Onderzoekers onder leiding van Scripps Institution of Oceanography aan de University of California San Diego hebben vastgesteld dat er de afgelopen 40 jaar grote veranderingen in het gedrag van planten hebben plaatsgevonden, met behulp van metingen van subtiele veranderingen in de kooldioxide (CO ₂ ) die momenteel in de atmosfeer wordt aangetroffen.

De twee belangrijkste isotopen, of atomaire vormen, van koolstof zijn koolstof-12 ( ¹² C) en koolstof-13 ( ¹³ C). Aangezien de CO2 sinds eind 19 is gestegen ^e eeuw, de verhouding van ¹³ C naar ¹² C in atmosferische CO ₂ is afgenomen. Dat komt deels doordat de CO ₂ geproduceerd door de verbranding van fossiele brandstoffen heeft een lage ¹³ C/ ¹² C-verhouding. Er zijn ook andere factoren in de natuur, echter, die de snelheid van afname van de isotopenverhouding hebben beïnvloed. De gemeten snelheid van afname van de isotopenverhouding blijkt anders te zijn dan wat wetenschappers eerder hadden verwacht.

Het door Scripps geleide team heeft het CO .-record bijgewerkt ₂ isotopenverhoudingen die sinds 1978 in Scripps zijn gemaakt met behulp van luchtmonsters die zijn verzameld op de Mauna Loa van Hawaï en op de Zuidpool. De onderzoekers bevestigden dat de discrepantie bestaat en overwogen verschillende redenen daarvoor. Ze concludeerden dat geen enkele combinatie van factoren de veranderingen in de CO . aannemelijk kon verklaren ₂ isotopenverhouding, tenzij het gedrag van planten zodanig verandert dat het van invloed is op de hoeveelheid water die planten nodig hebben om te groeien.

Het werk helpt om de details te begrijpen van hoe bladeren reageren op veranderingen in CO ₂ . Voorafgaand aan deze studie, het was al duidelijk dat planten zich anders gedragen wanneer ze worden blootgesteld aan hogere atmosferische CO ₂ niveaus omdat CO ₂ beïnvloedt het gedrag van huidmondjes, de microscopisch kleine gaatjes in bladeren waardoor een blad CO2 kan opnemen. Deze gaten laten ook water uit het blad verdampen, die moet worden aangevuld met water dat aan de wortels wordt toegevoerd om uitdroging te voorkomen. Met meer CO ₂ in de atmosfeer, een plant kan het zich veroorloven om kleinere of minder huidmondjes te hebben, dus meer fotosynthese mogelijk voor dezelfde hoeveelheid water.

Maar precies meten hoeveel efficiënter planten zijn geworden in het gebruik van water, was niet eenvoudig. Deze studie biedt een nieuwe methode om dit effect te meten, omdat naarmate een blad efficiënter wordt in het gebruik van water, dit beïnvloedt ook hoe het de verschillende koolstofisotopen in CO . opneemt ₂ . Als die factor als variabele wordt opgenomen, de verhouding van de twee vormen van CO ₂ voldoet veel beter aan de verwachtingen. De Nationale Wetenschapsstichting, het ministerie van Energie, nasa, en het Eric en Wendy Schmidt Fonds voor Strategische Innovatie steunden de studie, "Atmosferisch bewijs voor een wereldwijde seculiere toename van koolstofisotopische discriminatie van landfotosynthese, " die verschijnt in de editie van 11 september van het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

Het onderzoek ondersteunt een al lang bestaande hypothese die is geïntroduceerd door plantenbiologen, dat stelt dat planten optimaal zullen reageren op stijgende CO ₂ niveaus in de atmosfeer.

"Dit optimale model voorspelt een bijna proportionele schaalvergroting tussen de efficiëntie van watergebruik en CO ₂ zelf, " zei hoofdauteur en Scripps-wetenschapper Ralph Keeling, die ook de internationaal gerenommeerde Keeling Curve-dataset onderhoudt die atmosferische CO . meet ₂ sinds 1958. "Optimal of bijna optimaal gedrag is gevonden in kleinere studies op individuele planten, maar dit artikel is het eerste dat aantoont dat het duidelijk kan zijn op de schaal van de hele planeet."

De toename van de efficiëntie van fotosynthese die in dit onderzoek is gedocumenteerd, heeft planten waarschijnlijk geholpen om een ​​deel van de door de mens veroorzaakte klimaatverandering te compenseren door meer CO2 uit de atmosfeer te verwijderen dan anders het geval zou zijn geweest.

"De volledige implicaties zijn nog verre van duidelijk, echter, en eventuele voordelen kunnen ruimschoots worden gecompenseerd door andere negatieve veranderingen, zoals hittegolven en extreem weer, verlies van biodiversiteit, zeespiegelstijging, enzovoort, ' zei Keeling.