Новое исследование ученых из Университета Дьюка и Уханьского университета предлагает объяснение, почему «удобрение CO₂» работает далеко не всегда. Главный ограничивающий фактор — вовсе не углерод, а вода.
Исследователи разработали модель, в которой рост дерева рассматривается как процесс динамического выбора. Каждый день растение «решает», что важнее: открыть устьица на листьях, чтобы поглотить CO₂, или закрыть их, чтобы снизить потерю воды.
Устьица — микроскопические поры на поверхности листьев — работают как клапаны. Они пропускают углекислый газ внутрь, но одновременно выпускают водяной пар. В условиях повышенного CO₂ их действительно можно открывать меньше. Теоретически это должно повышать эффективность использования воды.
При повышении температуры и снижении влажности воздуха испарение воды через устьица резко усиливается. Чтобы избежать обезвоживания и повреждения внутренних сосудов, деревья вынуждены закрывать эти поры. В результате падает не только потеря воды, но и поглощение углерода.
Именно это объясняет, почему во многих лесах рост биомассы при повышенном CO₂ оказывается слабым, нестабильным или вовсе отсутствует.
Модель была проверена на уникальных данных двух длительных экспериментов:
- в Университете Дьюка участок леса на протяжении 16 лет подвергался воздействию повышенной концентрации CO₂;
- в ETH Zurich исследователи подробно отслеживали влияние влажности воздуха и температуры.
Результат оказался показательным: деревья поглощали значительно меньше дополнительного углерода, чем предсказывали упрощенные климатические модели. Причина — гидравлический стресс, а не нехватка CO₂.
Когда воздух остается достаточно влажным, устьица могут дольше оставаться открытыми без риска для водного баланса. В таких условиях эффект от повышенного CO₂ действительно проявляется сильнее. В жарких и сухих регионах он практически нивелируется.
Этот подход также помогает объяснить противоречивые данные по тропическим лесам за последние десятилетия: в одних регионах рост ускоряется, в других — замирает или даже замедляется.
Авторы подчеркивают, что их модель не учитывает всех факторов — от доступности питательных веществ до возраста лесов и воздействия вредителей. Однако она закрывает одну из ключевых «белых пятен» климатологии: связь между поглощением углерода и потерей воды на уровне отдельных листьев и деревьев.
Следующий шаг — интеграция таких механизмов в региональные и глобальные климатические модели без потери их динамики.
Рост концентрации CO₂ сам по себе не гарантирует ускоренный рост лесов. В условиях жары и засухи деревья делают рациональный — с эволюционной точки зрения — выбор в пользу выживания, а не быстрого накопления биомассы.
Для климатической политики это означает одно: полагаться на «автоматическое» усиление поглощения углерода лесами рискованно. Без сохранения водного баланса — почвенной влаги, микроклимата и защиты от теплового стресса — дополнительные молекулы CO₂ в атмосфере так и не превратятся в дополнительную древесину.
Коротко: между углеродом в воздухе и углеродом в лесу стоит вода. И она решает.
