Растения поглощают меньше CO₂, чем предполагалось ранее

Учёные из международной группы исследователей, включая специалистов из Университета Граца (Австрия), пришли к выводу, что растения на суше поглощают менее значительную долю углекислого газа, чем это учитывается в большинстве современных климатических моделей. Это открытие, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ставит под вопрос одну из ключевых «буферных» сил экосистем при замедлении глобального потепления.

Одним из давно известных эффектов повышения концентрации углекислого газа (CO₂) в атмосфере является так называемое эффект удобрения: при более высоких уровнях CO₂ растения могут расти быстрее и, соответственно, поглощать больше углерода. Этот механизм учитывается в климатических моделях как часть естественного противодействия антропогенным выбросам парниковых газов. Однако новое исследование показывает, что ключевой элемент, от которого зависит рост растений — доступность азота — был серьёзно недооценён.

Азот необходим растениям для фотосинтеза и синтеза белков, но сами растения не могут усваивать атмосферный азот напрямую. Перед тем как стать доступным, азот должен быть преобразован микроорганизмами почвы в химические формы, которые растения могут использовать. Этот процесс — биологическая фиксация азота — происходит как в природных экосистемах, так и на сельскохозяйственных землях. Учёные обнаружили, что в климатических моделях скорость естественной биологической фиксации азота переоценена примерно на 50%.

Это уточнение имеет важные последствия: поскольку растения получают меньше доступного азота, чем предполагалось, эффект удобрения CO₂ оказывается слабее. По подсчётам авторов исследования, это означает, что способность наземной растительности поглощать углекислый газ в ответ на его увеличение в атмосфере уменьшается примерно на 11% по сравнению с оценками моделей, которые использовались ранее.

Уточнение роли азота важно не только для оценки поглощающей способности биосферы, но и для точности прогнозов климатических изменений. Многие климатические модели — основные инструменты для подготовки международных оценок, включая доклады Межправительственной панели по изменению климата (IPCC) — опираются на предположения о том, как экосистемы будут реагировать на растущий уровень CO₂. Если эти предположения неверны, то прогнозы смещения климата, динамики парниковых газов и долгосрочного изменения температуры могут требовать корректировки.

Учёные, участвовавшие в исследовании, подчёркивают, что учёт реальных показателей биологической фиксации азота и других элементов азотного цикла критически важен для улучшения климатических моделей. Помимо влияния на поглощение CO₂, процессы фиксации азота и связанные с ними химические реакции могут влиять на выбросы таких газов, как оксиды азота — также важных компонентов изменения климата.

Это открытие не отменяет роль растительности как важного поглотителя углерода, но показывает, что её вклад может быть меньше, чем предполагалось, особенно в экосистемах с ограниченным доступом азота. Ответственные за моделирование и прогнозы изменения климата специалисты теперь стоят перед задачей адаптировать свои инструменты с учётом обновлённых данных, чтобы сделать прогнозы более точными и реалистичными.