science >> Wetenschap >  >> Natuur

Onderzoek toont aan dat sommige waterplanten voor fotosynthese afhankelijk zijn van het landschap

In aquatische omgevingen, planten vechten om licht en koolstof om de fotosynthetische activiteit te behouden. Omdat CO2 in zoet water vaak beperkt is, veel soorten hebben alternatieve koolstofbronnen ontwikkeld. Veel planten hebben gedeeltelijke aardse levensvormen, zoals drijvende bladeren of groei boven water, en daardoor toegang hebben tot atmosferische CO2. anderen, zoals deze groene steenkruiden, kunnen bicarbonaat HCO3- als koolstofbron gebruiken. Krediet:Lars Iversen

ASU-onderzoekers ontdekten dat niet alleen zoetwaterplanten worden beïnvloed door het klimaat, ze worden ook gevormd door het omringende landschap. Wanneer in een omgeving waar CO 2 is gelimiteerd, waterplanten gebruiken strategieën om koolstof uit bicarbonaat te halen. Wetenschappers identificeerden patronen in ecoregio's over de hele wereld en ontdekten een direct verband tussen de beschikbaarheid van bicarbonaat in het stroomgebied en het vermogen van waterplanten om koolstof uit dat bicarbonaat te halen.

Alle planten hebben koolstofdioxide nodig, of CO 2 leven. Ze halen het uit de lucht en gebruiken het tijdens het fotosyntheseproces om zichzelf te voeden.

Maar wat gebeurt er met waterplanten? Hoe komen ze aan koolstofdioxide?

Sommige hebben gedeeltelijke aardse vormen, zoals drijvende bladeren of groei boven water, waardoor ze koolstofdioxide uit de atmosfeer kunnen gebruiken. Maar voor planten die volledig onder water leven, CO 2 is beperkt en veel van deze planten hebben een mechanisme ontwikkeld om andere koolstofbronnen aan te boren. In dit geval, ze halen het uit bicarbonaat - een natuurlijk voorkomend mineraal dat afkomstig is van de verwering van bodems en rotsen en de afvoer bereikt de planten.

In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Wetenschap , onderzoekers van de Arizona State University School of Life Sciences ontdekten dat niet alleen zoetwaterplanten worden beïnvloed door het klimaat, ze worden ook gevormd door het omringende landschap.

"In dit onderzoek, dat kunnen we laten zien ja, wanneer in een omgeving waar kooldioxide beperkt is, dan gebruiken planten strategieën om koolstof uit bicarbonaat te halen, " zei Lars Iversen, hoofdonderzoeker voor de studie en een research fellow aan de School of Life Sciences. "We zien dit in lokale rivieren en meren, maar we zien dit ook over de hele wereld. We hebben patronen in ecoregio's geïdentificeerd en er is een direct verband tussen de beschikbaarheid van bicarbonaat in het stroomgebied en het vermogen van waterplanten om koolstof uit dat bicarbonaat te halen."

Fotosynthese-activiteit en groei van waterplanten in meren en vijvers worden beperkt door beperkte CO2-concentraties in deze habitats. Om de groei via fotosynthese in stand te houden, veel soorten in stilstaand water hebben alternatieve koolstofopnamestrategieën ontwikkeld door bicarbonaat te gebruiken. Krediet:Lars Iversen

De studie, die zich specifiek richtte op waterplanten die volledig onder water leven, toonde ook aan dat wanneer planten gemakkelijker toegang hebben tot koolstofdioxide, ze zullen dat gebruiken als hun koolstofbron, zelfs als bicarbonaat beschikbaar is.

"Een van de belangrijkste punten van dit onderzoek is dat waterplanten anders zijn. We kunnen onze uitgebreide kennis over landplanten niet op dezelfde manier gebruiken als waterplanten, " zei Iversen, een onderzoeker in het ecologielab van universitair docent Ben Blonder. "Dit is echt belangrijk omdat op wereldschaal, ten minste een derde van de menselijke bevolking is zeer nauw verbonden met zoetwatersystemen. Dus dingen als delta's, drinkwater, en visgronden zijn van cruciaal belang voor het voortbestaan ​​van de mens. Als we willen begrijpen hoe deze systemen de komende 100 jaar zullen blijven bestaan ​​en veranderen, dan moeten we echt weten hoe sommige van de belangrijkste componenten en structuren in zoetwatersystemen werken."

Een van de belangrijkste producten van het onderzoek is een statistisch afgeleide kaart van lokale bicarbonaatconcentraties in aquatische milieus (donkerblauw =hoge bicarbonaatwaarden, lichtgeel =lage bicarbonaatconcentraties). Het vermogen van waterplanten om bicarbonaat als koolstofbron te gebruiken is positief gecorreleerd met bicarbonaatconcentraties. De kaart toont interessante patronen met lage concentraties in grote uitspoelingszones (grote stroomgebieden van rivieren en postglaciale smeltzones). Krediet:Lars Iversen

Veranderingen in het milieu veroorzaakt door menselijke activiteit, zoals ontbossing, landbewerking, en het gebruik van kunstmest, veroorzaken grote stijgingen van de bicarbonaatconcentraties in veel zoetwaterlichamen over de hele wereld. Iversen zei dat het inzicht uit deze studie onderzoekers zal helpen evalueren hoe ecosysteemfuncties veranderen als de concentraties van bicarbonaat toenemen.