Pētījumi liecina, ka absolūti visiem krūmiem, vīnogulājiem un kokiem, kas mūs ieskauj, ir liela nozīme liekā oglekļa absorbēšanā no atmosfēras. Taču kādā brīdī augi var uzņemt tik daudz oglekļa, ka viņu palīdzīgā roka cīņā pret klimata pārmaiņām sāk sarukt. Kad tieši tas notiks? Zinātnieki cenšas rast atbildi uz šo jautājumu.
Kopš rūpnieciskās revolūcijas sākuma 20. gadsimta sākumā cilvēka darbības radītais oglekļa daudzums atmosfērā ir strauji pieaudzis. Izmantojot datormodeļus, autori, kas publicēti Trends in Plant Science, atklāja, ka tajā pašā laikā fotosintēze palielinājās par 30%.
"Tas ir kā gaismas stars tumšās debesīs," saka Lukass Černusaks, pētījuma autors un ekofiziologs no Džeimsa Kuka universitātes Austrālijā.
Kā tas tika noteikts?
Černusaks un kolēģi izmantoja datus no vides pētījumiem no 2017. gada, kuros tika mērīts karbonilsulfīds, kas atrasts ledus serdēs un gaisa paraugos. Papildus oglekļa dioksīdam augi savā dabiskā oglekļa cikla laikā uzņem karbonilsulfīdu, un to bieži izmanto, lai mērītu fotosintēzi globālā mērogā.
“Sauszemes augi absorbē aptuveni 29% no mūsu emisijām, kas pretējā gadījumā veicinātu CO2 koncentrāciju atmosfērā. Mūsu modeļa analīze parādīja, ka zemes fotosintēzes loma šī oglekļa sekvestrācijas procesa virzīšanā ir lielāka, nekā ir ierosinājusi lielākā daļa citu modeļu, ”saka Černusaks.
Bet daži zinātnieki nav tik pārliecināti par karbonilsulfīda izmantošanu kā fotosintēzes mērīšanas metodi.
Kerijs Sendals ir Džordžijas Dienvidu universitātes biologs, kurš pēta, kā augi aug dažādos klimata pārmaiņu scenārijos.
Tā kā karbonilsulfīda uzņemšana augos var atšķirties atkarībā no gaismas daudzuma, ko tie saņem, Sendall saka, ka pētījuma rezultāti "var būt pārvērtēti", taču viņa arī atzīmē, ka lielākajai daļai globālās fotosintēzes mērīšanas metožu ir zināma nenoteiktība.
Zaļāks un biezāks
Neatkarīgi no tā, cik daudz ir palielinājusies fotosintēze, zinātnieki ir vienisprātis, ka pārmērīgais ogleklis darbojas kā mēslojums augiem, paātrinot to augšanu.
"Ir pierādījumi, ka koku lapotne ir kļuvusi blīvāka un koksne ir blīvāka," saka Cernusaks.
Zinātnieki no Oak Ride Nacionālās laboratorijas arī atzīmēja, ka tad, kad augi tiek pakļauti paaugstinātam CO2 līmenim, palielinās poru izmērs uz lapām.
Sendala savos eksperimentālajos pētījumos pakļāva augus divreiz lielākam oglekļa dioksīda daudzumam, ko tie parasti saņem. Šādos apstākļos, pēc Sendāla novērojumiem, lapu audu sastāvs mainījās tā, ka zālēdājiem kļuva grūtāk tās ēst.
Norādes punkts
CO2 līmenis atmosfērā paaugstinās, un sagaidāms, ka galu galā augi ar to netiks galā.
"Oglekļa piesaistītāja reakcija uz atmosfēras CO2 pieaugumu joprojām ir līdz šim lielākā nenoteiktība globālajā oglekļa cikla modelēšanā, un tā ir galvenais klimata pārmaiņu prognožu nenoteiktības virzītājspēks," savā tīmekļa vietnē norāda Oak Ride National Laboratory.
Zemes attīrīšana kultivēšanai vai lauksaimniecībai un fosilā kurināmā emisijām visvairāk ietekmē oglekļa ciklu. Zinātnieki ir pārliecināti, ka, ja cilvēce nepārstās to darīt, lūzuma punkts ir neizbēgams.
"Atmosfērā tiks ieslodzīts vairāk oglekļa emisiju, koncentrācija strauji palielināsies, un tajā pašā laikā klimata pārmaiņas notiks ātrāk," saka Daniels Veids, Rietumu universitātes ekofiziologs.
Ko mēs varam darīt?
Ilinoisas Universitātes un Lauksaimniecības departamenta zinātnieki eksperimentē ar veidiem, kā ģenētiski modificēt augus, lai tie varētu uzglabāt vēl vairāk oglekļa. Enzīms, ko sauc par rubisko, ir atbildīgs par CO2 uztveršanu fotosintēzei, un zinātnieki vēlas to padarīt efektīvāku.
Nesenie modificēto kultūraugu izmēģinājumi ir parādījuši, ka rubisko kvalitātes uzlabošana palielina ražu par aptuveni 40%, bet modificētā augu fermenta izmantošana lielā komerciālā mērogā var aizņemt vairāk nekā desmit gadus. Līdz šim testi ir veikti tikai ar tādām parastajām kultūrām kā tabaka, un nav skaidrs, kā rubisco mainīs kokus, kas piesaista visvairāk oglekļa.
2018. gada septembrī vides grupas tikās Sanfrancisko, lai izstrādātu mežu saglabāšanas plānu, kas, viņuprāt, ir “aizmirsts risinājums klimata pārmaiņām”.
"Es domāju, ka politikas veidotājiem būtu jāreaģē uz mūsu atklājumiem, atzīstot, ka sauszemes biosfēra pašlaik darbojas kā efektīva oglekļa piesaistītāja," saka Cernusaks. "Pirmais, kas jādara, ir nekavējoties rīkoties, lai aizsargātu mežus, lai tie varētu turpināt piesaistīt oglekli un nekavējoties sākt strādāt pie enerģētikas nozares dekarbonizācijas."