Warum „undichte“ Pflanzen den Klimawandel beschleunigen könnten

Pflanzen spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Klimas der Erde, aber jüngste Untersuchungen deuten darauf hin, dass steigende Temperaturen dieses Gleichgewicht stören könnten, da Pflanzen mehr Wasser austreten als bisher angenommen.

UBC -Assistenzprofessor Dr. Sean Michaletz, ein neu geprägter Sloan Research Fellow in der Abteilung für Botanik, untersucht, wie Pflanzen auf Hitze reagieren. Seine Erkenntnisse, die er nachstehend diskutiert, fordern eine langjährige Annahme über Pflanzenwasserverlust in Frage und könnten die Art und Weise verändern, wie Klimamodelle die zukünftige Erwärmung vorhersagen.

Was haben ‚undichte‘ Pflanzen mit dem Klimawandel zu tun?

Unsere gesamte Biosphäre hängt von Pflanzen ab. Während der Photosynthese absorbieren Pflanzen Kohlendioxid durch winzige Poren in ihren Blättern und atmen Sie mit leichtem Wasserdampf und Sauerstoff in einem Austausch „Atem Sie“. Da Kohlendioxid der Haupttreiber der globalen Erwärmung ist, ist es entscheidend zu verstehen, wie sich die Temperatur auf diesen Prozess auswirkt, für die Vorhersage des Klimawandels.

Bisher wurde angenommen, dass Pflanzen den größten Teil ihres Wassers durch ihre Poren verlieren, die in extremer Hitze schließen, um Wasser zu sparen. Aber unsere Forschungveröffentlicht in Neuer Phytologestellte fest, dass bei zunehmender Temperaturen Pflanzen durch ihre Nagelhaut mehr Wasser verlieren – die wachsartige Schicht auf ihren Blättern, die nicht schließen können – durch ihre Poren. Je dünner die Nagelhaut ist, desto größer ist der Wasserverlust.

Dies bedeutet, dass die Pflanzen in extremer Hitze weiterhin Wasser verlieren, aber Kohlendioxid nicht aufnehmen können, die Photosynthese einschränken und ihre Rolle als Kohlenstoffsenke verringern. Bei extremen Temperaturen könnten sie sogar zu Kohlenstoffquellen werden und den Klimawandel beschleunigen.

Meine Berechnung des Rückenleites legt nahe, dass ein mittelgroßes Blatt, das 50 ° C ausgesetzt ist, etwa ein Drittel eines Teelöffels Wasser pro Tag durch die Nagelhaut verlieren könnte. Auf die gesamten Wälder skaliert, könnte dies globale Wasser- und Kohlenstoffzyklen verändern – ein Einfluss, den unsere derzeitigen Klimawandelmodelle unterschätzen können.

Wie heiß ist zu heiß?

In eine andere Studie Von 200 Pflanzenarten in Vancouver stellten wir fest, dass die Photosynthese zwischen 40 und 51 ° C zusammenbricht. Während der Hitzekuppel von 2021 stiegen die Temperaturen auf 49,6 ° C und drückten Pflanzen an ihre Grenzen.

Unsere fortlaufenden Untersuchungen legen nahe, dass 60 ° C die höchsten Temperaturanlagen sein können – hell diesen Punkt ab, was zu Zellverletzungen und zum Tod führt. Nur wenige Wüsten- und tropische Arten wurden jemals beobachtet, die bei so extremen Temperaturen überlebt haben.

Global arbeiten Forscher daran, den „Wendepunkt“ zu bestimmen, an dem die Vegetation der Erde mehr Kohlendioxid freigibt als es absorbiert und von einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle umgestellt wird. Unsere Schätzungen deuten darauf hin, dass dies bei etwa 30 ° C geschehen könnte, obwohl wichtige Unsicherheiten bestehen bleiben – insbesondere wie sich die Verfügbarkeit von Mikroklimas und der Wasserverfügbarkeit auf die Photosynthese unter extremer Hitze auswirken.

Mit globalen Temperaturen, die bereits durchschnittlich 16 ° C sind, ist das Verständnis dieser Grenzen von entscheidender Bedeutung für die Vorhersage von Klima -Rückkopplungsschleifen und die Zukunft der Ökosysteme der Erde in einer wärmenden Welt.

Was können wir aus von Menschen hergestellten Biosphären lernen?

Als Postdoktorandin habe ich bei Biosphäre 2 gearbeitet, einer Forschungseinrichtung, die ursprünglich als als erstellt wurde selbsttragender, geschlossenes ökologisches System.

Forscher, die Biosphherianer genannt, wurden innen für ein geplantes zweijähriges Experiment versiegelt, um zu testen, ob Menschen ohne externe Sauerstoff oder Vorräte überleben konnten. Das Ziel war es, dieses Konzept auf der Erde zu testen, mit der Idee, solche Kuppeln eines Tages in den Weltraum zu schicken. Das Experiment stellte jedoch unerwartete Herausforderungen gegenüber: Betonhärtung führte zu einem Kohlendioxidaufbau, während eine längere Isolation sozialer und psychischer Stress unter den Biosphären auslöste.

Biosphäre 2 wechselte später in ein Forschungs- und öffentlicher Bildungszentrum, in dem ich untersuchte, wie hohe Temperaturen die Pflanzen in seinem experimentellen Regenwald beeinflussen.

Pflanzen haben seit Hunderten von Millionen von Jahren Klimaverschiebungen überlebt, aber alle Arten sind vor den Gesetzen der Physik ausgesetzt. Während einige Pflanzen höhere Temperaturen besser tolerieren können als andere, ist der genaue Bruchpunkt – und wie schnell Pflanzen sie erreichen könnten – ungewiss. Aufgrund der jüngsten Messungen sind wir jedoch näher als wir denken.