Фотодишането на древните дървета е стабилизирало земната атмосфера в последния ледников период

Древните дървета може да са играли ключова роля в регулирането на климата на Земята през последния ледников период - като са "дишали" по-неефективно.

Ново проучване, ръководено от изследователи от Държавния университет на Пенсилвания и публикувано в Nature Geoscience, изследва химическите отпечатъци в субфосилна дървесина или консервирани дървета от цяла Северна Америка, за да разбере как растенията реагират на ниските нива на въглероден диоксид (CO₂) и по-ниските температури през последния ледников период, преди около 20 000 години.

Изследователите установили, че с понижаването на температурата и нивата на CO₂, дърветата на много места са увеличили фотодишането си, процес, подобен на затруднено дишане при растенията и знак, че те потенциално губят енергия и отделят въглероден диоксид обратно в атмосферата.

Увеличеното отделяне на CO₂ може неволно да е поддържало климата достатъчно топъл с достатъчно въглерод в атмосферата, за да оцелеят растенията – действайки като вид естествена ръчна спирачка, помагаща за поддържането на обитаемата среда на Земята.

"Когато мислим за това какво ще се случи с изменението на климата, един от големите въпроси е: Ако продължим да увеличаваме атмосферния CO₂, как ще реагира растителният свят?", посочва Макс Лойд (Max Lloyd), доцент по геонауки в Университета на Пенсилвания и водещ автор на статията.

"Открихме ясна връзка между промените в климата и реакциите в биосферата. С намаляването на нивата на CO₂ в атмосферата и температурите, много растения стават по-малко ефективни при фиксирането на въглерод, което от своя страна забавя по-нататъшното извличане на CO₂ от атмосферата. Съществува естествена обратна връзка, която едва сега започваме да разбираме."

За да проучат как са се справили растенията по време на последния ледников период, който е продължил отпреди около 115 000 до 12 000 години, Лойд и колегите му са използвали нова техника за реконструкция на скоростта на фотодишане в древни дървета.

Фотодишането е процесът, при който растенията поемат кислород и отделят въглероден диоксид, като по същество отменя част от работата на фотосинтезата, процесът, чрез който растенията произвеждат енергия от слънчева светлина и въглероден диоксид.

Новата техника използва химичен процес, който измерва в дървесината молекули с множество редки разновидности, наречени групирани изотопи (тежки изотопи, свързани с други тежки изотопи). Изотопите имат сходни химични свойства, но различни физични свойства, а групираните изотопи действат като пръстов отпечатък за фотодишане, обяснява Лойд.

Сравнявайки изотопни анализи от дървета през ледниковия период със съвременните дървета, екипът установява, че дърветата от по-топлите региони по време на ледниковия период са имали по-високи нива на фотодишане от съвременните си аналози, което предполага, че ниските нива на CO₂ през последния ледников период значително са възпрепятствали продуктивността на растенията, са намалили количеството въглерод, което те са могли да съхраняват в дървесината и почвите, и са докарали растенията до бедствено положение.

Някои от ключовите проби в изследването са взети от катранените ями Ла Бреа в Южна Калифорния, където изследователите са анализирали древна хвойнова дървесина, консервирана в катрана. Екипът е открил ясни признаци на повишено фотодишане в пробите, което означава, че дърветата са освобождавали CO₂ обратно в атмосферата почти толкова бързо, колкото са го поглъщали.

"Сравнително недостатъчно проучените растителни фосили в катранените ями Ла Бреа са отличен ресурс за разбиране на реакциите на растенията към изменението на климата, не само в миналото, но и в бъдещето", отбелязва Ригън Дън (Regan Dunn), помощник-заместник-директор на катранените ями и музея Ла Бреа и съавтор на статията. "Ние едва сега започваме да разбираме какво могат да ни кажат тези древни растения."

Констатациите помагат да се обясни защо предишни проучвания са установявали, че нивата на атмосферен въглероден диоксид никога не са падали под прага от около 185 до 210 части на милион по време на ледниковите периоди, коментира Лойд.

"Доколкото ни е известно, сега за първи път можем да тестваме дългогодишната хипотеза, че повишеното фотодишане е помогнало за поддържането на атмосферния въглероден диоксид на такива нива преди десетки хиляди години", заявява Лойд. "Проверката на това изискваше да се направят измервания на дървета, които наистина са растяли по това време."

Той добавя, че фотодишането е ключов контрол върху количеството въглерод в атмосферата. Във време, когато цари усещането за неотложност за моделиране на климатични сценарии, Лойд посочва, че е жизненоважно да се разбере и отчете ефектът на растенията върху атмосферата. Един от начините да гледаме напред е да се обърнем към миналото и да проучим как биосферата на Земята може да се е саморегулирала в предишни времена на климатичен стрес.

"Опитваме се да разберем как растенията реагират на драматични промени в техния свят, като разглеждаме време, когато климатът се е променял сравнително бързо", обобщава Лойд.

Справка: Isotopic evidence for elevated photorespiration during the last glacial period, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01841-x.

Източник: Ancient trees' inefficient photorespiration may have helped stabilize Earth's atmosphere during last ice age, Pennsylvania State University

Още по темата

16/09/2025

Земята

Ледниковите периоди са допринесли за появата на живота на Земята

09/07/2025

Земята

Ледниците се топят и събуждат стотици спящи вулкани

19/02/2019

Животът

Как ще изхраним света през 2050?

06/01/2019

Животът

Създадоха растения с усъвършенствана фотосинтеза