При текущих темпах антропогенных выбросов парниковых газов к 2040-2060 годам интенсивность фотосинтеза в биомах суши снизится, и их способность поглощать углерод упадет в среднем на 44 процента, а к 2070-2090 годам уже на 49 процентов. Таким образом, уже к середине века способность экосистем суши поглощать углерод и нивелировать последствия климатических изменений упадет настолько, что они превратятся в источники углеродных выбросов. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Экосистемы суши ежегодно поглощают 2,6±0,8 миллиарда тонн углерода (порядка 30 процентов антропогенных выбросов), что делает их наряду с океаном важнейшими регуляторами климата. Предполагается, что в будущем экосистемы смогут поглощать еще больше углекислого газа, потому что с ростом температуры воздуха интенсивность фотосинтеза возрастает. Однако, если потепление достигнет критической точки, процесс фотосинтеза, напротив, будет угнетаться, и экосистемные услуги по ассимиляции углерода из атмосферы окажутся под угрозой.
Ученые под руководством Катарин Даффи (Katharyn A. Duffy) из Университета Северной Аризоны оценили возможность перехода экосистем суши из поглотителей углерода в источники его эмиссии. Они использовали данные наблюдений сети непрерывного мониторинга углерода FLUXNET и данные климатических наблюдений из базы WorldClim, чтобы исследовать температурную зависимость фотосинтеза в различных биомах.
Авторы исследования установили, что температуры пика фотосинтетической активности составляют 18 и 28 градусов Цельсия для растений с С3 и С4 типами фотосинтеза соответственно. После превышения этих значений интенсивность фотосинтеза снижается.
Если антропогенные выбросы парниковых газов будут происходить в соответствием со сценарием RCP 8.5 (отсутствие ограничений на выбросы), то к периоду 2040-2060 годов чистая первичная продуктивность биомов суши (разница между углеродом, поглощенным для фотосинтеза, и углеродом, выделенным в процессе дыхания) снизится в среднем на 44 процента, а к 2070-2090 годам уже на 49 процентов. При этом чистая продуктивность главных регуляторов климата — тропических лесов бассейна Амазонки и Юго-Восточной Азии и таежного покрова России и Канады — к этим периодам снизится более чем на 50 и более чем на 90 процентов соответственно.
Авторы исследования отметили, что результаты их исследования указывают на важную точку перехода в температурной зависимости фотосинтеза, которая может произойти в середине XXI века: биомы суши начнут выделять больше углерода, чем поглощать. По их мнению, игнорирование расчетов может привести к переоценке возможностей экосистем суши к ассимиляции углерода от антропогенных выбросов.
Недавнее исследование показало, что точка невозврата может быть уже пройдена для всей климатической системы Земли: согласно расчетам, проведенным с помощью модели ESCIMO, даже если прекратить все антропогенные выбросы парниковых газов с 2020 года, средняя температура воздуха на планете продолжит расти за счет большого количества водяного пара в атмосфере, низкого альбедо земной поверхности и самоподдерживающегося таяния многолетней мерзлоты.
Марина Попова