研究表明全球光合作用正在上升

   日期:2020-06-30     浏览:4    评论:0    
核心提示:研究表明全球光合作用正在上升加州大学默塞德分校艺术家表现作品的想法。大气微量气体羰基硫化物的浓度受到陆地生物圈光合作用活

研究表明全球光合作用正在上升
加州大学默塞德分校

艺术家表现作品的想法。大气微量气体羰基硫化物的浓度受到陆地生物圈光合作用活动的影响,其数世纪以来的变化保存在南极的冰雪中,这为了解关键过程对气候和环境变化的反应提供了依据。资料来源:美国宇航局和加州大学默塞德分校。
根据今天发表在《自然》杂志上的一项新研究,植物的光合作用在工业革命前的几百年里是稳定的,但在20世纪迅速增长。


加州大学默塞德分校教授埃利奥特·坎贝尔领导了这项研究,他说:“实际上我们星球上的所有生命都依赖于光合作用。”“密切关注全球植物生长应该是人类的中心目标。”

光合作用是指植物利用阳光将二氧化碳转化为碳水化合物以促进其生长和其他活动的过程。

然而,研究人员对过去几个世纪全球光合作用的趋势缺乏清晰的了解。一些人类活动可能刺激了植物生长,而另一些可能阻碍了光合作用。不同实验得出的相互矛盾的结果已经引发了多年的科学争论。

但可能不会太久。坎贝尔和一个跨学科的国际科学家团队发现了一个跨越数百年的全球光合作用的化学记录。

坎贝尔说:“以前的研究涵盖了小的物理区域或短时间。”“我们开始寻找整个地球的长期记录。”

研究人员估计,地球上所有植物的光合作用总量比他们记录的200年增长了30%。

坎贝尔说:“研究已经证明,在工业时代,气候和温室气体发生了前所未有的变化。”“现在我们有证据表明,地球上的植物也发生了根本性的变化。”

净效应

这项研究并没有确定光合作用增加的原因,但是计算机模型显示了几个过程一起可能会对全球植物生长造成如此大的变化。

最主要的候选者是人类活动排放造成的大气二氧化碳水平不断上升;更长的生长期,这是由二氧化碳排放引起的气候变化造成的;还有氮污染,化石燃料燃烧和农业生产的另一个结果。

作为光合作用增长基础的人类活动既有积极的影响也有消极的影响。

“不断上升的二氧化碳水平刺激了农作物产量,”工程学院和内华达山脉研究所的坎贝尔说。“但它也有利于杂草和入侵物种。最重要的是,二氧化碳排放导致气候变化,这将增加沿海城市的洪灾、极端天气和海洋酸化。”

 

光合作用增加的另一个影响是,它可以导致植物从空气中吸收二氧化碳,并将其储存在生态系统中。不幸的是,化石燃料燃烧所排放的二氧化碳超过了植物所吸收的二氧化碳。

“光合作用的增加还不足以弥补化石燃料的燃烧,”论文的合著者,来自卡内基科学研究所的Joe Berry说。“大自然的刹车已经被压垮了。所以现在要靠我们找出减少大气中二氧化碳浓度的办法。”

雪中的秘密

研究人员通过分析由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)捕获的南极积雪数据,发现了全球光合作用的记录。

被困在南极雪的不同层中的气体让科学家可以研究过去的全球大气层。关键是在冰中找到一种气体,这种气体可以记录地球上植物的生长。

先前的研究发现,羰基硫化物(COS)具有这种功能。COS是二氧化碳的表亲,植物通过吸收二氧化碳的方式将COS从空气中去除。

虽然光合作用与大气中的COS水平密切相关,但海洋、生态系统和工业中的其他过程也会改变COS水平。

为了解释所有这些过程,坎贝尔协调了研究团队成员之间的分析,包括来自加州大学洛杉矶分校的Ulli Seibt;太平洋西北国家实验室的Steve Smith;美国国家海洋和大气管理局的史蒂夫·蒙兹卡;国家农学研究所的Thomas Launois;气候和环境科学实验室的索维·贝尔维索;动态气象实验室的Laurent Bopp;以及芬兰气象研究所的Marko Laine。他们的工作得到了美国能源部、美国国家海洋和大气管理局、芬兰科学院、H2020和欧洲研究理事会的资助。

研究人员说,未来的研究将包括利用NOAA正在进行的COS测量来研究光合作用的当前变化。

“部分原因是预测未来的大气状况

 
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