Повышение температуры заставило растения поглощать больше углекислого газа

Сотрудники Исследовательского центра изменения климата Университета Пердью (США) изучили адаптацию растений к повышению температуры и обнаружили, что нагревание стимулирует процессы, связанные с фотосинтезом, в том числе обмен углекислого газа. В лабораторных условиях разные растения при повышении температуры окружающей среды в среднем фиксировали больше, а выделяли меньше CO2. Работа опубликована в журнале Global Change Biology.

повышение температуры заставило растения поглощать больше углекислого газа

Углекислый газ (CO2) является естественным компонентом атмосферы нашей планеты, однако его избыточный выброс, наряду с другими парниковыми газами, является причиной глобального потепления. Приток углекислоты в атмосферу осуществляется в результате натуральных процессов — дыхания и вулканической активности, однако с начала индустриальной революции основной вклад вносит человек, сжигая ископаемое топливо. Отток углекислого газа производится растениями, которые в процессе фотосинтеза фиксируют СО2 и превращают его в сахара с участием света и воды. Повышение концентрации СО2 в атмосфере приводит к тому, что растения начинают более активно его поглощать, однако деятельность человека по уничтожению лесов сводит на нет эту естественную саморегуляцию системы. В результате температура поверхности планеты продолжает расти.

Специалисты по исследованию последствий изменения климата решили выяснить, как увеличение температуры, без изменения других параметров среды, влияет на процессы фотосинтеза и газообмена растениями. Эксперимент охватил разные виды растений, различающиеся по типу фотосинтеза, продолжительности жизни (однолетние и многолетние) и произрастанию (тропические либо нетропические). Всего в исследовании было использовано 22 вида, включая культивируемые растения, такие как рис, кукуруза и огурцы, а также деревья, такие как береза и сосна. Растения выращивали в лабораторных условиях и в течение недели выдерживали при определенной температуре, от 15 до 35 градусов Цельсия. За это время биохимические процессы должны были адаптироваться к заданным условиям.

Ученых интересовали такие параметры фотосинтеза, как скорость фиксации углерода, обусловленная работой двух ферментов-карбоксилаз, уровень генерации энергии в процессе работы электрон-транспортной цепи и уровень темнового дыхания, в процессе которого растения выделяют углекислый газ. Эти параметры были измерены у адаптированных к определенной температуре растений. Кроме того, адаптированные растения подвергали кратковременному (в течение нескольких минут) действию экстремальных температур до 50 градусов, чтобы выяснить устойчивость биохимических параметров.

повышение температуры заставило растения поглощать больше углекислого газа
Графики, демонстрирующие изменение скорости фиксации углерода (слева) и выделения углекислого газа (справа) растениями в зависимости от температуры

В итоге все растения при повышении температуры окружающей среды смогли адаптироваться к ней. Уровень фотосинтеза у растений возрос, как и газообмен. Увеличилось как поглощение углекислого газа, так и выделение его в процессе дыхания. Однако сравнение скоростей процессов фиксации углекислого газа и дыхания показало, что нагрев в среднем сдвигает баланс в сторону усвоения углекислоты. Кроме того, предварительная адаптация к повышенной температуре сделала растения менее чувствительными к ее внезапному кратковременному скачку. Ученые отмечают, что эти обнадеживающие результаты получены при достаточном количестве воды и питательных веществ в почве. Между тем следствием глобального потепления может стать не только повышение температуры, но и засуха, поэтому надеяться на то, что экосистема сама справится с изменением климата благоприятным для человечества образом, не стоит.

С началом индустриальной революции в XVIII веке концентрация углекислого газа в атмосфере возросла на 43 процента. Средняя температура на планете с начала ХХ века возросла почти на градус.

Автор: Дарья Спасская

Ссылка на источник