Nieuw onderzoek van biologen van de West Virginia University toont aan dat bomen over de hele wereld meer koolstofdioxide verbruiken dan eerder werd gemeld, bossen nog belangrijker maken bij het reguleren van de atmosfeer van de aarde en voor altijd veranderen hoe we denken over klimaatverandering.

In een studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , Professor Richard Thomas en alumnus Justin Mathias (BS Biologie, '13 en Ph.D. Biologie, '20) gesynthetiseerde gepubliceerde boomringstudies. Ze ontdekten dat de toename van koolstofdioxide in de atmosfeer in de afgelopen eeuw heeft geleid tot een toename van de efficiëntie van het watergebruik van bomen, de verhouding van koolstofdioxide opgenomen door fotosynthese tot het water dat verloren gaat door transpiratie - de handeling van bomen die waterdamp "uitademen".

"Deze studie benadrukt echt de rol van bossen en hun ecosystemen in klimaatverandering, " zei Tomas, interim associate provoost voor graduate academische zaken. "We zien bossen als ecosysteemdiensten. Die diensten kunnen veel verschillende dingen zijn:recreatie, hout, industrie. We laten zien hoe bossen een andere belangrijke dienst vervullen:fungeren als putten voor koolstofdioxide. Ons onderzoek toont aan dat bossen wereldwijd grote hoeveelheden koolstofdioxide verbruiken. Zonder dat, meer koolstofdioxide zou de lucht in gaan en zich nog meer in de atmosfeer ophopen dan het al is, die de klimaatverandering kunnen verergeren. Ons werk toont nog een andere belangrijke reden om onze bossen te behouden, te onderhouden en gezond te houden."

Eerder, wetenschappers hebben gedacht dat bomen de afgelopen eeuw efficiënter water gebruikten door verminderde stomatale geleiding - wat betekent dat bomen meer vocht vasthielden toen de poriën op hun bladeren enigszins begonnen te sluiten onder stijgende niveaus van koolstofdioxide.

Echter, na een analyse met koolstof- en zuurstofisotopen in boomringen van 1901 tot 2015 van 36 boomsoorten op 84 locaties over de hele wereld, vonden de onderzoekers dat in 83% van de gevallen, de belangrijkste oorzaak van de verhoogde waterefficiëntie van bomen was verhoogde fotosynthese - ze verwerkten meer koolstofdioxide. In de tussentijd, de stomatale geleiding zorgde slechts in 17% van de gevallen voor een verhoogde efficiëntie. Dit weerspiegelt een grote verandering in de manier waarop de waterefficiëntie van bomen is verklaard in tegenstelling tot eerder onderzoek.

"We hebben laten zien dat in de afgelopen eeuw, fotosynthese is eigenlijk de overweldigende drijfveer voor een toename van de efficiëntie van het watergebruik van bomen, wat een verrassend resultaat is omdat het in tegenspraak is met veel eerdere onderzoeken, "Zei Mathias. "Op wereldschaal, dit zal mogelijk grote gevolgen hebben voor de koolstofcyclus als er meer koolstof uit de atmosfeer in bomen wordt overgebracht."

Sinds 1901, de intrinsieke efficiëntie van het watergebruik van bomen wereldwijd is met ongeveer 40% gestegen in combinatie met een toename van ongeveer 34% van de atmosferische kooldioxide. Beide kenmerken zijn sinds de jaren zestig ongeveer vier keer sneller toegenomen dan in de voorgaande jaren.

Hoewel deze resultaten aantonen dat de toename van koolstofdioxide de belangrijkste factor is om bomen efficiënter met water om te laten gaan, de resultaten variëren ook afhankelijk van de temperatuur, neerslag en droogte van de atmosfeer. Deze gegevens kunnen helpen bij het verfijnen van modellen die worden gebruikt om de effecten van klimaatverandering op de wereldwijde koolstof- en watercycli te voorspellen.

"Het hebben van een nauwkeurige weergave van deze processen is van cruciaal belang bij het maken van goede voorspellingen over wat er in de toekomst kan gebeuren, "Zei Mathias. "Dit helpt ons een beetje dichter bij het minder onzeker maken van die voorspellingen."

De studie is een product van de zevenjarige onderzoekssamenwerking van de onderzoekers tijdens de tijd van Mathias als promovendus. Na zijn afstuderen aan de WVU, Mathias trad toe tot de Universiteit van Californië, Santa Barbara als postdoctoraal onderzoeker.

"Sinds de verhuizing naar Californië, mijn werk heeft een wending genomen van het zijn in het veld, metingen verzamelen, data analyseren en manuscripten schrijven, " zei Mathias. "Mijn nieuwe functie is meer gericht op ecologische theorie en ecosysteemmodellering. In plaats van planten te meten, Ik vorm hypothesen en zoek antwoorden op vragen met behulp van computermodellen en wiskunde."

In de toekomst, Mathias streeft ernaar om professor te worden aan een onderzoeksuniversiteit om deze onderzoeksactiviteiten voort te zetten.

"Ik zou graag mijn eigen lab aan een universiteit runnen, begeleid afgestudeerde studenten en stel onderzoeksvragen om voort te bouwen op het werk dat we al hebben bereikt. Er is veel vooruitgang in ons vakgebied. Er zijn ook een oneindig aantal vragen die relevant zijn voor de toekomst, "Zei Mathias. "Ik heb alles te danken aan mijn tijd en training van de mensen bij WVU. Mijn doel op de lange termijn is om in een positie te verkeren waarin ik het veld vooruit kan helpen terwijl ik iets terug kan geven door les te geven en studenten te begeleiden."