Исследователи из Университета штата Северная Каролина использовали спутниковые снимки и полевые датчики для оценки мировых изменений в росте листьев растений из-за глобального потепления. Исследователи обнаружили, что изменения в «озеленении» или количестве листьев, которые растения способны производить, будут играть важную роль в том, сколько углекислого газа растения улавливают и сохраняют.

«Поскольку мы работаем над прогнозированием будущего климата, возникает большой вопрос: что произойдет с растительностью, одним из крупнейших хранилищ углерода на Земле?» сказал соавтор исследования Джош Грей, адъюнкт-профессор лесного хозяйства и экологических ресурсов в штате Северная Каролина.

«Мы знаем, что температура повысится, а вегетационный период в большинстве мест будет длиннее, но есть много неизвестных о том, как это повлияет на круговорот углерода между растениями и атмосферой. Наши новые результаты позволяют нам быть более уверенными в том, что эти изменения будут».

По словам Грей, изменение климата не только изменило время и продолжительность сезонов, но и привело к росту новых растений в некоторых районах. Однако изменения климата также могут способствовать тому, что они называют «потемнением». Кроме того, Грей сказал, что более высокие температуры могут мешать фотосинтезу растений.

Главный нерешенный вопрос для исследователей изменения климата заключается в том, как изменения продолжительности сезона и «озеленение» по сравнению с «потемнением» повлияют на то, сколько углекислого газа растения будут поглощать из атмосферы в глобальном масштабе. Это особенно важно, учитывая, что углекислый газ является парниковым газом, который способствует глобальному изменению климата.

«Более ранняя весна может быть полезна для продуктивности растений, потому что у вас более длительный период поглощения углерода», — сказал первый автор исследования Сяоцзе Гао, аспирант Центра геопространственной аналитики штата Северная Каролина. «Однако более длинная осень может ухудшить ситуацию. Осенью растения имеют тенденцию выделять углерод».

В исследовании, опубликованном в Глобальные биогеохимические циклы, исследователи хотели понять роль продолжительности вегетационного периода, а также количества листьев, которые производят растения, в поглощении углерода. Для этого они использовали спутниковые измерения инфракрасного света с 2000 по 2014 год для измерения биомассы листьев растений. Растения не могут использовать инфракрасный свет для фотосинтеза, поэтому они его отражают.

«Здоровые зеленые листья подобны инфракрасным зеркалам», — сказал Грей. «Итак, они выглядят действительно «яркими» для спутников в этих длинах волн. С помощью нескольких приемов мы можем рассчитать индекс, который представляет собой комбинацию того, насколько яркое место в инфракрасном и красном диапазонах длин волн, и соответствует тому, сколько листьев находится в место.»

Кроме того, исследователи использовали датчики на вышках в полевых условиях для измерения обмена углекислым газом между растениями и воздухом, чтобы рассчитать, сколько углерода растения удаляют из атмосферы каждый год во время фотосинтеза.

Они обнаружили, что количество биомассы листьев или количество листьев, которые растения производят за год, оказывает большее влияние на чистое поглощение углерода, чем изменения продолжительности вегетационного периода.

«В некоторых местах у нас больше листьев, чем раньше, особенно в более высоких широтах», — сказал Грей. «Есть также некоторые места, где весна может наступить рано, а осень может наступить поздно. Все эти изменения влияют на количество происходящего фотосинтеза, но количество листьев, которые производят растения, имеет более сильную связь с поглощением углерода, чем изменения продолжительности вегетационного периода. Другими словами, мы обнаружили, что тенденция к озеленению была более важной, чем увеличение вегетационного периода для поглощения углерода».

Грей сказал, что их результаты также предполагают, что спутниковые снимки могут быть полезным инструментом для отслеживания изменений в росте растений и изменений в углеродном цикле по мере изменения климата. Кроме того, их выводы должны дать информацию для будущих прогнозов будущей роли растений в улавливании углерода.

«Станет ли растительность по всему миру более продуктивной? Эта часть углеродного бюджета имеет довольно большие погрешности», — сказал Грей. «Мы думаем, что сможем использовать эту информацию в будущем, чтобы быть более уверенными в том, как могут выглядеть эти изменения».