Продолжительность вегетационного периода увеличилась в связи с изменением климата из-за более раннего появления листьев и более позднего их старения.
Углекислый газ является одним из основных факторов изменения климата. Поскольку более теплый климат ведет к более продолжительному вегетационному периоду, некоторые исследователи предположили, что деревья и другие растения будут поглощать больше углекислого газа, чем раньше. Новое исследование перевернуло эту теорию с ног на голову.
Температура и продолжительность светового дня традиционно считались основными факторами, определяющими, когда листья меняют цвет и опадают. Изучая лиственные европейские породы деревьев, в том числе конский каштан, серебряную березу и английский дуб, авторы нового исследования зафиксировали, сколько углерода поглощало каждое дерево за сезон и как это в конечном итоге повлияло на опадание листьев.
Используя данные Панъевропейского фенологического проекта , который отслеживал некоторые деревья на протяжении 65 лет, исследователи обнаружили, что по мере увеличения скорости фотосинтеза листья меняли цвет и опадали в начале года. На каждые 10% увеличения фотосинтезной активности в течение весенне-летнего вегетационного периода деревья сбрасывают листья в среднем на восемь дней раньше.
Климатические эксперименты на пятилетнем европейском буке и японском таволге предполагают, что могло быть за этим неожиданным результатом. В этих испытаниях деревья подвергались воздействию полного солнца, полутени или полной тени. Результаты показывают, что существует предел фотосинтеза.
Исследование показывает, что лиственные деревья могут поглощать только определенное количество углерода каждый год, и по достижении этого предела поглощение больше невозможно. В этот момент листья начинают менять цвет. Этот предел устанавливается доступностью питательных веществ, в частности азота, и физической структурой самого растения, особенно внутренних сосудов, перемещающих воду и растворенные питательные вещества. Азот - это ключевое питательное вещество, необходимое растениям для роста, и часто количество доступного азота ограничивает общий рост.
Получается, что поглощение углерода в течение вегетационного периода является механизмом саморегулирования у деревьев и травянистых растений и только определенное количество углерода может быть поглощено.
Ранние осенние цвета
В мире с растущим уровнем углерода в атмосфере это новое открытие предполагает, что более теплая, чем обычно, погода и более продолжительный вегетационный период не позволят лиственным деревьям умеренного пояса поглощать больше углекислого газа. Прогностическая модель исследования предполагает, что к 2100 году, когда ожидается, что вегетационный период деревьев продлится от 22 до 34 дней, листья с деревьев упадут на три-шесть дней раньше, чем сейчас.
Это имеет важные последствия для моделирования изменения климата. Если мы допустим, что количество углерода, поглощаемого лиственными деревьями в странах с температурным режимом, таких как Великобритания, будет оставаться неизменным каждый год независимо от вегетационного периода, уровень углекислого газа будет расти быстрее, чем ожидалось ранее. Единственный способ изменить это - увеличить способность деревьев поглощать углерод.
Растения, которые не ограничены доступным количеством азота, могут дольше расти в условиях потепления. Это деревья, которые могут поглощать азот из воздуха, например ольха . Но эти виды все равно теряют листья примерно в то же время, что и всегда, благодаря меньшему дневному свету и более низким температурам.
