Изданный онлайн 6 марта в журнале Nature Geoscience, исследование, проводимое учеными из Стэнфордского университета и Колумбийского университета, посмотрело на 33 года климата и данных о спутнике растительности, чтобы определить, как заводы регулируют воду и углекислый газ в сухих условиях. Команда пришла к заключению, что американские поля больше чем в три раза более чувствительны к дефициту давления пара (VPD) или атмосферной сухости, чем они к осадкам.
Крупномасштабные методы исследования, чтобы понять поведение завода могли использоваться, чтобы улучшить прогнозирующие модели того, как окружающая среда ответит на засуху, которая, как ожидают, усилится в 21-м веке.«Просто рассмотрение изменений в осадках не собирается рассказывать Вам целую историю», сказала ведущий автор Александра Конингс, доцент Земной Системной Науки в Школе Стэнфорда Земли, энергии & Наук об окружающей среде (Стэнфордская Земля). «Американские поля – путь, более чувствительный к дефициту давления пара, который важен. Поскольку VPD так плотно связан с температурой, мы можем предсказать, что это собирается продолжать повышаться в будущем».В исследовании ученые проанализировали условия, при которых поля открывают и закрывают свои устьица, микроскопические открытия на листьях растения, которые позволяют передачу водяного пара, кислорода и CO2.
Когда его устьица открыты, завод может поднять CO2 от атмосферы, чтобы сделать энергию, но рискует терять воду в сухих условиях. Стратегия различное использование заводов – рискнуть ли иссякать, чтобы продолжать поднимать углерод, или закрываться и прекращать расти – затрагивает их производительность. Поведение завода зависит от количества воды в атмосфере, как измерено VPD: более высокая VPD указывает на больший потенциал для сухого воздуха, чтобы вытащить влажность из завода.
Изменчивость в ответе засухиИспользуя статистический анализ, исследователи выделили эффект поведения заводов от воздействий региональных условий, таких как различия в осадках или температуре.
Хотя много моделей климата рассматривают все поля то же самое, исследование показало большую изменчивость с точки зрения того, как они отвечают на засуху.«Больше, чем тип завода, это – физиология завода, которая отрегулирует их ответ на засуху и период сильной жары», сказал соавтор исследования Пьер Жентин, адъюнкт-профессор Земли и Инженерной защиты окружающей среды в Колумбийском университете.Исследователи выполнили свой анализ, используя общедоступные данные о спутнике дистанционного зондирования с 1981 до 2013, показав зеленость завода, которая является индикатором для производительности завода.
Они тогда объединили те данные с климатом и наблюдательными наборами данных осадков, чтобы разделить американские поля на различные регионы, в зависимости от их поведения.Понимание, как устьица завода отвечают на изменения в атмосфере, особенно важно в американских полях, которые являются преобладающим источником углеродного поглощения или хранением углерода от атмосферы.
Поля принимают разнообразие биоразнообразия и предоставляют важную среду обитания домашнему скоту в мясе и молочных отраслях промышленности, покрывая приблизительно 26 процентов Соединенных Штатов и почти 20 процентов поверхности земли планеты; они – самый большой тип растительного покрова на Земле.«Углеродное поглощение связано с ростом и как это отвечает под климатом, большой источник неуверенности в будущих предсказаниях изменения климата», сказал Конингс. «Под увеличивающимися температурами мы собираемся потенциально видеть намного менее зеленые поля – но это исследование показывает, что это идет ко мне более верный для некоторых регионов, чем другие».Поведенческие различияАнализ показывает поля, которые отвечают на засуху, сохраняя их устьица открытыми (anisohydric, поведение) более чувствительны к сухости атмосферы, чем те, которые закрывают их устьица и рост остановки, чтобы спасти воду (isohydric поведение).
Оба поведения присутствуют в США. Исследование показывает заводы, которые сохраняют их устьица открытыми, более повреждены засухой в американских полях, потому что это подавляет рост заводов в течение сельскохозяйственного сезона.«Поля действительно интересны, потому что они показывают такое огромное разнообразие в этом isohydricity поведение», сказал Конингс, который провел начальное исследование для исследования в то время как постдокторский исследователь в Колумбии прежде, чем присоединиться к Стэнфордской Земле. «У них есть действительно различные стратегии в том, как они отвечают на засуху».
В то время как предыдущие методы для понимания ответа засухи повлекли за собой измерения на земле, новая метрика позволяет исследователям измерить эти образцы по всему миру. Конингс сказал, что она надеется, что метод может использоваться, чтобы видеть, могут ли результаты исследования о полях быть применены к другим экосистемам или лучше понять то, что заставляет некоторые деревья умирать в ответ на нагревающиеся условия, в то время как другие не делают.
«Я думаю, что есть много все еще, чтобы быть сделанным с этой метрикой», сказал Конингс.