» » В ответ на возрастание содержания CO2 в атмосфере леса увеличивают эффективность фотосинтеза

В ответ на возрастание содержания CO2 в атмосфере леса увеличивают эффективность фотосинтеза


В ответ на возрастание содержания CO2 в атмосфере леса увеличивают эффективность фотосинтеза

Испарения, поднимающиеся над лесами в районе Уиллоу-Крик, Калифорния (Willow Creek). Фото © Harry Spurling/CORBIS из статьи Belinda Medlyn, Martin De Kauwe, 2013


Как выяснила недавно группа исследователей из США и Германии, в ответ на непрерывное возрастание концентрации углекислого газа в атмосфере леса умеренного пояса увеличивают интенсивность фотосинтеза, а следовательно, и чистую первичную продукцию экосистемы. При этом возрастает эффективность использования воды, потребляемой при связывании определенного количества СО2. Происходит это из-за того, что в условиях избытка CO2 растения слегка прикрывают устьица — поры, через которые листья обмениваются газами с окружающей средой. Соответственно, уменьшается транспирация — испарение растением воды через устьица.

Содержание в атмосфере углекислого газа (CO2) неуклонно растет и в мае 2013 года достигло небывалого (по крайней мере, за несколько сотен тысяч лет) максимума — 400 ppm (parts per million, миллионных частей), что на 43% выше доиндустриального уровня — 280 ppm. Увеличение концентрации в воздухе CO2 приводит — до некоторого предела, конечно, — к возрастанию интенсивности фотосинтеза. Этот эффект очень хорошо прослеживается в лаборатории и в теплицах и менее четко — в полевых экспериментах под открытым небом (см.: Рост концентрации CO2 в атмосфере не слишком повысит урожайность зерновых, «Элементы», 05.07.2006). Что касается непосредственно природной обстановки, то там уловить изменения в интенсивности фотосинтеза в ответ на постепенное увеличение содержания CO2 достаточно сложно, и результаты получаются противоречивыми.

В недавно опубликованной статье Тревора Кинэна (Trevor F. Keenan) из Отдела организменной и эволюционной биологии Гарвардского университета (Department of Organismic and Evolutionary Biology, Массачусетс, США) совместно с коллегами из того же и других университетов США, а также Германии показано, что в лесах на северо-востоке и Среднем западе США за последние годы (наблюдения в 13 разных местах велись от 7 до 18 лет) выросла первичная продукция, а также увеличилась эффективность использования воды. Последняя величина, оцениваемая как расход воды на связывание определенного количества CO2, особенно интересовала исследователей. Дело в том, что при увеличении концентрации CO2 в окружающей среде растения слегка прикрывают устьица, чтобы поддерживать необходимое давление в межклеточных пространствах листа. При этом уменьшается транспирация — испарение растением воды. Иногда это приводит даже к излишнему накоплению воды в почве и развитию в анаэробных условиях бактерий метаногенов, производящих другой важный парниковый газ — метан (см.: Повышение концентрации CO2 в атмосфере стимулирует выделение из почвы других парниковых газов, «Элементы», 09.08.2011).


В ответ на возрастание содержания CO2 в атмосфере леса увеличивают эффективность фотосинтеза

В ответ на возрастание содержания CO2 в атмосфере леса увеличивают эффективность фотосинтеза

Долговременная динамика эффективности использования воды на фотосинтез. Годовое изменение эффективности ΔWei (г углерода на кг H2O × ГПа) рассчитывается по дневным потокам за летние месяцы. Красная линия — среднее для всех мест обследования. Серая полоса — доверительные интервалы. Серые точки и черные линии — данные по отдельным точкам. Из обсуждаемой статьи Keenan et al., 2013


Авторы обсуждаемой работы использовали известный с 1980-х годов метод ковариации вихрей — «eddy covariance». Суть метода в том, что приборы, укрепленные на специальной вышке в лесу, анализируют состав воздушных потоков. При этом особое внимание уделяется обмену газами между лесом и вышележащими слоями атмосферы. Результаты непрерывных наблюдений за содержанием CO2 и паров воды свидетельствуют, что практически во всех местах за последние 15–20 лет возросла эффективность использования воды на фотосинтез. Соответственно, увеличилась и чистая продукция экосистемы. Анализ климатических и других условий во всех лесах, где проводились наблюдения, показал, что никаких существенных изменений за период исследований не наблюдалось, а весь эффект можно описать непосредственным воздействием повышающейся год от года концентрации CO2 в атмосфере.


2 за год) в разных участках леса на северо-востоке США')">
В ответ на возрастание содержания CO2 в атмосфере леса увеличивают эффективность фотосинтеза
2 за год) в разных участках леса на северо-востоке США" border=0 width="600">
В ответ на возрастание содержания CO2 в атмосфере леса увеличивают эффективность фотосинтеза

Динамика чистой продукции экосистемы (г углерода на м2 за год) в разных участках леса на северо-востоке США. Обратите внимание на обратную шкалу. Чистая продукция за проанализированные годы возрастает, а не убывает. Из обсуждаемой статьи Keenan et al., 2013


Авторы подчеркивают, что «контролю со стороны устьиц» за потреблением воды и углекислого газа до последнего времени не уделялось должного внимания, хотя процессы эти могут играть очень важную роль в поддержании глобального баланса углерода и воды.

Источник: Trevor F. Keenan, David Y. Hollinger, Gil Bohrer, et al. Increase in forest water-use efficiency as atmospheric carbon dioxide concentrations rise // Nature. 2013. V. 499. P. 324–327. Doi:10.1038/nature12291.

См. также:
Belinda Medlyn, Martin De Kauwe. Carbon dioxide and water use in forests // Nature. 2013. V. 499. P. 287–289. Doi:10.1038/nature12411.

Алексей Гиляров


05 октябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Уменьшение видового разнообразия приводит к снижению первичной продукции в экосистемах

Анализ результатов множества отдельных экспериментов позволил рассчитать изменение средних значений первичной продукции в экосистемах при изменении видового богатства в них. Оказалось, что

Сведение тропических лесов ведет к меньшему поступлению углерода в атмосферу, чем думали

Опираясь на подробные (полученные с помощью дистанционных методов) данные о состоянии растительного покрова, группа исследователей из США показала, что в период с 2000-го по 2005 год в результате

Конец последнего оледенения отмечен одновременным повышением температуры и содержания CO2 в атмосфере

Использование новых методов позволило уточнить различия в возрасте пузырьков воздуха, запечатанных во льду Антарктиды, и льда, непосредственно окружающего эти пузырьки. Анализ показал, что

Учет лимитирования азотом показал, что с нарушенных земель выделяется значительно больше СО2, чем предполагалось ранее

Участки растительности, нарушенные человеком, — это места, где происходит усиленное выделение в атмосферу углекислого газа. Проведенный недавно расчет интенсивности данного процесса для всей

В Антарктиде 50 миллионов лет назад могли расти пальмы и тропические леса

Институт геологических и ядерных наук Новой Зеландии представил новый неизвестный лик Южного полюса — согласно исследованиям новозеландских учёных, около 52 миллионов лет назад на месте нынешних
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Существует 50% вероятность того, что мы живем в симуляцииВремя эластично: почему на вершине горы время идет быстрее, чем на пляже?Кого и зачем приносили в жертву Древние Египтяне?Ученые пытаются понять, как могла появиться жизнь на ВенереНа МКС найдено место утечки воздуха. Что дальше?Почему птицы летают клином11 живописных мест на планете, раскрашенных самой осеньюКрупнейшая озоновая дыра зафиксирована над Антарктидой