Badania pokazują, że absolutnie wszystkie krzewy, winorośle i drzewa, które nas otaczają, odgrywają ważną rolę w pochłanianiu nadmiaru węgla z atmosfery. Ale w pewnym momencie rośliny mogą przyjąć tak dużo węgla, że ich pomocna dłoń w walce ze zmianami klimatu zaczyna słabnąć. Kiedy dokładnie to się stanie? Naukowcy próbują znaleźć odpowiedź na to pytanie.
Odkąd na początku XX wieku rozpoczęła się rewolucja przemysłowa, ilość węgla w atmosferze spowodowana działalnością człowieka gwałtownie wzrosła. Korzystając z modeli komputerowych, autorzy opublikowali w Trends in Plant Science, stwierdzili, że w tym samym czasie fotosynteza wzrosła o 20%.
„To jak promień światła na ciemnym niebie” – mówi Lukas Chernusak, autor badań i ekofizjolog na Uniwersytecie Jamesa Cooka w Australii.
Jak to ustalono?
Chernusak i współpracownicy wykorzystali dane z badań środowiskowych z 2017 roku, które mierzyły siarczek karbonylu znaleziony w rdzeniach lodowych i próbkach powietrza. Oprócz dwutlenku węgla rośliny pobierają siarczek karbonylu podczas swojego naturalnego cyklu węglowego, co jest często wykorzystywane do pomiaru fotosyntezy w skali globalnej.
„Rośliny lądowe pochłaniają około 29% naszych emisji, które w przeciwnym razie przyczyniłyby się do stężenia CO2 w atmosferze. Analiza naszego modelu wykazała, że rola fotosyntezy naziemnej w napędzaniu tego procesu sekwestracji węgla jest większa niż sugerowała większość innych modeli” – mówi Chernusak.
Ale niektórzy naukowcy nie są tak pewni zastosowania siarczku karbonylu jako metody pomiaru fotosyntezy.
Kerry Sendall jest biologiem z Georgia Southern University, który bada, jak rośliny rosną w różnych scenariuszach zmiany klimatu.
Ponieważ pobieranie siarczku karbonylu przez rośliny może się różnić w zależności od ilości światła, jaką otrzymują, Sendall mówi, że wyniki badania „mogą być przeszacowane”, ale zauważa również, że większość metod pomiaru globalnej fotosyntezy ma pewien stopień niepewności.
Bardziej zielone i grubsze
Niezależnie od tego, jak bardzo wzrosła fotosynteza, naukowcy są zgodni, że nadmiar węgla działa jak nawóz dla roślin, przyspieszając ich wzrost.
„Istnieją dowody na to, że liście drzew stały się gęstsze, a drewno gęstsze” – mówi Cernusak.
Naukowcy z Oak Ride National Laboratory zauważyli również, że gdy rośliny są wystawione na zwiększony poziom CO2, rozmiar porów na liściach wzrasta.
Sendall, w swoich własnych eksperymentalnych badaniach, wystawiła rośliny na dwukrotną ilość dwutlenku węgla, którą normalnie otrzymują. W tych warunkach, zgodnie z obserwacjami Sendalla, skład tkanek liścia zmienił się w taki sposób, że roślinożercom trudniej było je jeść.
Punkt krytyczny
Poziom CO2 w atmosferze rośnie i oczekuje się, że ostatecznie rośliny nie będą w stanie sobie z tym poradzić.
„Reakcja pochłaniacza dwutlenku węgla na wzrost atmosferycznego CO2 pozostaje największą do tej pory niepewnością w globalnym modelowaniu cyklu węglowego i jest głównym czynnikiem niepewności w prognozach zmian klimatu” – zauważa na swojej stronie internetowej Oak Ride National Laboratory.
Oczyszczanie gruntów pod uprawę lub rolnictwo oraz emisje z paliw kopalnych mają największy wpływ na cykl węglowy. Naukowcy są pewni, że jeśli ludzkość nie przestanie tego robić, punkt krytyczny jest nieunikniony.
„Więcej emisji dwutlenku węgla zostanie uwięzionych w atmosferze, koncentracja gwałtownie wzrośnie, a jednocześnie zmiany klimatyczne zajdą szybciej” – mówi Daniel Way, ekofizjolog z Western University.
Co możemy zrobić?
Naukowcy z University of Illinois i Departamentu Rolnictwa eksperymentują nad sposobami genetycznej modyfikacji roślin, aby mogły magazynować jeszcze więcej węgla. Enzym zwany rubisco jest odpowiedzialny za wychwytywanie CO2 do fotosyntezy, a naukowcy chcą zwiększyć jego wydajność.
Ostatnie próby zmodyfikowanych upraw wykazały, że podniesienie jakości rubisco zwiększa plony o około 40%, ale użycie zmodyfikowanego enzymu roślinnego na dużą skalę komercyjną może zająć ponad dekadę. Jak dotąd testy przeprowadzono tylko na popularnych uprawach, takich jak tytoń, i nie jest jasne, w jaki sposób rubisco zmieni drzewa, które pochłaniają najwięcej dwutlenku węgla.
We wrześniu 2018 r. grupy ekologiczne spotkały się w San Francisco, aby opracować plan ochrony lasów, który według nich jest „zapomnianym rozwiązaniem zmian klimatu”.
„Myślę, że decydenci powinni zareagować na nasze odkrycia uznając, że biosfera lądowa działa obecnie jako wydajny pochłaniacz dwutlenku węgla” – mówi Cernusak. „Pierwszą rzeczą do zrobienia jest podjęcie natychmiastowych działań w celu ochrony lasów, aby mogły nadal sekwestrować węgiel i natychmiast rozpocząć prace nad dekarbonizacją sektora energetycznego”.