Der dynamische Änderungsmechanismus der saisonalen Spitzenrate der Photosynthese, auch bekannt als GPPmax (Maximum Gross Primary Productivity), ist zu einem heißen Thema in der Kohlenstoffkreislaufforschung geworden. In der nördlichen Hemisphäre ist der GPPmax der Vegetation eng mit der jährlichen Schwankung der Kohlenstoffsenkenfunktion des Ökosystems verbunden.
Klimabedingungen und Kronenstruktur sind ebenso wichtige Faktoren, die die Größe und den Zeitpunkt des Auftretens des GPPmax der Vegetation beeinflussen. Die Kompatibilität ihrer saisonalen Spitzenzeiten bestimmt direkt, ob GPPmax sein maximales Potenzial erreichen kann.
Um das Kohlenstoffbindungspotenzial der Vegetation in der nördlichen Hemisphäre genauer zu verstehen, ist es daher notwendig zu verstehen, wie sich die Baumkronenstruktur der Vegetation in der nördlichen Hemisphäre an Änderungen der Umweltbedingungen anpasst und dadurch den Zeitpunkt des Auftretens von GPPmax beeinflusst Zeiten des schnellen Klimawandels.
Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Akademiker Piao Shilong vom Peking University College of Urban and Environmental Sciences führte eine quantitative Analyse der GPPmax-Zeit und des normalisierten Vegetationsdifferenzindex (NDVI, der die Baumkronenstruktur der Vegetation charakterisiert) der Vegetation auf der Nordhalbkugel der letzten 20 Jahre durch Jahre und verglichen die Unterschiede in saisonalen Spitzenzeiten und Variationsmechanismen. Ihre Forschung basierte auf Fernerkundungs- und Flussbeobachtungsdaten aus mehreren Quellen, kombiniert mit Methoden des maschinellen Lernens.
Die Studie ergab, dass die saisonale Spitzenzeit der Vegetationskronenstruktur im Vergleich zur GPPmax-Zeit der Vegetation um durchschnittlich 8 Tage verzögert war, hauptsächlich aufgrund von Klima- und Nährstoffbeschränkungen. In den letzten 20 Jahren hat der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration zu einer früheren GPPmax-Zeit der Vegetation geführt. Die Spitzenzeit der Vegetationskronenstruktur blieb jedoch relativ stabil, begrenzt durch Klima- und Nährstoffbedingungen. Infolgedessen nimmt die Diskrepanz im Spitzentiming zwischen den beiden zu.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Pflanzen.
Die Studie bewies, dass das aktuelle Ökosystemmodell die räumlich-zeitliche Dynamik zwischen der GPPmax-Zeit der Vegetation und der Spitzenzeit der Baumkronenstruktur nicht genau widerspiegelt. Daher müssen entsprechende Mechanismen verbessert werden. Diese Studie bietet eine neue Perspektive für das Verständnis des dynamischen Mechanismus der Wachstumsperioden der Vegetation in der nördlichen Hemisphäre.
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Qian Zhao et al., Saisonale Spitzenphotosynthese wird durch späte Kronenentwicklung in nördlichen Ökosystemen behindert, Natur Pflanzen (2022). DOI: 10.1038/s41477-022-01278-9