Mere CO2 får planter til at svede mindre

Den øgede koncentration af CO2 i atmosfæren har fået landplanter til at respirere 34 pct. mindre end for 150 år siden. Ifølge hollandske forskere vil det få stor betydning for klodens vandcirkulation.

Læse hele artiklen med kommentarer på ing.dk


En høj koncentration af kuldioxid i atmosfæren betyder, at landplanter ikke behøver at ‘indånde’ så meget CO2 for at binde tilstrækkelig kulstof til deres celler. Ny forskning viser, at det fører til færre såkaldte læbeceller, eller stomata, på planters stængler og på undersiden af deres blade.

Færre læbeceller betyder mindre transpiration af vand gennem planten, hvilket igen betyder, at klodens vandcirkulation ændres og kontinenter risikerer at blive mere tørre.

I to artikler i fagbladet PNAS har Emmy Lammertsma og Hugo Jan de Boer fra Utrecht Universitet opmålt frekvenserne af disse stomata i en række landplanter i Florida hen over en periode på flere årtier, og sammenlignet dem med opbevarede prøver fra 1800-tallet. Det bemærkelsesværdige resultatet er, at det gennemsnitlige antal stomata er faldet 34 pct. (±12 pct.) efterhånden som mængden af kuldioxid i atmosfæren er steget fra 290 til 390 ppm i løbet af de sidste 150 år.

Man har længe vidst, at der findes stor variation i antallet af læbeceller blandt landplanter, afhængig af art, levested og vækstbetingelser. Men man ved meget lidt om langtidseffekterne af landplanters strukturændringer under mere varige klimaforandringer.

Hvis det viser sig, at floraen andre steder på kloden udvikler sig ligesom i Florida, kan opdagelsen ikke kun have en betydning for den globale carbon-cyklus, men også for den globale hydrologiske cyklus, der cirkulerer vandet gennem havet, atmosfæren og landjorden.


Homeostase
Jordkloden er den planet i solsystemet, som vejer mest i forhold til sin størrelse og har efter sin fødsel for 4,5 milliarder år siden været udsat for enorme geologiske kræfter som driver bevægelsen og dannelsen af kontinenter.

En overordentlig bemærkelsesværdig egenskab ved Jorden er, at den på trods af sin høje geologiske aktivitet har en lang række selvregulerende mekanismer, der stabiliserer livet på dens overflade. Det magnetiske felt, ozonlaget og atmosfæren forhindrer solens ultraviolette lys i at ødelægge de delikate livsprocesser, som til gengæld bruger solens energi til at omdanne CO2 til sukker og andre organiske molekyler.

Planter spiller en afgørende rolle for Jordenshomeostase. De binder carbon, danner ilt og får vandet til at cirkulere. For cirka 425 millioner år siden skete den nok største forandring for livet på Jorden. Nogle planter udviklede ledningsvæv, stængel og rodsystem og lærte at leve på overfladen af det meget store og meget tørre superkontinent Oldredia. Disse karplanter, eller såkaldte vaskulære planter, var alle i besiddelse af små læbeceller på blade og stængler, kaldet stoma eller stomata, der gjorde det muligt for planten at optage CO2, udskille ilt og transpirere – eller ‘svede’ – vand til den omkringliggende luft. Klodens carboncyklus og vandcyklus kom i gang og førte til et relativt stabilt økosystem, der gjorde det muligt for evolutionen at udvikle blomster, dyr og stadig mere komplekse livsformer.

Færre læbeceller vil føre til mindre transpiration af vand, som er den proces der gør, at vandet fordamper op i atmosfæren og hjælper planten med at afkøle sig selv. Planters transpiration gør dem også mere kølige. Hvis et egetræ kun har 2/3 af sine stomata på undersiden af bladene, vil det alt andet lige ikke længere være så køligt at stå under en varm sommerdag. Dette i sig selv kan også være årsag til en lille positiv feedback-mekanisme, der får kloden til at blive stadig mere varm og planter til at være mere tørkeresistente.

Mindre transpiration vil i første omgang give lidt mere fugtig jord, men efterhånden vil en feedback-proces gøre tingene værre, fordi der vil komme færre skyer, det vil regne mindre, og planterne vil blive stadigt mere tørre. Samlet set er det forskernes frygt at den øgede udledning af CO2 vil reducere kontinenternes ferskvandcyklus og dermed gøre atmosfæren og landjorden mere tør.

Klimaforskerne er dog stadig usikre på årsag og virkning i store dele af den hydrologiske cyklus. Den er meget kompleks og indeholder mange elementer, såsom fordampning og transpiration, kondensering, advektion, nedbør i mange former, afstrømning fra landjorden, smeltning, sublimation, nedsivning, floder, grundvandsstrømninger, diverse vand- og ismagasiner i havbund og på polerne.

Det er svært at forudsige, hvordan ændringer i en del af den hydrologiske cyklus vil påvirke de andre dele, og man har endnu ikke fundet nogen ordentlig metode til at rekonstruere dynamikken ud fra historiske data.

Modeller for fremtiden
Lammertsma og de Boer har derfor forsøgt sig med en teoretisk model, der forsøger at forudsige, hvordan landplanters transpiration vil ændre sig, når som CO2-koncentrationen stiger mere og mere i atmosfæren.

Modellen viser, at en fordobling af CO2-niveauet til 800 ppm vil reducere fluxen af vandtilførslen fra subtropiske landplanter til atmosfæren med 60 Watt pr. kvadratmeter, hvilket svarer til halvdelen af den samlede mængde vand tilført til atmosfæren via transpiration og fordampning. Heldigvis findes der også visse negative feedback-processer, der eventuelt kan kompensere for de klimatiske effekter af det reducerede antal læbeceller. En øget koncentration af CO2 kan få skove til at vokse tættere og optage mere CO2 via bladene, dog kun til en vis grænse, fordi en tættere bevokset skov vil have svært ved at optage mere kulstof, da den vil have mere skygge og mindre fotosyntese pr. kvadratmeter.

Desuden vil en øget fotosyntese måske blot øge stofskiftet i stedet for at fiksere kulstof i jorden og i træmassen. Simulationer har vist, at en fordobling af CO2-koncentrationen i atmosfæren maksimalt vil øge biomassen på landjorden med 10 procent, svarende til en øget transpiration fra trætoppene på fem procent. Sammenligner man dette med et fald på 50 procent fra reduktionen i læbeceller, bliver det tydeligt, at landjorden i de subtropiske egne vil blive mere og mere tør, jo mere CO2 vi udleder.

0 comments:

There was an error in this gadget