Повышение уровня углекислого газа делает растения мира более водянистыми

Наши исследования, опубликованные сегодня, показывают, что наземные растения поглощают из атмосферы на 17% больше углекислого газа, чем 30 лет назад. В равной степени необычно то, что наше исследование также показывает, что растительность почти не использует для этого дополнительную воду, что позволяет предположить, что глобальные изменения заставляют растения в мире расти более водосберегающим способом.

Вода — самый ценный ресурс, необходимый для роста растений, и наши исследования показывают, что растительность становится намного лучше в использовании ее в мире, в котором уровень CO₂ продолжает расти.

Отношение поглощения углерода к потерям воды экосистемами — это то, что мы называем «эффективностью водопользования», и это одна из наиболее важных переменных при изучении этих экосистем.

Наше подтверждение глобальной тенденции повышения эффективности водопользования — редкая хорошая новость, когда речь идет о последствиях глобального изменения окружающей среды. Это усилит жизненно важную роль растений как глобальных поглотителей углерода, улучшит производство продуктов питания и может повысить доступность воды для благосостояния общества и мира природы.

Наша миссия — делиться знаниями и принимать решения.
Однако более эффективное использование воды мировыми заводами не решит наших нынешних или будущих проблем нехватки воды.

Изменения в глобальном поглощении двуокиси углерода сушей, эффективности водопользования и эвапотранспирации экосистем в 1982-2011 гг.
Повышение поглощения углерода
Растения, растущие в сегодняшних условиях с повышенным содержанием CO₂, могут поглощать больше углерода — так называемый эффект удобрения CO₂. Это основная причина, по которой земная биосфера поглотила на 17% больше углерода за последние 30 лет.

Повышенное поглощение углерода согласуется с глобальной тенденцией к экологизации, наблюдаемой со спутников, и с растущим глобальным стоком углерода на суше, который удаляет около одной трети всех выбросов CO₂, создаваемых деятельностью человека.

Увеличение поглощения углерода обычно обходится дорого. Чтобы впустить CO₂, растения должны открыть поры в своих листьях, называемые устьицами, что, в свою очередь, позволяет воде просачиваться наружу. Таким образом, растениям необходимо соблюдать баланс между потреблением углерода для создания новых листьев, стеблей и корней, сводя при этом к минимуму потерю воды. Это привело к сложной адаптации, которая позволила многим видам растений завоевать ряд засушливых сред.

Одно из таких приспособлений состоит в том, чтобы немного закрыть устьица, чтобы позволить CO₂ проникнуть с меньшим выходом воды. При увеличении содержания CO₂ в атмосфере общий результат состоит в том, что поглощение CO₂ увеличивается, а потребление воды — нет. Это именно то, что мы обнаружили в глобальном масштабе в нашем новом исследовании. Фактически, мы обнаружили, что повышение уровня CO₂ приводит к тому, что растения в мире становятся более водными почти повсюду, будь то в засушливых или влажных местах.

Горячие точки роста
Для разработки и тестирования новой модели эффективности водопользования мы использовали комбинацию измерения потока воды в масштабе участка и атмосферных измерений, а также спутниковых наблюдений за свойствами листьев. Модель позволяет нам масштабироваться от эффективности использования листовой воды в любой точке мира до всего земного шара.

Мы обнаружили, что во всем мире бореальные и тропические леса особенно хороши для повышения эффективности использования воды экосистемами и поглощения CO₂. Это в значительной степени связано с эффектом удобрения CO₂ и увеличением общей площади поверхности листьев.

Важно отметить, что оба типа лесов имеют решающее значение для ограничения роста уровней CO₂ в атмосфере. Нетронутый тропический лес удаляет из атмосферы больше CO₂, чем любой другой тип леса, а бореальные леса крайнего севера планеты содержат огромное количество углерода, особенно в органических почвах.

Между тем, для полузасушливых экосистем мира увеличение экономии воды имеет большое значение. Мы обнаружили, что, например, австралийские экосистемы увеличивают поглощение углерода, особенно в северных саваннах. Эта тенденция, возможно, была бы невозможна без повышения эффективности использования воды экосистемами.

Предыдущие исследования также показали, как повышение эффективности использования воды озеленяет полузасушливые регионы и, возможно, способствовало увеличению улавливания углерода в полузасушливых экосистемах Австралии, Африки и Южной Америки.

Динамика эффективности водопользования за 1982-2011 гг. КРЕДИТ, предоставлен автором
Это не все хорошие новости
Эти тенденции будут иметь в основном положительные результаты для растений и животных (и людей), потребляющих их. Производство древесины, биоэнергетика и рост сельскохозяйственных культур являются (и будут) менее водоемкими в условиях изменения климата, чем они были бы без повышения эффективности использования воды растениями.

Но, несмотря на эти тенденции, нехватка воды, тем не менее, будет продолжать сдерживать поглотители углерода, производство продуктов питания и социально-экономическое развитие.

Некоторые исследования показали, что экономия воды может также привести к увеличению стока и, следовательно, к избыточной доступности воды. Однако в засушливой Австралии более половины (64%) осадков, возвращающихся в атмосферу, проходят не через растительность, а за счет прямого испарения почвы. Это снижает потенциальную выгоду от повышения эффективности использования воды растениями и возможность увеличения количества воды.

впадает в реки и водохранилища. Фактически, недавнее исследование показывает, что, хотя полузасушливые регионы Австралии озеленяются, они также потребляют больше воды, в результате чего речной сток падает на 24-28%.

Наши исследования подтверждают, что растения во всем мире, вероятно, выиграют от такой повышенной экономии воды. Однако вопрос о том, приведет ли это к увеличению доступности воды для сохранения или для потребления человеком, гораздо менее ясен и, вероятно, будет широко варьироваться от региона к региону.