Неэффективное фотодыхание древних деревьев могло помочь стабилизировать атмосферу Земли во время последнего ледникового периода

Древние деревья могли играть ключевую роль в регулировании климата Земли во время последнего ледникового периода, «дыша» менее эффективно. Новое исследование под руководством учёного из Университета Пенсильвании, опубликованное в Nature Geoscience, изучило химические «отпечатки» в субфоссильной древесине (сохранившихся деревьях) по всей Северной Америке, чтобы понять, как растения реагировали на низкий уровень углекислого газа (CO₂) и более прохладные температуры последнего ледникового периода около 20 000 лет назад.

Исследователи обнаружили, что по мере падения температуры и уровня CO₂ деревья во многих местах увеличивали своё фотодыхание — процесс, подобный затруднённому дыханию у растений, который указывает на потенциальную трату энергии и высвобождение углекислого газа обратно в атмосферу. Это повышенное высвобождение CO₂ могло непреднамеренно поддерживать климат достаточно тёплым, а уровень углерода в атмосфере — достаточным для выживания растений, действуя как своего рода естественный «ручной тормоз», помогающий сохранять среду Земли обитаемой.

Для изучения реакции растений в последний ледниковый период (около 115 000–12 000 лет назад) учёные использовали новую технику реконструкции скорости фотодыхания в древних деревьях. Новаторский метод основан на измерении молекул с множественными редкими разновидностями, так называемых кластеризованных изотопов, в древесине, которые действуют как «отпечаток пальца» для фотодыхания. Сравнение анализов изотопов деревьев ледникового периода с современными деревьями показало, что деревья из более тёплых регионов того времени имели более высокие скорости фотодыхания, чем их современные аналоги.

Ключевые образцы для исследования были получены из битумных озёр Ла-Брея в Южной Калифорнии, где учёные проанализировали древнюю древесину можжевельника, сохранившуюся в асфальте. В образцах были обнаружены явные признаки повышенного фотодыхания, что означает, что деревья высвобождали CO₂ обратно в атмосферу почти так же быстро, как и удаляли его. Полученные данные помогают объяснить, почему в предыдущих исследованиях было установлено, что уровень атмосферного CO₂ во время ледниковых периодов никогда не опускался ниже порога примерно в 185–210 частей на миллион (ppm).

«Насколько нам известно, это первый раз, когда нам удалось проверить давнюю гипотезу о том, что повышенное фотодыхание помогало поддерживать атмосферный углекислый газ на этих уровнях десятки тысяч лет назад», — сказал ведущий автор работы Макс Ллойд. Он добавил, что фотодыхание является ключевым регулятором количества углерода в атмосфере, и для моделирования климатических сценариев крайне важно понимать и учитывать влияние растений.