Reakcja roślin na zwiększone stężenie CO2 w atmosferze

glodniwiedzy (59)in #pl-nauka • 6 years ago

Dwie grupy roślin wykazały nieoczekiwaną reakcję na zwiększone stężenie dwutlenku węgla w atmosferze, jak informują naukowcy czuwający nad trwającym 20 lat eksperymentem w Minnesocie w USA.

W ramach 20-letniego eksperymentu, rośliny zostały wystawione na większe stężenie CO2, co przez pierwsze 12 lat powodowało u większości z nich szybszy wzrost. Po upływie około 12 lat, rośliny te jednak przestały reagować i rosnąć szybciej niż przedtem. Co jeszcze bardziej zaskakujące, w międzyczasie, zwiększona ilość dwutlenku węgla zaczęła stymulować wzrost innej, mniej popularnej grupy roślin, która obejmuje wiele gatunków traw. Naukowcy twierdzą, że może to sugerować, iż w przyszłości, większość gatunków roślin może nie pochłaniać tak dużej ilość CO2, jak przewidywano, podczas gdy pokryte trawami łąki zaczną konsumować więcej cieplarnianego gazu niż dotychczas. Badania i ich wyniki są niezwykle ważne, ponieważ rośliny lądowe pochłaniają obecnie ⅓ emitowanego przez człowieka dwutlenku węgla.

Użyte w badaniu rodzaje roślin w różny sposób reagują na zwiększone stężenie dwutlenku węgla, ponieważ wykorzystują różne rodzaje fotosyntezy. Około 97% gatunków roślin - w tym wszystkie drzewa - używa metody znanej jako C3, której nazwa wywodzi się od cząsteczek trójwęglowych wytwarzanych przez roślinę. Większość pozostałych roślin wykorzystujących metodę C4 to trawy. Rośliny wykorzystujące formę fotosyntezy C3 wykazują zwykle silniejszą reakcję na większe stężenie CO2 niż rośliny wykorzystujące metodę C4. Taka sytuacja utrzymywała się przez pierwsze 12 lat eksperymentu, po czym wzorzec się odwrócił.

Zarówno C3, jak i C4 żywią rośliny poprzez pochłanianie dwutlenku węgla z atmosfery. Fotosynteza C4 jest jednak dużo bardziej efektywna niż C3. Dzięki temu, rośliny z niej korzystające potrzebują dużo mniej CO2, aby się “najeść”. Kiedy stężenie dwutlenku węgla w atmosferze rośnie, rośliny korzystające z fotosyntezy C3 pobierają go jeszcze więcej, co skutkuje ich gwałtownym wzrostem. Rośliny C4 ignorują ten fakt i nie korzystają z dodatkowego CO2. Taki obraz był obserwowany przez pierwsze 12 lat eksperymentu.

Naukowcy uprawiali rośliny C3 i C4 przez 20 lat na 88 działkach dostarczając połowie z nich większą ilość dwutlenku węgla, którego stężenie zostało zwiększone o 180 ppm. Tak, jak wcześniej zostało wspomniane, przez pierwsze 12 lat rośliny reagowały zgodnie z założeniami. Jednak w ciągu ostatnich 8 lat trend się odwrócił i to rośliny C4 przyspieszyły swój wzrost, a C3 spowolniły.

Ekolog leśny Rich Norby z laboratorium Oak Ridge National Laboratory w Tennessee uważa, iż nie jest zaskoczony wynikami eksperymentu i dodaje, że skład gleby może mieć duży wpływ na sposób, w jaki rośliny reagują na CO2 w dłuższej perspektywie. Azot jest kluczowym składnikiem gleby, którego ilość dostarczana roślinom C3 była stopniowo zmniejszana, a roślinom C4 zwiększana. Bez azotu rośliny nie są w stanie przyjmować dodatkowego CO2. Badacze podejrzewają również, że różnice w rozkładającym się materiale roślinnym mogły z czasem doprowadzić do zmian w zbiorowisku drobnoustrojów, które przetwarzają azot w glebie i udostępniają go roślinom.

Jeśli tereny zielone zachowują się na całym świecie w taki sam sposób, jak w przeprowadzonym eksperymencie, obszary roślin C4 - występujące w ciepłych i suchych regionach - mogą pochłaniać więcej CO2 niż się spodziewano. Z drugiej strony, dużo powszechniejsze rośliny C3 pochłaniałyby dużo mniej dwutlenku węgla niż sądzono. Obszary rolne, na których uprawiane są rośliny C3 lub C4 są jeszcze bardziej skomplikowane, ponieważ duża ich część jest często nawożona azotem.

Do określenia dokładnego wpływu rosnącego stężenia CO2 na rośliny potrzebne będą dalsze badania. Nie jest w tej chwili jasne, czy i w jaki sposób zarówno rośliny C3, jak i C4 zareagują na nadchodzące poważne zmiany w atmosferze naszej planety.