De huidige modellen voor klimaatverandering overschatten mogelijk hoeveel koolstofdioxideplanten uit de atmosfeer kunnen zuigen.

Dankzij moleculair onderzoek naar fotosynthese in het MSU-DOE Plant Research Laboratory (PRL), niet-MSU atmosferische wetenschappers hebben in hun modellen rekening gehouden met een minder begrepen fotosynthetische beperking.

Het resultaat:modellen suggereren dat de atmosferische kooldioxideconcentraties sneller zouden kunnen stijgen dan eerder werd verwacht.

Fotosynthese ondersteunt het leven op aarde. Fotosynthetische organismen vangen koolstofdioxide uit de atmosfeer op en verwerken het via een reeks reacties die bekend staat als de Calvin-Benson-cyclus.

specifiek, de koolstof wordt gebruikt om triosefosfaat te maken, een molecuul dat uiteindelijk in sucrose verandert, de energievaluta die planten en de voedselketen erboven aandrijft. Het proces wordt TPU (triose fosfaat gebruik) genoemd.

Maar er is een limiet aan hoeveel koolstofplanten kunnen gebruiken.

"Als fotosynthese te veel koolstofdioxide krijgt, het kan het niet snel genoeg in suikers verwerken, " zegt Tom Sharkey, Universitair Distinguished Professor aan de PRL. "Fotosynthese kan de productiviteit niet oneindig verhogen. Het bereikt een plafond, en meer kooldioxide zal niet helpen. In feite, planten nemen soms minder koolstofdioxide op naarmate de niveaus in de atmosfeer toenemen."

"Sommige van onze PRL-laboratoria hebben de moleculaire basis van deze TPU-beperking bestudeerd, Tom voegt eraan toe. "De atmosferische wetenschappers benaderden mijn laboratorium om die beperking goed in hun model te verwerken. Als resultaat, we zagen een snelle toename van koolstofdioxide in het model."

Bijvoorbeeld, toen de onderzoekers aannamen dat de TPU-beperking verdubbeld was, verdere beperking van de fotosynthese, de modellen toonden aan dat tegen 2100 9 gigaton koolstof in de atmosfeer zou blijven, in plaats van naar planten te gaan.

"De prognose is alarmerender dan we eerder dachten. We moeten de TPU-beperking beter begrijpen, omdat het door veel factoren wordt beïnvloed. Tot dusver, we weten dat de beperking erger is bij hoge lichtniveaus, wanneer de temperaturen kouder zijn, en bij hoge kooldioxidegehaltes, "zegt Tom.

"Het voordeel is dat het vermogen van planten om ons te helpen de atmosferische kooldioxideniveaus onder controle te houden, zwakker is dan we dachten."

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Brieven voor milieuonderzoek .