Вывод предполагает, что модели, используемые для измерения воздействия засухи на экосистемы, должны быть уточнены, чтобы более точно учитывать роль низкой влажности атмосферы. Это станет более важным в будущем, поскольку климат Земли становится теплее и более низкая влажность оказывает все большее влияние.
По мере того, как этот уровень влажности падает, растения могут стать менее эффективными в удалении углерода из атмосферы, что снижает их способность противодействовать изменению климата. В то же время стратегии управления сельским хозяйством, такие как орошение, которые улучшают влажность почвы, но в меньшей степени влияют на влажность, могут стать менее эффективными в будущем.
«Когда дело доходит до нашей способности прогнозировать будущие модели поглощения углерода растениями, существует большая неопределенность», — сказала Кимберли Новик, доцент Блумингтонской школы общественных и экологических вопросов им. И. Блумингтона и ведущий автор исследования. "Большая часть этой неопределенности связана с неполным пониманием того, как экосистемы реагируют на засуху.«Наша работа предполагает, что правильное определение того, как растения реагируют на колебания атмосферной влажности, является одним из способов уменьшить эту неопределенность».Исследование «Возрастающая важность атмосферного спроса на воду в экосистемах и потоки углерода» было опубликовано в журнале Nature Climate Change.
Даррен Фиклин, доцент кафедры географии Блумингтонского колледжа искусств и наук, является вторым автором. Лисинь Ван, доцент кафедры наук о Земле в Школе наук Университета Индианы и Университета Пердью в Индианаполисе, и Ричард Филлипс, доцент кафедры биологии Блумингтонского колледжа искусств и наук, также входят в число 13 соавторов.Сухая погода влияет на растения двумя основными способами: через изменение влажности почвы и относительной влажности в атмосфере. «Думайте об этом как о ситуации спроса и предложения», — сказал Новик.
Почвенная влага снабжает растения водой; во время засухи поставляет меньше. Низкая относительная влажность создает «спрос», который забирает воду из растений; во время засухи сухая атмосфера требует больше воды.В процессе эволюции растения закрывают устьица — крошечные поры на поверхности листьев — в сухую погоду, чтобы предотвратить потерю излишней влаги.
Но растения также поглощают углекислый газ из атмосферы через устьица. Когда устьица закрываются, они улавливают меньше углерода.До этого исследования было трудно определить, какая реакция растений на засуху была связана с низкой влажностью почвы, а какая — с низкой относительной влажностью. Климатические модели, как правило, полагались на влажность почвы, которую легко измерить и которой легко манипулировать экспериментально — даже несмотря на то, что растениеводы знают, что низкая относительная влажность может иметь важный независимый эффект.
Новик, Фиклин и их коллеги смогли разделить влияние влажности почвы и относительной влажности, проанализировав данные, собранные с почасовым приращением из 38 «колонн потока» в сети AmeriFlux, коллекции участков в различных экосистемах, которые собирают важные микрометеорологические данные. каждый час и делитесь этими данными с другими исследователями. В то время как влажность почвы мало меняется в течение дня, влажность может значительно меняться, что позволяет независимо оценивать влияние влажности и влажности почвы с использованием этих «высокочастотных» данных.
Одной из флюсовых башен в государственном лесу Морган-Монро к северу от Блумингтона управляет группа под руководством Новика и Филлипса в сотрудничестве с Департаментом природных ресурсов Индианы.Анализ показал, что влажность почвы и относительная влажность заметно по-разному влияют на работу растений в разное время дня. Со временем влажность, как правило, становится доминирующим фактором, поскольку погода становится все жарче и суше, особенно в лесных экосистемах с умеренным климатом, которые особенно важны для удаления углекислого газа из атмосферы.По словам Новика, полученные данные не только имеют важное значение для управления сельскохозяйственными системами, включая пропашные культуры и леса, но и могут помочь ученым предвидеть будущие последствия изменения климата.
Хотя исследование не фокусируется на потоках углерода, ученые знают, что растения удаляют меньше углерода из атмосферы, когда их устья закрыты, чтобы уменьшить потерю воды. Таким образом, по мере того, как климат становится жарче и суше, растения теряют способность поглощать углерод, что снижает их способность противодействовать изменению климата.
Проверка этой гипотезы составляет основу текущей работы, проводимой авторами исследования.