Een ecoloog van de RUDN University vergeleek samen met collega's uit 14 landen drie methoden voor het schatten van ecosysteemtranspiratie in een onderzoek. In het allereerste onderzoek met zo'n uitgebreide dataset, het team gebruikte land-atmosfeer waterdampfluxgegevens van verzameld op 251 locaties over de hele planeet, van Australië tot Groenland. De resultaten van het onderzoek helpen om de rol van planten in de mondiale water- en koolstofcycli in de huidige hachelijke situatie van het broeikaseffect te begrijpen. De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in het decembernummer van het tijdschrift Global Change Biologie .

Plantenwortels absorberen water uit de grond en transporteren door de stengels naar hun bladeren dankzij een gradiënt van de waterdampdruk. Zodra het de bladeren bereikt, water verdampt door bladporiën genaamd huidmondjes en komt in de atmosfeer. Het fysieke proces waarbij water door planten aan de atmosfeer wordt afgegeven, wordt transpiratie genoemd. Transpiratie is een 'ontmoetingspunt' van koolstof, water, en energiecycli in terrestrische ecosystemen, omdat planten water nodig hebben voor het vastleggen van atmosferische CO ₂ door fotosynthese en zetten een groot deel van de input van zonne-energie om in dit proces. Daarom, door de modellering van transpiratie te verbeteren, wetenschappers kunnen de rol van vegetatie in scenario's voor klimaatverandering analyseren.

Een internationale groep wetenschappers onder leiding van Dr. Jacob Nelson van het Max Planck Instituut voor Biogeochemie (Duitsland) en waaronder een ecoloog van de RUDN University, vergeleek drie methoden voor het schatten van ecosysteemtranspiratie op basis van micrometeorologische gegevens van FLUXNET - een wereldwijd netwerk van stations.

Het team gebruikte de gegevens verzameld op 251 FLUXNET-sites. Onder de vele fysische en chemische omgevingsparameters, deze stations zorgen voor continue fluxmetingen van waterdamp en kooldioxide tussen de bewaakte ecosystemen en de atmosfeer. Om dit te doen, de eddy-covariantiemethode wordt toegepast, die berust op de driedimensionale bewaking bij hoge frequentie van turbulente stromen van sporengassen. Het team koos drie methodologische benaderingen om transpiratie uit de eddy-covariantiegegevens te halen en gebruikte onafhankelijke boomsapstroommetingen van zes testlocaties om de transpiratieschattingen te vergelijken.

"Alle drie de methoden zijn gebaseerd op de verhouding tussen verdamping en fluxen van koolstof opgenomen door fotosynthese uit de atmosfeer, dat heet watergebruiksefficiëntie, en verschillen door initiële aannames en parametrering. Op dagelijkse schaal, transpiratieschattingen die door de drie methoden werden opgeleverd, waren sterk gecorreleerd, tussen 89 en 94%. Echter, de verhouding van transpiratie tot evapotranspiratie verschilde tussen de modellen, variërend van 45% tot 77%", zegt Dr. Luca Belelli Marchesini-onderzoeker aan het Agrarische en Technologische Instituut van de RUDN University (Rusland) en aan de Fondazione Edmund Mach (Italië).

Na de resultaten verder te hebben geanalyseerd op zoek naar drijvende factoren, het team concludeerde dat de geografische variatie in de transpiratie tot evapotranspiration ratio (T/ET) voornamelijk werd gecontroleerd door vegetatie en bodemkenmerken in plaats van door klimatologische variabelen zoals temperatuur en neerslag.

Om de relatieve stabiliteit van T/ET tussen locaties te verklaren, het team suggereerde twee hypothesen. De eerste bestaat uit een afweging tussen de hoeveelheid neerslag die wordt opgevangen door luifels van vegetatie en bodemverdamping:ecosystemen met een dichte bladbedekking, niet beperkt door de beschikbaarheid van water, zou dus meer regen opvangen en zou de bodemverdamping worden verminderd. In tegenstelling tot, waterbeperkte ecosystemen, gekenmerkt door een kleinere vegetatiebedekking, een groter deel van het water uit de bodem zou verdampen.

Volgens de tweede hypothese, ecosystemen hebben de neiging zich aan te passen aan de beschikbare watervoorraden, daarom, bijvoorbeeld, vegetatie in droge klimaten zou het gebruik van de beperkte neerslag verbeteren, waardoor de T/ET-verhouding wordt verhoogd.

'De combinatie van deze twee hypothesen verklaart waarschijnlijk de relatieve stabiliteit van de T/ET-ratio in verschillende ecosystemen. Deze studie vertegenwoordigt de eerste uitgebreide schatting van de transpiratie van ecosystemen op basis van in-situ gegevens en laat een nieuw licht werpen op de rol van het watergebruik van planten in de context van de mondiale water- en koolstofcycli, " voegde Dr. Luca Belelli Marchesini toe.