Сухой воздух вредит растениям больше засухи

Низкая относительная влажность воздуха является гораздо большим стрессом для растений в жарких, сухих погодных условиях, чем недостаток влаги в почве. К таким выводам пришли исследователи из Индианского университета.

Результаты нового исследования свидетельствуют о том, что модели, которыми в настоящее время пользуются ученые для оценки воздействия засухи на экосистемы, необходимо уточнить, уделив больше внимания показателям влажности воздуха. Авторы исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Nature Climate Change, подчеркивают, что в будущем это будет иметь особое значение ввиду потепления климата на планете.

По мере снижения уровня влажности, отмечают ученые, эффективность растений с точки зрения поглощения углерода из атмосферы будет также снижаться. В результате растения не смогут так эффективно, как сегодня, компенсировать негативные изменения климата. В то же время такие сельскохозяйственное стратегии, как орошение, направленные на увеличение влажности почвы, могут стать менее эффективными в будущем.

По словам ведущего автора исследования доцента Кимберли Новик, модели поглощения углерода растениями в будущем весьма неопределенны, поскольку в научном сообществе отсутствует четкое понимание того, как экосистемы реагируют на засуху.

«Наша работа показывает, что правильное определение того, как растения реагируют на изменения атмосферной влажности, является одним из способов уменьшить эту неопределенность», — подчеркивает Кимберли Новик.

Сухая погода влияет на растения двумя основными способами: через изменения влажности почвы и относительной влажности воздуха. Кимберли Новик рассматривает эту модель как классическую экономическую модель спроса и предложения.

Растение получает влагу из почвы, но во время засухи почва не может обеспечить потребность растений во влаге. При низкой относительной влажности в атмосфере возникает «спрос», за счет которого влага извлекается из растений; соответственно, во время засухи сухой воздух требует больше влаги. Испарение воды с поверхности растений происходит благодаря устьицам — порам в эпидермисе листьев.

При сухой погоде они закрываются, чтобы предотвратить потерю влаги. Однако при этом растения захватывают меньше углекислого газа из атмосферы, поскольку этот процесс также обеспечивается за счет устьицев. Учитывать этот фактор в используемых ранее климатических моделях было сложно, поскольку измерить и экспериментально манипулировать относительной влажностью сложнее, чем влажностью почвы.

Однако авторам данного исследования удалось разделить эти два фактора, проанализировав данные с 38 точек метеорологической сети в различных экосистемах. В рамках исследования каждый час в этих точках собирались важные микро-метеорологические данные, включая влажность почвы и влажность воздуха. Если первый показатель в течение суток оставался практически неизменным, то второй мог значительно варьироваться, что делает эти два фактора независимыми друг от друга.

Анализ также показал, что влажность почвы и относительная влажность воздуха по-разному влияют на растения в разное время суток. Кроме того, влажность воздуха, как правило, играет доминирующую роль, когда погодные условия становятся теплее и суше, особенно в умеренных лесных экосистемах, которые особенно важны с точки зрения выведения углекислого газа из атмосферы.

В ближайшее время авторы данного исследования намерены продолжить работу и проверить свою гипотезу относительно того, что глобальное потепление приведет к снижению способности растений противодействовать изменению климата.