Используя высокочувствительный изотопный анализ, команда получила детальные измерения углеродного обмена в умеренном лесу

Впервые учёным удалось измерить процессы, посредством которых целый лес «дышит». Для этого использовались сложные технологии, включающие башни потоков и новое оборудование, способное точно измерять два разных типа (изотопа) углекислого газа в воздухе. Команда под руководством Ричарда Вера и Скотта Сейлски из Университета Аризоны получила детальные долгосрочные измерения скорости дыхания и фотосинтеза умеренного лиственного леса в дневное и ночное время.

Опровергая устоявшиеся представления, исследователи обнаружили, что деревья «выдыхают» меньше CO₂ днём, чем считалось ранее, и что фотосинтез леса не снижается в течение лета. Результаты, опубликованные в журнале Nature, закрывают давний пробел в понимании углеродного цикла между наземными экосистемами и атмосферой и могут быть полезны для создания более точных моделей для прогнозирования долгосрочных последствий глобального изменения климата. Работа финансировалась в основном Министерством энергетики США.

Данные показали, что некоторые общепринятые положения, лежащие в основе климатических моделей, нуждаются в пересмотре. «Оказалось, что дыхание леса в конце весны и начале лета может быть на 50% меньше днём, чем ночью», — говорит Вер. Также подтвердилось, что лиственные леса умеренного пояса не теряют эффективность фотосинтеза по мере старения листьев летом.

Авторы использовали высокочувствительные приборы, установленные на башнях и почвенных камерах в Гарвардском лесу (Массачусетс), для непрерывного измерения соотношения двух изотопов углерода в воздухе с 2011 по 2013 год. Поскольку фотосинтез, в отличие от дыхания, предпочитает более лёгкий изотоп углерода, исследователи смогли разделить углеродные потоки от каждого из двух процессов.

«Благодаря лесам, которые связывают часть углерода от сжигания ископаемого топлива, антропогенное изменение климата происходит медленнее, чем могло бы», — говорит Сейлска. «Но чтобы понять, что леса будут делать в следующие 50–100 лет, нам нужно лучше понимать, как фотосинтез и дыхание леса по отдельности реагируют на меняющуюся погоду и климат. Это исследование предлагает путь вперёд».