Растения поднимают бунт: Арктика тает, когда растения перестают дышать

Водяной пар, который растения выделяют при дыхании, служит для снижения температуры поверхности суши, подобно поливу газона в жаркий день. До сих пор в росте глобальной температуры винили парниковый эффект. Однако исследование показало, что температура в Арктике повышается, когда количество влаги, выделяемой растениями, сокращается из-за роста концентрации диоксида углерода (CO₂) в атмосфере.

Совместная исследовательская группа под руководством профессора Чжон-Сон Куга и докторанта Со Вон Пак из Отдела инженерных и экологических наук Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) и исследователя Джин-Су Кима из Цюрихского университета подтвердила, что увеличение концентрации атмосферного CO₂ закрывает устьица растений в высокоширотных районах и снижает их транспирацию, что в конечном итоге ускоряет потепление в Арктике. Результаты, полученные с помощью моделирования системами моделирования Земли (Earth system models, ESM), были недавно опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Communications.

Растения поглощают CO₂ и выделяют кислород в процессе фотосинтеза. При этом устьица листьев открываются, чтобы поглотить CO₂ из воздуха, и одновременно выделяют влагу. Однако при повышении концентрации CO₂ растения могут поглощать его достаточно, не открывая устьица широко. Если устьица открываются незначительно, количество выделяемого водяного пара также снижается. Когда эта транспирация растений уменьшается, температура поверхности суши быстро растет в условиях парникового потепления. В последнее время такое снижение транспирации называют одной из причин учащения волн жары в Северном полушарии.

Эта реакция растительности, контролирующая обмен энергией между поверхностью и атмосферой (так называемое «физиологическое воздействие», physiological forcing), приводит к глобальному изменению климата. Но до сих пор ни одно исследование не подтверждало эффектов этого воздействия на климатическую систему Арктики. Совместная исследовательская группа проанализировала моделирование ESM и подтвердила, что увеличение CO₂ приводит к закрытию устьиц у наземной растительности, вызывая потепление на суше, что, в свою очередь, дистанционно ускоряет потепление в Арктике через атмосферную циркуляцию и положительные обратные связи в процессах земных систем.

Количественная оценка влияния закрытия устьиц на потепление в Арктике из-за увеличения CO₂ показала, что около 10% парникового эффекта вызвано этим физиологическим воздействием.

Профессор Чжон-Сон Куг, изучающий потепление в Арктике с различных точек зрения, отметил: «Эффект закрытия устьиц из-за повышенного уровня CO₂ не в полной мере учитывается в прогнозах будущего климата». Он указал, что это означает, что потепление в Арктике может происходить гораздо быстрее, чем прогнозируется в настоящее время. Ученый также предупредил, что «увеличение концентрации CO₂ ускоряет глобальное потепление не только за счет парникового эффекта, о котором мы все знаем, но и путем изменения физиологических функций растений».