Мировые тропические леса могут стать слишком жаркими для фотосинтеза и погибнуть

Согласно новому исследованию, изменение климата может постепенно привести к тому, что тропические леса мира станут слишком жаркими для проведения фотосинтеза, и это в итоге может привести к их исчезновению.

Фото: openverse

Ученые, используя данные, полученные с Международной космической станции (МКС), обнаружили, что небольшой, но увеличивающийся процент листьев деревьев в тропических лесах приближается к максимальному температурному порогу, при котором листья могут выполнять фотосинтез. Средняя критическая температура, после достижения которой фотосинтетические процессы в листьях тропических деревьев начинают нарушаться, составляет 46,7 градусов по Цельсию. На данный момент только 0,01% всех листьев превышают этот критический порог ежегодно. Однако ученые предупреждают, что повышение температуры воздуха на 4 градуса по Цельсию может вызвать переломный момент и привести к массовому увяданию деревьев в тропических лесах. Если такое событие произойдёт, это будет катастрофическим для климатических систем и биоразнообразия Земли.

"С нашей точки зрения вызывает беспокойство то, что вы видите нелинейные тенденции. Итак, вы нагреваете воздух, скажем, на 2,3 градуса по Цельсию, а фактическая верхняя температура этих листьев повышается на 8 градусов", — заявил Кристофер Даути, доцент кафедры экоинформатики Университета Северной Аризоны. 

Для измерения температуры тропических лесов и получения более полного представления о климатических условиях в этих жизненно важных регионах исследователи прибегли к использованию данных, полученных с космического эксперимента по терморадиометру "Экосистема" (ECOSTRESS), установленного на Международной космической станции (МКС). Они также сравнили эти данные с результатами тысяч наземных измерений, проведенных с использованием инфракрасных пиргеометров в тропических лесах Южной Америки, Центральной Африки и Юго-Восточной Азии в период с 2018 по 2020 годы.

Обобщение этих результатов показало, что средняя максимальная температура кроны лесов составляла около 34 градусов по Цельсию, и небольшая часть лесов превышала отметку в 40 градусов по Цельсию. Кроме того, каждый сезон только 0,01% листьев деревьев превышали критическую температуру, при которой фотосинтез может остановиться, что может привести к гибели деревьев.

Ученые отмечают, что хотя это число кажется незначительным, оно может быстро увеличиваться в будущем, что представляет угрозу для тропических лесов и их важной роли в мировом климате и биоразнообразии. 

Путём проведения лабораторных экспериментов, в которых листья подвергались нагреву на уровне 2, 3 и 4 градуса по Цельсию, исследователи выявили, что температура вблизи некоторых листьев достигала значений, сильно превышающих температуру окружающего воздуха - до 8 градусов по Цельсию.

Подключив эти максимальные температуры к математической модели, исследователи пришли к выводу, что повышение температуры воздуха вокруг листьев на средний уровень в 3,9 градуса по Цельсию привело к тому, что деревья, наиболее подверженные воздействию жары, закрыли устьица, через которые происходит перенос воды. Это в конечном итоге привело к их гибели. Этот процесс инициировал каскадный эффект, который повысил температуру вокруг оставшихся листьев и потенциально мог привести к их гибели, а также к увяданию и гибели их ветвей и всего дерева.

«Если у вас отмирает 10% листьев, то во всей ветке будет теплее, потому что критическая часть этой ветки больше не сможет охлаждать более широкую ветвь. Аналогичным образом вы можете сделать это предположение для всего леса, когда дерево умирает», - сказал Даути.

Несмотря на полученные выводы, исследователи остаются оптимистичными относительно возможности человечества внести изменения в ситуацию. Они уверены, что у нас есть достаточно времени, чтобы ограничить выбросы и предотвратить возможные катастрофические последствия для тропических лесов.

«Это взгляд на потенциальный переломный момент. Это не означает, что тропические леса завтра превратятся в саванны. Если вы думаете о здоровье человека, вы хотите знать, больны ли вы или у вас рак, чтобы иметь возможность справиться с ним до того, как он возобладает», — сказал Джошуа Фишер, доцент кафедры экологических наук в Университете Чепмена.