørhed i atmosfæren. Disse data kan hjælpe med at forfine modeller, der bruges til at forudsige virkningerne af klimaændringer på globale kulstof- og vandkredsløb.

"At have en nøjagtig repræsentation af disse processer er afgørende for at lave sunde forudsigelser om, hvad der kan ske i fremtiden, " sagde Mathias. "Dette hjælper os med at komme lidt tættere på at gøre disse forudsigelser mindre usikre."

Undersøgelsen er et produkt af forskernes syvårige forskningssamarbejde i Mathias tid som doktorand. Efter eksamen fra WVU, Mathias sluttede sig til University of California, Santa Barbara som postdoktor.

"Siden jeg flyttede til Californien, mit arbejde har taget en drejning fra at være i marken, indsamling af målinger, analysere data og skrive manuskripter, " sagde Mathias. "Min nye stilling er mere fokuseret på økologisk teori og økosystemmodellering. I stedet for at måle planter, Jeg danner hypoteser og søger svar på spørgsmål ved hjælp af computermodeller og matematik. "

I fremtiden, Mathias stræber efter at blive professor ved et forskningsuniversitet for at fortsætte disse forskningsaktiviteter.

"Jeg ville elske at drive mit eget laboratorium på et universitet, mentor kandidatstuderende og forfølge forskningsspørgsmål for at fortsætte med at bygge videre på det arbejde, vi allerede har udført. Der er sket store fremskridt inden for vores område. Der er også et uendeligt antal spørgsmål, der er relevante fremadrettet, " sagde Mathias. "Jeg skylder alt til min tid og træning fra folk på WVU. Mit langsigtede mål er at være i en position, hvor jeg kan fortsætte med at flytte feltet fremad, mens jeg giver tilbage ved at undervise og vejlede elever. "