Najnowsze badanie, opublikowane w Science Advances, pokazuje, że wraz ze wzrostem temperatury powietrza zdolność roślin do pochłaniania CO2 spada. Ten krytyczny próg temperatury nie jest jednakowy na całym świecie. Różni się w zależności od regionu występowania i gatunku roślin.

Przy obecnych trendach, kiedy emisja gazów cieplarnianych stale wzrasta, rośliny z połowy lądowych ekosystemu na całym świecie mogą zacząć uwalniać dwutlenek węgla do atmosfery zamiast go pochłaniać do końca tego stulecia. 

A ekosystemy, które magazynują najwięcej CO2, zwłaszcza lasy tropikalne i borealne, mogą stracić ponad 45 procent swojej pojemności do 2050 roku – szacuje zespół pod kierunkiem Katharyn Duffy z Uniwersytetu Północnej Arizony.

„Przewidywane wyższe temperatury związane z podwyższonym poziomem CO2 mogą obniżyć pochłanianie węgla” - stwierdzono w badaniu. Szacunki oparte są nie na modelowaniu, ale na danych zebranych w okresie ostatnich 25 lat. Autorzy alarmują, że nieuwzględnienie tych danych prowadzi do „rażącego przeszacowania” roli, jaką roślinność może odgrywać w ograniczaniu globalnego ocieplenia .

„Punkt krytyczny temperatury biosfery lądowej nie przypada na koniec wieku lub okres późniejszy, ale nastąpi w ciągu następnych 20-30 lat” - czytamy. 

Fotosynteza kontra oddychanie

Jak to możliwe, że rośliny stopniowo tracą swoją zdolność pochłaniania i „filtrowania” CO2? Kluczem jest zrozumienie różnicy między fotosyntezą a oddychaniem, dwoma procesami chemicznymi niezbędnymi dla życia roślin, które inaczej reagują na rosnące temperatury – wyjaśnia Science Alert. 

Rośliny pobierają energię ze światła słonecznego, absorbują dwutlenek węgla z powietrza przez liście, oraz pobierając wodę z gleby. Produkują zaś cukier (który pobudza ich wzrost) i tlen, który jest uwalniany z powrotem do atmosfery. To właśnie proces fotosyntezy, który zachodzi w ciągu dnia, gdyż niezbędne jest do niego światło. 

Natomiast oddychanie, czyli przekazywanie energii do wszystkich komórek, to proces trwający przez cały czas – bez względu na porę dnia. Podczas oddychania substancje pokarmowe są rozkładane z udziałem tlenu na dwutlenek węgla i wodę. Jest to więc proces odwrotny do fotosyntezy. W jego wyniku rośliny uwalniają do atmosfery CO2. 

Niekorzystny bilans

Katharyn Duffy wraz z zespołem postanowiła sprawdzić, czy istnieje punkt krytyczny,  po przekroczeniu którego rośliny będą emitować więcej CO2, niż będą w stanie wchłonąć. Aby to obliczyć naukowcy przeanalizowali zapisy z globalnej sieci obserwacyjnej o nazwie FLUXNET, obejmującej dane z lat 1991-2015. FLUXNET śledził ruch CO2 między ekosystemami a atmosferą.

Przyglądając się danym, zespół Duffy odkrył, że globalny poziom fotosyntezy osiągnął swój szczyt przy określonej temperaturze (różnej w zależności od gatunku roślin), a następnie zaczął spadać. Natomiast wskaźniki oddychania stale rosły we wszystkich typach ekosystemów, nie osiągając maksymalnego progu, po którym mogłyby się obniżać. 

„W wyższych temperaturach tempo oddychania nadal rośnie, w przeciwieństwie do gwałtownie spadającego tempa fotosyntezy. Szybko wkraczamy w reżimy temperaturowe, w których produktywność biosfery gwałtownie spadnie, podając w wątpliwość przyszłą żywotność lądowego pochłaniacza” – stwierdzono w badaniu.

Jeśli zanieczyszczenie dwutlenkiem węgla nie spadnie, rozbieżność może spowodować spadek absorpcji CO2 prze lądowe ekosystemy o połowę już w 2040 r. Odkrycie jest niezwykle istotne dla dotychczasowych ustaleń dotyczących przeciwdziałaniu globalnemu ociepleniu i zmianom klimatu. W tym dla zobowiązań wynikających z porozumienia paryskiego.

Zapisy porozumienia są w dużym stopniu uzależnione od przyjętej zdolności roślin do pochłaniania CO2. Tymczasem założenia wymagają aktualizacji, bowiem zdolność ekosystemów do oczyszczania atmosfery stale maleje.