В нынешних условиях роста содержания углекислого газа в атмосфере растения должны чувствовать себя прекрасно. Эксперименты показывают, что повышение уровня CO2 помогает процессу фотосинтеза и снижает потребление воды. Но есть и другая сторона медали. Более высокие температуры заставляют флору Земли использовать больше H2O и замедлять фотосинтез. Ученые задумались над тем, что победит в этом перетягивании каната, и выживут ли земные леса в результате климатических изменений.

По мнению ученых из Университета Юты, многое зависит от способности растений адаптироваться к новой среде. Их исследование учитывает аспекты физиологии дерева и показывает, как лес реагирует на изменение климата. «Мы берем физиологию отдельных клеток и масштабируем их в компьютере для составления прогнозов», — цитирует EurekAlert слова автора исследования Уильяма Андерегга.

Чтобы понять суть конфликта между повышением содержания углекислого газа и ростом температуры, важно представлять, как деревья и другие растения используют воду. Она вытягивается из корней через ксилему — сосудистую систему дерева. Вода движется к листьям, где происходит фотосинтез. На нижней стороне листвы открываются маленькие поры, называемые устьицами, в которые впускается CO2 для фотосинтеза. Водяной пар также может выходить через устьица, поэтому их необходимо закрывать для предотвращения потери воды в сухое или жаркое время.

Во время сильной засухи деревья вынуждены работать усерднее, чтобы втянуть воду и прогнать ее через ксилему. Если почва достаточно сухая, натяжение воды приводит к образованию пузырьков воздуха в ксилеме и снижению переноса воды, травме или гибели дерева. Это похоже на сердечный приступ.

Джон Сперри из Школы биологических наук Университета Юты потратил десятилетия на изучение физиологии процесса использования воды деревьями. В последние годы к нему присоединились Андерегг и доктор наук Мартин Вентурас вместе с другими учеными. Вместе они разработали модель влияния физиологических особенностей растений на процесс фотосинтеза и обезвоживание в ответ на изменение окружающей среды.

По словам Сперри, эта модель позволила по-новому предсказать исход «борьбы противоположностей» из-за изменения климата, количественно измерить конкурирующие эффекты увеличения концентрации CO2 и теплового стресса, найти точку равновесия.

Андерегг добавил, что модель позволяет имитировать способность деревьев к акклиматизации во время жары и засухи, как в коротких временных масштабах, при закрытии или открытии устьиц, так и в длительных — за счет дополнительного роста деревьев или гибели леса. «Мы предполагаем, что растения способны реагировать на климат и изменения окружающей среды», — сказал ученый.

Вентурас добавил, что некоторая акклиматизация была заметна в прошлых экспериментах при увеличении содержания СО2 в воздухе, а также в схожих лесах, находящихся в различных климатических зонах. «Наши современные модели имеют огромное значение для будущего лесов», — считает Андерегг.

Исследования показывают, что результат зависит не от абсолютного количества CO2 или масштабов роста температур, а только от соотношения между ними. «Один и тот же лес способен пережить большие изменения климата, если это соотношение находится в нейтральной точке. Но все, что подталкивает это соотношение в сторону потепления, может иметь серьезные негативные последствия», — заявил Сперри.

По словам ученых, если леса не смогут акклиматизироваться, то соотношение менее 89 пропромилле (миллионных долей) CO2 на один градус потепления даст возможность избежать значительного стресса и гибели деревьев. Примерно 55% современных климатических прогнозов показывают возможность такого климатического сценария. Если леса способны акклиматизироваться, то они выдержат более низкое соотношение: 67 пропромилле на градус, что предусматривается 71% прогнозов.

Однако даже при акклиматизации изменить баланс в сторону гибели лесов могут побочные факторы. Модель не учитывает лесные пожары или заражение насекомыми. При этом деревья, находящиеся в неблагоприятных климатических условиях, более восприимчивы к этим угрозам.

Не стоит забывать и про засухи. «Если влажности почвы упадет ниже порогового значения, может погибнуть весь лес. Вы видите подобное в цветочных горшках дома, если забываете полить цветы. Лес тоже будет хорошо выглядеть до определенного момента, но затем достигнет порога влажности, и через несколько дней растения могут умереть. Если в этот период не будет дождя», — отметил Сперри.

Тем временем экологи потребовали от США и Евросоюза взять на себя больше половины всех расходов на сохранение природы Земли в результате климатических изменений.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.