Земля достигнет температурного переломного момента в ближайшие 20–30 лет, говорится в новом исследовании
Способность Земли поглощать почти треть антропогенных выбросов углерода с помощью растений может сократиться вдвое в ближайшие два десятилетия при текущих темпах потепления. К такому выводу пришли учёные из Университета Северной Аризоны (NAU), Исследовательского центра Вудвелла и Университета Вайкато (Новая Зеландия), опубликовавшие исследование в Science Advances. Проанализировав более 20 лет данных с измерительных вышек во всех основных биомах планеты, команда выявила критический температурный порог, за которым способность растений улавливать и запасать атмосферный углерод — кумулятивный эффект, известный как «наземная углеродная сток» — снижается по мере дальнейшего роста температур.
Наземная биосфера (активность растений и почвенных микробов) осуществляет большую часть «дыхания» Земли, обменивая углекислый газ и кислород. Экосистемы поглощают CO₂ в процессе фотосинтеза и выделяют его обратно в атмосферу при дыхании растений и микробов. Последние десятилетия биосфера, как правило, поглощала больше углерода, чем выделяла, смягчая изменение климата.
Однако по мере распространения рекордных температур по всему миру это может прекратиться. Исследователи обнаружили температурный порог, за которым поглощение углерода растениями замедляется, а его выделение ускоряется. Ведущий автор, постдок из NAU Катарин Даффи, зафиксировала резкое снижение фотосинтеза выше этого порога почти во всех биомах, даже после исключения влияния воды и солнечного света.
«У Земли стабильно растёт температура, и, как и в человеческом организме, у каждого биологического процесса есть диапазон температур для оптимальной работы, выше которого функция ухудшается», — сказала Даффи. Команда применила Макромолекулярную теорию скорости (MMRT), основанную на принципах термодинамики, чтобы определить температурные кривые для биомов.
Результаты тревожны. Пик температуры для поглощения углерода составляет 18°C для растений C3 (более распространённых) и 28°C для растений C4. Эти пики уже превышаются в природе, в то время как для дыхания растений температурного ограничения не обнаружено. Это означает, что во многих биомах дальнейшее потепление вызовет снижение фотосинтеза при экспоненциальном росте дыхания, превращая экосистемы из стока в источник углерода и ускоряя изменение климата.
Сейчас менее 10% наземной биосферы испытывает температуры выше этого фотосинтетического максимума. Но при текущих темпах выбросов до половины биосферы может превысить этот порог продуктивности к середине века. Среди первых окажутся самые богатые углеродом биомы — тропические леса Амазонии и Юго-Восточной Азии, а также тайга в России и Канаде.
«Наиболее поразительно, что температурный оптимум для фотосинтеза во всех экосистемах оказался таким низким, — отметил соавтор Вик Аркус из Университета Вайкато. — В сочетании с ростом дыхания экосистем наши выводы говорят, что любое потепление выше 18°C потенциально губительно для наземного углеродного стока. Без ограничения потепления уровнями Парижского соглашения, наземный сток перестанет компенсировать наши выбросы и давать нам время».