Рост концентрации углекислого газа в атмосфере обвинили в угнетении растений суши

В начале XXI века увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере за счет антропогенных выбросов перестало стимулировать рост растений на суше и перешло к его угнетению. При текущих темпах выбросов к концу столетия влияние повышенных концентраций CO₂ будет устойчиво отрицательным и затронет порядка 67 процентов площади растительного покрова. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Nature Communications.

Наземные экосистемы поглощают до 30 процентов антропогенных выбросов углекислого газа, сдерживая тем самым изменение климата и смягчая его последствия. За последние 50 лет накопление углерода растительным покровом суши выросло более чем вдвое, что связывали с ростом концентрации углекислого газа в атмосфере. Влияние CO₂ на растения можно разделить на прямое и непрямое. Прямое заключается в том, что углекислый газ участвует в процессе фотосинтеза, и рост его концентрации стимулирует ассимиляцию углерода.

Косвенное влияние CO₂ более сложное и действует на растения через климат. Например, рост температуры сначала стимулирует, а затем угнетает фотосинтез. Также вредят растениям засухи, которые на фоне изменения климата становятся все более частыми. Напротив, доступность азота растениям становится выше, потому что при более высокой температуре растет скорость его минерализации в почве. Главная проблема прогнозов влияния роста концентрации углекислого газа в атмосфере на растительный покров суши — сложности в точных оценках именно его косвенного влияния, значение которого по сравнению с прямым влиянием растет, но остается неоднозначным.

Ученые под руководством Ван Вэй Гуана (Weiguang Wang) из Университета Хохай в Нанкине исследовали динамику прямого и непрямого действия углекислого газа на фотосинтетическую активность растительного покрова суши с 1982 по 2014 годы и делали прогноз ее изменений до конца XXI века. Для этого они использовали спутниковые данные AVHRR о фотосинтезе и климатические модели системы Земли из проекта CMIP6.

В период 2000-2014 эффект непрямого действия углекислого газа составил −0,04 грамма углерода на квадратный метр поверхности на каждую миллионную часть (ppm) CO₂ в атмосфере и был значительно (p < 0,05) меньше, чем в 1982-1996 годы, когда он оценивался в 0,24 грамма на квадратный метр на ppm. Фактически, к началу XXI века непрямое действие углекислого газа перестало в среднем по суше перестало стимулировать фотосинтез и начало его постепенно угнетать. В основном это произошло за счет высоких широт, в которых произрастают бореальные леса. Авторы связали это с участившимися засухами. В области экватора сложилась иная ситуация — там непрямое действие CO₂ продолжает способствовать росту чистой первичной продукции.

Прогностическое моделирование показало, что при текущих темпах выбросов к концу XXI века непрямое действие углекислого газа понизится на 0,36 грамма на квадратный метр на ppm по отношению к уровню 1982-1996 годов и станет устойчиво отрицательным. При этом 67 процентов площади растительного покрова суши будет сталкиваться с негативным влиянием растущей концентрации CO₂ на продуктивность. По словам авторов, результаты их исследования говорят о том, что положительное влияние антропогенных выбросов углекислого газа на растения было временным, и его пик давно пройден.

Недавно ученые выяснили, что за последние два десятилетия чистая продуктивность лесов Индии снизилась на шесть процентов, несмотря на то что площадь листьев за выросла на 18,5 процента. Так произошло, потому что потепление привело к угнетению процесса фотосинтеза и увеличению затрат растений на дыхание.