Новое исследование Калифорнийского университета в Ирвине и Вашингтонского университета показывает, что вода, сохраняемая растениями в условиях высокого содержания CO2, компенсирует большую часть эффекта более высоких температур, удерживая на суше больше воды, чем прогнозируется в обычно используемых оценках засухи.Согласно исследованию, опубликованному на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, последствия того, что растениям требуется меньше воды с большим количеством CO2 в окружающей среде, меняют предположения о воздействии изменения климата на сельское хозяйство, водные ресурсы, риск лесных пожаров и рост растений.В исследовании сравниваются текущие индексы засухи с теми, которые учитывают изменения в использовании воды растениями. Уменьшение количества осадков приведет к увеличению засух на юге Северной Америки, юге Европы и северо-востоке Южной Америки.
Но результаты показывают, что в Центральной Африке и Азии с умеренным климатом, включая Китай, Ближний Восток, Восточную Азию и большую часть России, сохранение воды с помощью растений в значительной степени будет противодействовать высыханию из-за изменения климата.«Это исследование подтверждает, что засуха усилится во многих регионах в будущем», — сказал соавтор Джеймс Рандерсон, профессор науки о Земле в Калифорнийском университете. «Это также показывает, что потребности растений в воде будут иметь важное влияние на доступность воды, и эта часть уравнения игнорировалась во многих исследованиях засухи и гидрологии».Недавние исследования подсчитали, что более 70 процентов нашей планеты испытают более сильную засуху, поскольку уровни углекислого газа в четыре раза выше, чем доиндустриальные уровни примерно в течение следующих 100 лет. Но когда исследователи учитывают изменения в потребностях растений в воде, эта цифра падает до 37 процентов, причем большие различия сосредоточены в определенных регионах.
Причина в том, что когда атмосфера Земли содержит больше углекислого газа, растениям на самом деле выгодно иметь больше молекул, необходимых для построения их богатых углеродом тел. Растения поглощают углекислый газ через крошечные отверстия, называемые устьицами, которые покрывают их листья. Но когда они втягивают углекислый газ, влага уходит.
Когда углекислого газа больше, устьица не должны быть открытыми так долго, и поэтому растения теряют меньше воды. Таким образом, растения потребляют меньше воды из почвы через свои корни.
Глобальные климатические модели уже учитывают эти изменения в росте растений. Но во многих оценках засухи в будущем используются современные стандартные индексы, такие как Индекс суровости засухи Палмера, который учитывает только такие атмосферные переменные, как будущая температура, влажность и осадки.«Новые спутниковые наблюдения и улучшения в нашем понимании гидрологического цикла привели к значительному прогрессу в нашей способности моделировать изменения влажности почвы», — сказал Рандерсон. «К сожалению, использование косвенных оценок стресса, связанного с засухой, может дать нам вводящие в заблуждение результаты, потому что они игнорируют устоявшиеся принципы физиологии растений».
Специалистам по планированию потребуются точные долгосрочные прогнозы засухи, чтобы спланировать будущее водоснабжение, предвидеть стрессы для экосистем, спрогнозировать риски лесных пожаров и решить, где разместить сельскохозяйственные поля.«В некотором смысле есть простое решение этой проблемы: нам просто нужно создать новые показатели, учитывающие то, что делают растения», — сказала ведущий автор исследования Эбигейл Суонн, доцент кафедры атмосферных наук Вашингтонского университета. «У нас уже есть информация, чтобы сделать это; нам просто нужно быть более осторожными, чтобы убедиться, что мы учитываем роль растений».
Это хорошие новости для изменения климата? Хотя высыхание может быть менее экстремальным, чем в некоторых текущих оценках, по словам исследователей, количество засух, безусловно, будет увеличиваться, а другие аспекты изменения климата могут иметь серьезные последствия для растительности.
«Мы многого не знаем, особенно о жарких засухах», — сказал Суонн. Она отметила, что та же засуха при более высокой температуре может иметь более серьезные последствия или может сделать растения более подверженными стрессу и восприимчивостью к вредителям.
«Даже если засухи не являются чрезвычайно распространенными или частыми, они могут быть более смертоносными, когда они действительно случаются», — сказала она.