Супутники демонструють докази глобального потепління та впливу аномальної спеки на рослини
© Getty Images
Супутникові дані показують великомасштабний зсув активності фотосинтезу
Хвилі тепла – це екстремальні погодні явища, які можуть мати руйнівні наслідки для здоров'я людини, сільського господарства та екосистем.
Вони також стають частішими та інтенсивнішими через зміну клімату. Одним із ефектів хвиль тепла є те, що вони змінюють активність фотосинтезу рослин, тобто процес, за допомогою якого рослини перетворюють енергію світла на хімічну енергію і виробляють кисень.
Також читайте
Фотосинтез необхідний для виживання рослин і функціонування глобального вуглецевого циклу, який регулює кількість вуглекислого газу атмосфері. Однак вимірювання того, як теплові хвилі впливають на фотосинтез у великих масштабах, є складним завданням, оскільки для цього потрібні безперервні спостереження з високою роздільною здатністю за активністю рослин у різних регіонах та в різний час доби.
На щастя, останні досягнення в галузі супутникових технологій дозволили дослідникам спостерігати за фотосинтезом із космосу, використовуючи датчики, які вимірюють флуоресценцію, що випромінюється рослинами, коли вони поглинають світло. Флуоресценція є показником фотосинтезу, оскільки показує, скільки енергії світла використовується для біохімічних реакцій і скільки розсіюється у вигляді тепла.
Як повідомляє Nature World News, дослідження проводилося групою дослідників із Південної Кореї, Німеччини та США. Вони проаналізували дані двох геостаціонарних супутників нового покоління: геостаціонарного спектрометра моніторингу довкілля (GEMS) та геостаціонарного оперативного супутника довкілля-16 (GOES-16). Ці супутники забезпечують безперервні спостереження флуоресценції з високою роздільною здатністю над Азією та Північною Америкою відповідно.
Дослідники зосередилися на двох періодах посухи та аномальної спеки, які сталися у 2020 році: один у липні над Східною Азією та один у серпні над Північною Америкою. Вони порівняли добові патерни флуоресценції (тобто, як флуоресценція змінюється протягом дня) між нормальними та посушливими умовами, а також між вологими та сухими регіонами.
Вони також використовували метеорологічні дані для врахування інших факторів, які могли вплинути на фотосинтез, таких як температура, вологість, радіація та вологість ґрунту.
Результати показали, що в умовах посухи рослини в посушливих регіонах збільшували свою флуоресценцію (і, отже, їх фотосинтез) вранці, тоді як рослини у вологих регіонах не демонстрували жодних значних змін.
Це говорить про те, що рослини в посушливих регіонах використовують прохолодніші та вологіші ранкові умови, щоб максимізувати поглинання CO2 та ефективність використання води. Однак опівдні та після полудня рослини як у посушливих, так і у вологих регіонах знижували свою флуоресценцію (і, отже, їх фотосинтез) в умовах посухи порівняно з нормальними умовами.
Це вказує на те, що рослини знижують свій фотосинтез, щоб уникнути надмірної втрати води та теплового стресу, коли умови довкілля стають несприятливими.
Дослідження дає нове уявлення про те, як рослини справляються із посухою та тепловим стресом у великих масштабах та у різних регіонах. Отримані дані свідчать про те, що рослини мають різні стратегії оптимізації свого фотосинтезу залежно від наявності води та впливу хвиль тепла.
Рослини в посушливих регіонах можуть бути більш пристосовані до короткочасних посух, але можуть бути більш уразливими до тривалих посух, що виснажують запаси вологи у ґрунті. Рослини у вологих регіонах можуть бути менш пристосовані до короткочасних посух, але можуть бути стійкішими до тривалих посух, які не так сильно впливають на вологість їхнього ґрунту.
Що стосується функціонуванфня екосистем, дослідження передбачає, що посухи та періоди сильної спеки можуть істотно впливати на вуглецевий цикл, зменшуючи поглинання вуглецю рослинами. Це може вплинути на продуктивність та різноманітність екосистем, а також на їхні послуги, такі як виробництво продуктів харчування, регулювання водних ресурсів та збереження біорізноманіття.
