Poprzez spalanie paliw kopalnych, ludzie gwałtownie podnoszą poziom dwutlenku węgla w atmosferze, co z kolei podnosi globalną temperaturę.
Ale nie cały CO2 uwalniany ze spalania węgla, ropy i gazu pozostaje w powietrzu. Obecnie około 25% emisji dwutlenku węgla powstałego w wyniku działalności człowieka jest pochłaniane przez rośliny, a podobna ilość trafia do oceanu.
Aby wiedzieć, ile jeszcze paliw kopalnych możemy spalić, unikając jednocześnie niebezpiecznych zmian klimatu, musimy wiedzieć, jak te „pochłaniacze dwutlenku węgla” mogą się zmienić w przyszłości. Nowe badania prowadzone przez dr Sun i współpracowników opublikowane w amerykańskim czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences pokazują, że lądy mogą pochłaniać nieco więcej węgla niż sądziliśmy.
Ale nie zmienia to w żaden znaczący sposób tego, jak szybko musimy zmniejszyć emisję dwutlenku węgla, aby uniknąć niebezpiecznych zmian klimatu.
Modele przeszacowują CO2
Nowe badanie szacuje, że w ciągu ostatnich 110 lat niektóre modele klimatyczne przeszacowały ilość CO2, która pozostaje w atmosferze, o około 16%.
Modele nie są zaprojektowane, aby powiedzieć nam, co robi atmosfera: do tego służą obserwacje, a one mówią nam, że stężenie CO2 w atmosferze wynosi obecnie ponad 396 części na milion, czyli około 118 części na milion w stosunku do czasów przedindustrialnych. Te obserwacje atmosferyczne są w rzeczywistości najdokładniejszymi pomiarami cyklu węglowego.
Ale modele, które są używane do zrozumienia przyczyn zmian i badania przyszłości, często nie pasują idealnie do obserwacji. W tym nowym badaniu, autorzy być może wpadli na powód, który wyjaśnia, dlaczego niektóre modele zawyżają CO2 w atmosferze.
Patrząc na liście
Rośliny absorbują dwutlenek węgla z powietrza, łączą go z wodą i światłem, i tworzą węglowodany – proces znany jako fotosynteza.
Jest dobrze znane, że wraz ze wzrostem CO2 w atmosferze, tempo fotosyntezy wzrasta. Jest to znane jako efekt nawożenia CO2.
Ale nowe badanie pokazuje, że modele mogą nie mieć całkiem racji w sposobie symulacji fotosyntezy. Przyczyny sprowadzają się do tego, jak CO2 porusza się wewnątrz liścia rośliny.
Modele używają stężenia CO2 wewnątrz komórek liścia rośliny, w tak zwanej jamie podstomatycznej, aby napędzać wrażliwość fotosyntezy na rosnące ilości CO2. Ale to nie jest do końca poprawne.
Nowe badania pokazują, że stężenie CO2 jest w rzeczywistości niższe wewnątrz chloroplastów roślin – maleńkich komór komórki roślinnej, w których faktycznie zachodzi fotosynteza. Dzieje się tak dlatego, że CO2 musi przejść przez dodatkową serię membran, aby dostać się do chloroplastów.
To oznacza, że fotosynteza odbywa się przy niższym CO2 niż zakładają modele. Ale odwrotnie do intuicji, ponieważ fotosynteza jest bardziej wrażliwa na rosnące poziomy CO2 przy niższych stężeniach, rośliny usuwają więcej CO2 w odpowiedzi na rosnące emisje, niż pokazują modele.
Fotosynteza wzrasta wraz ze wzrostem stężenia CO2, ale tylko do pewnego momentu. W pewnym momencie więcej CO2 nie ma wpływu na fotosyntezę, która pozostaje taka sama. Staje się ona nasycona.
Ale jeśli stężenie wewnątrz liścia jest niższe, ten punkt nasycenia jest opóźniony, a wzrost fotosyntezy jest wyższy, co oznacza, że więcej CO2 jest absorbowane przez roślinę.
Nowe badanie pokazuje, że przy uwzględnieniu kwestii dyfuzyjności CO2 w liściu, znika 16% różnica między modelowanym CO2 w atmosferze a rzeczywistymi obserwacjami.
To świetny, zgrabny kawałek nauki, który łączy zawiłości struktury poziomu liści z funkcjonowaniem systemu ziemskiego. Będziemy musieli ponownie przeanalizować sposób, w jaki modelujemy fotosyntezę w modelach klimatycznych i czy istnieje lepszy sposób w świetle nowych odkryć.
Czy to zmienia ilość CO2 pochłanianego przez ląd?
To badanie sugeruje, że niektóre modele klimatyczne niedoszacowują ilości węgla magazynowanego przez rośliny, a w konsekwencji przeszacowują ilość węgla trafiającego do atmosfery. Pochłaniacz lądowy może być nieco większy – choć nie wiemy jeszcze, o ile większy.
Jeśli pochłaniacz lądowy lepiej sobie radzi, oznacza to, że dla danej stabilizacji klimatu musielibyśmy zrobić nieco mniejszą redukcję emisji dwutlenku węgla.
Ale fotosynteza jest długą, długą drogą do stworzenia prawdziwego pochłaniacza węgla, takiego, który rzeczywiście przechowuje węgiel przez długi czas.
Około 50% całego CO2 pobranego w procesie fotosyntezy wraca do atmosfery wkrótce potem poprzez oddychanie roślin.
Z tego, co pozostaje, ponad 90% wraca z powrotem do atmosfery poprzez mikrobiologiczny rozkład w glebie i zaburzenia takie jak pożary w ciągu następnych miesięcy do lat – to, co zostaje, to pochłaniacz ziemi.
Dobre wieści, ale nie czas na samozadowolenie
Badanie to jest rzadkim i mile widzianym kawałkiem możliwych dobrych wieści, ale należy je umieścić w kontekście.
Zatopienie ziemi ma bardzo duże niepewności, zostały one dobrze określone ilościowo, a powody są wielorakie.
Niektóre modele sugerują, że ziemia będzie nadal pochłaniać więcej węgla przez cały ten wiek, niektóre przewidują, że będzie pochłaniać więcej węgla do pewnego momentu, a niektóre przewidują, że ziemia zacznie uwalniać węgiel – stając się źródłem, a nie pochłaniaczem.
Przyczyny są wielorakie i obejmują ograniczone informacje na temat tego, jak rozmrażanie wiecznej zmarzliny wpłynie na duże zbiorniki węgla, jak brak składników odżywczych może ograniczyć dalszą ekspansję pochłaniacza lądowego oraz jak reżimy pożarowe mogą się zmienić w cieplejszym świecie.
Te niepewności razem wzięte są wielokrotnie większe niż możliwy efekt dyfuzji CO2 z liści. Wniosek jest taki, że ludzie nadal mają pełną kontrolę nad tym, co dzieje się z systemem klimatycznym w nadchodzących stuleciach, a to, co zrobimy z emisjami gazów cieplarnianych, w dużej mierze określi jego trajektorię.