Спутники демонстрируют доказательства глобального потепления и воздействия аномальной жары на растения

Спутниковые данные показывают крупномасштабный сдвиг в активности фотосинтеза

Волны тепла — это экстремальные погодные явления, которые могут иметь разрушительные последствия для здоровья человека, сельского хозяйства и экосистем.

Они также становятся более частыми и интенсивными из-за изменения климата. Одним из эффектов волн тепла является то, что они изменяют активность фотосинтеза растений, то есть процесс, посредством которого растения преобразуют энергию света в химическую энергию и производят кислород.

Фотосинтез необходим для выживания растений и для функционирования глобального углеродного цикла, который регулирует количество углекислого газа в атмосфере. Однако измерение того, как тепловые волны влияют на фотосинтез в больших масштабах, является сложной задачей, поскольку для этого требуются непрерывные наблюдения с высоким разрешением за активностью растений в разных регионах и в разное время суток.

К счастью, последние достижения в области спутниковых технологий позволили исследователям наблюдать за фотосинтезом из космоса, используя датчики, которые измеряют флуоресценцию, излучаемую растениями, когда они поглощают свет. Флуоресценция является показателем фотосинтеза, так как показывает, сколько энергии света используется для биохимических реакций и сколько рассеивается в виде тепла.

Как сообщает Nature World News, исследование проводилось группой исследователей из Южной Кореи, Германии и США. Они проанализировали данные двух геостационарных спутников нового поколения: геостационарного спектрометра мониторинга окружающей среды (GEMS) и геостационарного оперативного спутника окружающей среды-16 (GOES-16). Эти спутники обеспечивают непрерывные наблюдения флуоресценции с высоким разрешением над Азией и Северной Америкой соответственно.

Исследователи сосредоточились на двух периодах засухи и аномальной жары, которые произошли в 2020 году: один в июле над Восточной Азией и один в августе над Северной Америкой. Они сравнили суточные паттерны флуоресценции (то есть, как флуоресценция меняется в течение дня) между нормальными и засушливыми условиями, а также между влажными и сухими регионами.

Они также использовали метеорологические данные для учета других факторов, которые могли повлиять на фотосинтез, таких как температура, влажность, радиация и влажность почвы.

Результаты показали, что в условиях засухи растения в засушливых регионах увеличивали свою флуоресценцию (и, следовательно, их фотосинтез) в утренние часы, в то время как растения во влажных регионах не демонстрировали каких-либо значительных изменений.

Это говорит о том, что растения в засушливых регионах используют более прохладные и влажные утренние условия, чтобы максимизировать поглощение CO2 и эффективность использования воды. Однако в полдень и после полудня растения как в засушливых, так и во влажных регионах снижали свою флуоресценцию (и, следовательно, их фотосинтез) в условиях засухи по сравнению с нормальными условиями.

Это указывает на то, что растения снижают свой фотосинтез, чтобы избежать чрезмерной потери воды и теплового стресса, когда условия окружающей среды становятся неблагоприятными.

Исследование дает новое представление о том, как растения справляются с засухой и тепловым стрессом в больших масштабах и в разных регионах. Полученные данные свидетельствуют о том, что у растений есть разные стратегии оптимизации своего фотосинтеза в зависимости от наличия воды и воздействия волн тепла.

Растения в засушливых регионах могут быть более приспособлены к кратковременным засухам, но могут быть более уязвимыми к длительным засухам, которые истощают запасы влаги в почве. Растения во влажных регионах могут быть менее приспособлены к кратковременным засухам, но могут быть более устойчивыми к длительным засухам, которые не так сильно влияют на влажность их почвы.

Что касается функционирования экосистем, исследование предполагает, что засухи и периоды сильной жары могут оказывать существенное влияние на углеродный цикл, уменьшая поглощение углерода растениями. Это может повлиять на продуктивность и разнообразие экосистем, а также на их услуги, такие как производство продуктов питания, регулирование водных ресурсов и сохранение биоразнообразия.