Къде е границата?

Фотосинтезата формира основата на живота на Земята, но изменението на климата все повече застрашава този основен процес. С усъвършенствани инструменти учените вече могат да изследват как промените в температурата, влажността и светлината влияят на фотосинтезата и, като цяло, бъдещето на екосистемите. 

За Ракеш Тивари, постдокторант в катедрата по екология и генетика на университета в Упсала, разкриването как растенията се адаптират – или не успяват да се адаптират – към климатичните промени е от решаващо значение.

„Искам да разбера как видовете и екосистемите могат да функционират в бъдеще“, каза Тивари, чиито изследвания обхващат тропическите гори в Пуерто Рико, Амазонка и дори контролирания климат на Тропическата оранжерия на Упсала. 

Използвайки авангардни инструменти за симулиране на крайности в околната среда, Tiwari се стреми да разбере адаптивността на растенията към климатичните предизвикателства и техните потенциални граници.

Наблюдаване на фотосинтеза под налягане

Във влажната атмосфера на оранжерията на Упсала, заобиколен от извисяващи се палми и гъста зеленина, Тивари демонстрира своя процес с помощта на преносим анализатор на парникови газове, предназначен да симулира различни условия на околната среда върху листата. 

Той поставя лист от хибискус в камерата на инструмента, излагайки го на интензивна светлина и топлина. Реакцията на листата предлага улики за това как растенията преработват слънчевата светлина, въглеродния диоксид и водата, за да създадат глюкоза и кислород при различни натоварвания.

„Тъй като това е преносим инструмент, мога да го нося на различни места и да анализирам реакциите на фотосинтезата към различни условия на околната среда за растенията“, обясни Тивари. 

„Например мога да променя температурата и нивата на светлина и да измервам как това се отразява на скоростта на фотосинтезата.“ 

Тази работа на място е паралелна с проучвания, проведени от него в естествени тропически среди, където той е наблюдавал различни модели в това как фотосинтезата реагира на екстремна топлина.

Основата на живота в тропическите гори

През 2017 г. Тивари участва в изследователски проект в Амазонка, където той и колегите му използваха подобни инструменти, за да наблюдават здравето на системата за фотосинтеза на тропическите гори. 

„Използвахме подобен флуорометър, за да наблюдаваме кога фотосистемите започват да се развалят. Това, което видяхме, беше ясен модел. Дърветата в едно от най-горещите места в Амазонка вече изпитват температурни условия на въздуха, които могат да повлияят на техните машини за фотосинтеза." 

Изследователите откриха, че растенията в особено горещи и сухи райони на Амазонка вече се доближават до толерантността си към топлината, като скоростта на фотосинтезата намалява при особено високи температури.

Границите на фотосинтетичната ефективност

Глобалната фотосинтетична ефективност е поразително ниска, обикновено най-много 5%, което се дължи отчасти на процес, наречен фотодишане. 

По време на фотодишането ензим, наречен рубиско, погрешно свързва кислорода вместо въглеродния диоксид, проблем, който се изостря от високите температури. Това намалява способността на растението да произвежда енергия ефективно.

„Друг фактор са малките отвори или устицата в листата на растението, които регулират абсорбцията на въглероден диоксид и обмена на вода“, каза Тивари.  

„При екстремни горещини те могат да се затворят, за да пестят вода. Това е стратегия за оцеляване, но също така намалява скоростта на фотосинтезата им. Докато при някои дървета устицата се отварят при по-високи температури, за да използват изпарителното охлаждане като механизъм за охлаждане на листата."

Последици за съхранението на въглерод 

Изследванията на Тивари в Упсала, проведени с екипа на Боб Мускарела, се фокусират върху разбирането на свързаните с температурата адаптации в тропическите и умерените гори. 

Неговите скорошни открития показват, че температурната чувствителност към фотодишането варира значително между видовете, което би могло да информира стратегиите за повторно залесяване, насочени към избор на видове, които са най-устойчиви на изменението на климата.

„Последиците от такова разбиране могат да информират по-добре проектите за повторно залесяване . Например, можем да разберем как растителността може да функционира в по-топло бъдеще и как можем да адаптираме нашите бъдещи стратегии за опазване и залесяване“, отбеляза Тивари.

Тивари обаче подчертава, че засаждането на дървета само по себе си не е достатъчно за опазване на климата. Запазването на зрели гори предлага несравними екологични ползи. 

„Не можем да пресъздадем сложността на зряла гора. Той прави повече от просто улавяне на въглерод; той поддържа биоразнообразието, регулира водните потоци и осигурява местообитания за безброй видове“, каза той. 

Запазване на основата на живота

От 21 октомври до 1 ноември конференцията на ООН за биоразнообразието COP16 ще се проведе в Кали, Колумбия, където лидерите ще се занимават с глобалните предизвикателства за опазване.  
 
Тивари се надява, че дискусиите на конференцията ще се фокусират върху опазването на естествените екосистеми, особено горите, тъй като те са незаменими в регулирането на въглерода и поддържането на биоразнообразието .

„Ако загубим биоразнообразието и горските екосистеми, губим най-добрата естествена система за улавяне на въглерод на планетата“, каза той. 

„Един ден може да има технологии, които могат да премахнат въглеродния диоксид от атмосферата, но колкото повече разчитаме на изкуствени решения, толкова повече щети рискуваме да причиним на планетата. Това са рискове, които не можем да си позволим да поемем.“

Балансиране на иновациите с естествени решения

Пред лицето на климатичните предизвикателства изследванията на Тивари подчертават необходимостта както от опазване, така и от иновации. Въпреки че усъвършенстваните инструменти подобряват разбирането ни за фотосинтезата, запазването на съществуващите екосистеми остава от съществено значение за постигането на истинска устойчивост. 

„Най-добрият начин да защитим околната среда е да запазим естествените системи, които вече съществуват“, каза Тивари. Работата му подчертава балансиран подход: технологичен напредък в науката за растенията, съчетан с ангажирани усилия за поддържане на естествените местообитания.

Чрез изследване на сложните начини, по които растенията реагират на климатичните промени, изследването на Тивари подчертава значението на опазването на биоразнообразието в действията, свързани с климата. 

Чрез опазване и иновации научната общност може да работи за поддържане на екосистемите, които служат като основа на живота на Земята.

източник: meteobalkans.com