Le piante assorbono il 31% in più di CO2 di quanto si pensasse in precedenza

31% in più di anidride carbonica rispetto a quanto stimato in precedenza, migliorare le previsioni climatiche e mettere in evidenza l'importanza dei pozzi di carbonio naturali.
La nuova stima della fotosintesi globale, o GPP, si basa sul tracciamento del solfuro di carbonile,
che riflette meglio l'assorbimento di CO2 da parte delle piante.Credito: SciTechDaily.com

Gli scienziati si sbagliavano:

Le piante assorbono il 31% in più di CO 2 di quanto si pensasse in precedenza...

Una nuova ricerca dimostra che le piante assorbono il 31% di CO2 in più rispetto a quanto stimato in precedenza, portando il PIL globale a 157 petagrammi all'anno.

Utilizzando il solfuro di carbonile come proxy per la fotosintesi, questo studio evidenzia il ruolo critico delle foreste pluviali tropicali come pozzi di carbonio e sottolinea l'importanza di una modellazione accurata della fotosintesi per le previsioni climatiche.

Una nuova valutazione degli scienziati rivela che le piante in tutto il mondo stanno assorbendo circa il 31% in più di anidride carbonica di quanto si pensasse in precedenza.

Pubblicata sulla rivista Nature , questa ricerca dovrebbe migliorare i modelli del sistema Terra utilizzati per prevedere le tendenze climatiche e sottolinea il ruolo critico del sequestro naturale del carbonio nella mitigazione delle emissioni di gas serra.

La quantità di CO 2 rimossa dall'atmosfera tramite fotosintesi dalle piante terrestri è nota come Produzione Primaria Lorda Terrestre , o GPP .

Rappresenta il più grande scambio di carbonio tra terra e atmosfera del pianeta.

Il GPP viene solitamente espresso in petagrammi di carbonio all'anno .

Un petagrammo equivale a 1 miliardo di tonnellate, ovvero all'incirca la quantità di CO2 emessa ogni anno da 238 milioni di veicoli per passeggeri alimentati a gas.

Stime migliorate utilizzando nuovi modelli

Un team di scienziati guidato dalla Cornell University, con il supporto dell'Oak Ridge National Laboratory del Department of Energy , ha utilizzato nuovi modelli e misurazioni per valutare il GPP dalla terra a 157 petagrammi di carbonio all'anno, rispetto a una stima di 120 petagrammi stabilita 40 anni fa e attualmente utilizzata nella maggior parte delle stime del ciclo del carbonio della Terra.

I ricercatori hanno sviluppato un modello integrato che traccia il movimento del composto chimico solfuro di carbonile , o OCS , dall'aria ai cloroplasti delle foglie, le fabbriche all'interno delle cellule vegetali che svolgono la fotosintesi.

Il team di ricerca ha quantificato l'attività fotosintetica monitorando l'OCS.

Il composto segue in gran parte lo stesso percorso della CO2 attraverso una foglia , è strettamente correlato alla fotosintesi ed è più facile da tracciare e misurare rispetto alla diffusione della CO2 .

Per queste ragioni, l'OCS è stato utilizzato come proxy della fotosintesi a livello di pianta e foglia.

Questo studio ha dimostrato che l'OCS è adatto a stimare la fotosintesi su larga scala e per lunghi periodi di tempo, il che lo rende un indicatore affidabile del GPP a livello mondiale.

Una torre di osservazione si affaccia su un Foresta pluviale panamense dove gli scienziati dell'ORNL e altri partner stanno lavorando sul DOE di nuova generazione Progetto di esperimenti sugli ecosistemi tropicali, raccolta delle misurazioni del terreno che vengono utilizzate per analizzare il ciclo del carbonio nelle foreste tropicali. Piattaforma di osservazione NGEE Tropics. Credito: Jeffrey Warren/ORNL, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti

Per orientare lo sviluppo del modello, il team ha utilizzato dati sulle piante provenienti da diverse fonti.

Una delle fonti è stata il database LeafWeb , creato presso l'ORNL a supporto dell'area di interesse scientifico sulla scienza degli ecosistemi terrestri del Dipartimento dell'Energia , o TES-SFA .

LeafWeb raccoglie dati sulle caratteristiche fotosintetiche da scienziati di tutto il mondo per supportare la modellazione del ciclo del carbonio.

Gli scienziati hanno verificato i risultati del modello confrontandoli con dati ad alta risoluzione provenienti da torri di monitoraggio ambientale anziché da osservazioni satellitari, che possono essere ostacolate dalle nuvole, in particolare ai tropici.

La chiave della nuova stima è una migliore rappresentazione di un processo chiamato diffusione del mesofillo :

come l'OCS e la CO2 si spostano dalle foglie ai cloroplasti, dove avviene la fissazione del carbonio.

Comprendere la diffusione del mesofillo è essenziale per capire l'efficienza della fotosintesi condotta dalle piante e persino come queste possano adattarsi ai cambiamenti ambientali.

L'importanza della conduttanza del mesofillo

Lianhong Gu , coautore, esperto di fotosintesi e illustre scienziato della Divisione di scienze ambientali dell'ORNL , ha contribuito a sviluppare il modello di conduttanza del mesofillo del progetto, che rappresenta numericamente la diffusione dell'OCS nelle foglie , nonché il collegamento tra diffusione dell'OCS e fotosintesi.

"Calcolare quanta CO2 le piante catturano ogni anno è un enigma su cui gli scienziati lavorano da tempo", ha affermato Gu.

"La stima iniziale di 120 petagrammi all'anno è stata stabilita negli anni '80 ed è rimasta invariata mentre cercavamo di elaborare un nuovo approccio. È importante avere una buona comprensione del GPP globale, poiché l'assorbimento iniziale di carbonio sulla terraferma influisce sul resto delle nostre rappresentazioni del ciclo del carbonio della Terra".

"Dobbiamo assicurarci che i processi fondamentali del ciclo del carbonio siano rappresentati correttamente nei nostri modelli su larga scala", ha aggiunto Gu.

"Affinché queste simulazioni su scala terrestre funzionino bene, devono rappresentare la migliore comprensione dei processi in atto. Questo lavoro rappresenta un importante passo avanti per quanto riguarda la fornitura di un numero definitivo.

Implicazioni per le foreste pluviali tropicali e previsioni climatiche future

Le foreste pluviali pantropicali sono responsabili della differenza maggiore tra le stime precedenti e le nuove cifre, una scoperta che è stata corroborata da misurazioni sul campo, ha affermato Gu .

La scoperta suggerisce che le foreste pluviali sono un pozzo di carbonio naturale più importante di quanto stimato in precedenza utilizzando dati satellitari.

Capire quanto carbonio può essere immagazzinato negli ecosistemi terrestri, specialmente nelle foreste con i loro grandi accumuli di biomassa nel legno, è essenziale per fare previsioni sui futuri cambiamenti climatici.

"Fissare le nostre stime del GPP con osservazioni affidabili su scala globale è un passo fondamentale per migliorare le nostre previsioni sulla futura CO2 nell'atmosfera e sulle conseguenze per il clima globale", ha affermato Peter Thornton , Corporate Fellow e responsabile della sezione Scienze dei sistemi terrestri presso l'ORNL.

I risultati di questo studio sottolineano l'importanza di includere processi chiave, come la conduttanza del mesofillo , nelle rappresentazioni modello della fotosintesi.

L'obiettivo del progetto Next Generation Ecosystem Experiments Tropics del DOE è quello di migliorare le previsioni dei modelli di risposta del ciclo del carbonio delle foreste tropicali ai cambiamenti climatici.

Questi risultati possono orientare lo sviluppo di nuovi modelli che ridurranno l'incertezza nelle previsioni del GPP delle foreste tropicali.
 

Riferimento

" Fotosintesi terrestre dedotta dall'assorbimento del solfuro di carbonile da parte delle piante " di Jiameng Lai, Linda MJ Kooijmans, Wu Sun, Danica Lombardozzi, J. Elliott Campbell, Lianhong Gu, Yiqi Luo, Le Kuai e Ying Sun, 16 ottobre 2024, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-024-08050-3


Oltre alla School of Integrative Plant Sciences di Cornell, altri collaboratori del progetto sono stati la Wageningen University and Research of The Netherlands, la Carnegie Institution for Sciences, la Colorado State University, la University of California Santa Cruz e il NASA Jet Propulsion Laboratory. Il

supporto è arrivato da Cornell, dalla National Science Foundation e dall'ORNL TES-SFA, sponsorizzato dal programma Office of Science Biological and Environmental Research del DOE.