Как луговые травы реагируют на изменения климата
Основываясь на эксперименте с парковой травой в Ротамстеде, исследователи показали, что прогнозируемые в будущем последствия изменения климата для состояния питательных веществ пастбищной растительности уже проявились в прошлом веке.
С 1856 года в Ротамстеде проводились исследования, посвященные изучению влияния различных внесений удобрений на урожайность и ботанический состав сенокосных лугов. Собранный материал архивируется с момента начала эксперимента. Этот материал теперь доступен исследователям для изучения статуса питательных веществ растительности, а также изотопного состава углерода и кислорода биомассы.
«Повышение концентрации CO2 в атмосфере также влияет на циклы углерода, воды и азота на лугах, а также в других биомах», — говорит профессор Шнайдер. «Механизм, контролирующий газообмен с окружающим воздухом (устьичная проводимость растительного покрова), играет ключевую роль в этих циклах».
Растения контролируют, насколько далеко открываются их устьица, маленькие поры в эпидермисе листа, чтобы оптимизировать баланс между поглощением углекислого газа (фотосинтез) и потерей воды (транспирация). При повышенном воздействии CO2 они уменьшают устьичную апертуру для экономии воды. Этот эффект особенно эффективен для трав. Однако уменьшение транспирации приводит к уменьшению массового потока от почвы к корням и листьям, что может привести к снижению поглощения азота и обратной связи, что ослабит фотосинтетическую способность.
Так же, читайте: Кто быстрее доберется до еды — коза или овца?
Объединив новые анализы изотопного состава кислорода и углерода, азота и фосфора в биомассе, а также данные об урожайности и климате, исследовательская группа под руководством профессора Шнайдера проанализировала физиологические эффекты увеличения концентрации CO2, связанного с выбросами (около 30%) и связанное с этим изменение климата в прошлом.
Они обнаружили, что, в частности, богатые травой сообщества, которые были сильно удобрены азотом, испытали ухудшение своего статуса азотного питания. Изменение климата также привело к значительному снижению устьичной проводимости (теперь обнаруживаемой с помощью новых методов исследования) и значительному снижению урожайности.
Ключевым элементом наблюдений исследователей является гиперчувствительный отклик устьиц травяного покрова на углекислый газ, который, по их мнению, ограничивает поглощение азота, вызванное транспирацией.
«Мы также заметили, что поля, сильно удобренные азотом и, следовательно, богатые травой, в значительной степени потеряли свое превосходство по урожайности над полями, богатыми разнотравьем и бобовыми, которые были либо меньше, либо полностью не удобрены азотом, несмотря на то, что в остальном они в равной степени обеспечивались питательными веществами по «Курс прошлого века», — говорит первый автор исследования Хуан Бака Кабрера, который защищает докторскую диссертацию на кафедре Грассленда TUM.
По мнению исследователей, результаты показывают, что ограничение поступления азота в пастбища в будущем повысит урожайность разнотравья и бобовых, и в то же время поможет ограничить выбросы азота в окружающую среду. Профессор Шнайдер заявляет: «Наши результаты важны для понимания важности трав в земных системах и служат руководством для устойчивого использования пастбищ в будущем».
Источник: Технический университет Мюнхена
