Plantenwetenschappers hebben waargenomen dat wanneer het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stijgt, de meeste planten doen iets ongewoons:ze verdikken hun bladeren.

En aangezien menselijke activiteit het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer doet stijgen, dikbladige planten lijken in onze toekomst te zijn.

Maar de gevolgen van deze fysiologische reactie gaan bij veel planten veel verder dan zwaardere bladeren. Twee wetenschappers van de Universiteit van Washington hebben ontdekt dat planten met dikkere bladeren de effecten van klimaatverandering kunnen verergeren omdat ze minder efficiënt zouden zijn in het vastleggen van atmosferische koolstof. een feit waar de modellen voor klimaatverandering tot op heden geen rekening mee hebben gehouden.

In een paper gepubliceerd op 1 oktober in het tijdschrift Wereldwijde biogeochemische cycli , dat melden de onderzoekers, toen ze deze informatie in mondiale klimaatmodellen verwerkten onder de hoge atmosferische kooldioxideniveaus die later deze eeuw verwacht worden, de wereldwijde "koolstofput" die door planten werd bijgedragen, was minder productief - er bleven ongeveer 5,8 extra petagrammen over, of 6,39 miljoen ton, koolstof per jaar in de atmosfeer. Die niveaus zijn vergelijkbaar met de hoeveelheid koolstof die elk jaar in de atmosfeer vrijkomt als gevolg van door de mens gegenereerde uitstoot van fossiele brandstoffen - 8 petagrammen, of 8,8 miljoen ton.

"Planten zijn flexibel en reageren op verschillende omgevingscondities, " zei senior auteur Abigail Swann, een UW-assistent-professor atmosferische wetenschappen en biologie. "Maar tot nu toe niemand had geprobeerd te kwantificeren hoe dit soort reactie op klimaatverandering de impact van planten op onze planeet zal veranderen."

Naast een verzwakkende koolstofput van planten, de simulaties van Swann en Marlies Kovenock, een UW-doctoraatsstudent biologie, gaf aan dat de mondiale temperatuur 0,3 tot 1,4 graden Celsius extra zou kunnen stijgen boven wat al is geprojecteerd door wetenschappers die klimaatverandering bestuderen.

"Als deze enkele eigenschap - bladdikte - in hoge koolstofdioxidegehalten zo'n significante invloed heeft op het verloop van toekomstige klimaatverandering, wij zijn van mening dat mondiale klimaatmodellen rekening moeten houden met andere aspecten van plantenfysiologie en plantgedrag wanneer we proberen te voorspellen hoe het klimaat er later deze eeuw uit zal zien, " zei Kovenock, wie is de hoofdauteur van het papier.

Wetenschappers weten niet waarom planten hun bladeren dikker maken als het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stijgt. Maar de reactie is gedocumenteerd bij veel verschillende soorten plantensoorten, zoals houtachtige bomen; basisgewassen zoals tarwe, rijst en aardappelen; en andere planten die C3-koolstoffixatie ondergaan, de vorm van fotosynthese die goed is voor ongeveer 95 procent van de fotosynthetische activiteit op aarde.

Bladeren kunnen tot een derde dikker worden, die de verhouding van oppervlakte tot massa in het blad verandert en plantactiviteiten zoals fotosynthese verandert, gasuitwisseling, verdampingskoeling en suikeropslag. Planten zijn cruciale modulatoren van hun omgeving - zonder hen, De atmosfeer van de aarde zou niet de zuurstof bevatten die we inademen - en Kovenock en Swann geloofden dat deze kritische en voorspelbare bladverdikkingsreactie een ideaal startpunt was om te proberen te begrijpen hoe wijdverbreide veranderingen in de plantenfysiologie het klimaat op aarde zullen beïnvloeden.

"Plantenbiologen hebben grote hoeveelheden gegevens verzameld over de bladverdikkende reactie op hoge kooldioxidegehaltes, inclusief atmosferische kooldioxideniveaus die we later deze eeuw zullen zien, " zei Kovenock. "We besloten om de bekende fysiologische effecten van bladverdikking in klimaatmodellen op te nemen om erachter te komen welk effect, indien van toepassing, dit zou hebben op een wereldwijde schaal."

Een paper uit 2009 van onderzoekers in Europa en Australië verzamelde en catalogiseerde gegevens van jarenlange experimenten over hoe plantenbladeren veranderen als reactie op verschillende omgevingscondities. Kovenock en Swann hebben de verzamelde gegevens over koolstofdioxidereacties opgenomen in modellen van het aardsysteem die veel worden gebruikt bij het modelleren van het effect van verschillende factoren op mondiale klimaatpatronen.

De concentratie van kooldioxide in de atmosfeer schommelt tegenwoordig rond de 410 delen per miljoen. Binnen een eeuw, het kan oplopen tot 900 ppm. The carbon dioxide level that Kovenock and Swann simulated with thickened leaves was just 710 ppm. They also discovered the effects were worse in specific global regions. Parts of Eurasia and the Amazon basin, bijvoorbeeld, showed a higher minimum increase in temperature. In deze regio's, thicker leaves may hamper evaporative cooling by plants or cloud formation, said Kovenock.

Swann and Kovenock hope that this study shows that it is necessary to consider plant responses to climate change in projections of future climate. There are many other changes in plant physiology and behavior under climate change that researchers could model next.

"We now know that even seemingly small alterations in plants such as this can have a global impact on climate, but we need more data on plant responses to simulate how plants will change with high accuracy, " said Swann. "People are not the only organisms that can influence climate."