Een observatietoren kijkt uit over een Panamees regenwoud waar wetenschappers van ORNL en andere partners werken aan het DOE Next Generation Ecosystem Experiments Tropics-project, waarbij ze grondmetingen verzamelen die worden gebruikt om de koolstofcyclus van tropische bossen te analyseren. Credit: Jeffrey Warren/ORNL, US Dept. of Energy

 

Door Charles Rotter.

Het team gebruikte plantengegevens uit verschillende bronnen als input voor de ontwikkeling van het model. Een van de bronnen was de LeafWeb-database, opgericht bij ORNL ter ondersteuning van het DOE Terrestrial Ecosystem Science Scientific Focus Area, of TES-SFA. LeafWeb verzamelt gegevens over fotosynthetische eigenschappen van wetenschappers over de hele wereld ter ondersteuning van koolstofcyclusmodellering. De wetenschappers verifieerden de modelresultaten door ze te vergelijken met hoge-resolutiegegevens van milieumonitoringtorens in plaats van satellietwaarnemingen, die kunnen worden belemmerd door wolken, met name in de tropen.

De sleutel tot de nieuwe schatting is een betere weergave van een proces genaamd mesofyldiffusie — hoe OCS en CO2 van bladeren naar chloroplasten bewegen waar koolstoffixatie plaatsvindt. Het begrijpen van mesofyldiffusie is essentieel om erachter te komen hoe efficiënt planten fotosynthese uitvoeren en zelfs hoe ze zich kunnen aanpassen aan veranderende omgevingen.

Het belang van mesofylgeleiding

Lianhong Gu, medeauteur, expert op het gebied van fotosynthese en gerenommeerd wetenschappelijk medewerker bij de afdeling Milieuwetenschappen van ORNL, hielp bij de ontwikkeling van het mesofylgeleidingsmodel van het project. Dit model geeft numeriek de diffusie van OCS in bladeren weer, evenals het verband tussen OCS-diffusie en fotosynthese.

“Uitzoeken hoeveel CO2 planten elk jaar vastleggen, is een raadsel waar wetenschappers al een tijdje mee bezig zijn”, aldus Gu. “De oorspronkelijke schatting van 120 petagrammen per jaar werd in de jaren 80 vastgesteld en bleef hangen toen we probeerden een nieuwe aanpak te bedenken. Het is belangrijk dat we een goed beeld krijgen van het wereldwijde GPP, aangezien die eerste opname van koolstof door land invloed heeft op de rest van onze representaties van de koolstofcyclus van de aarde.”

“We moeten ervoor zorgen dat de fundamentele processen in de koolstofcyclus goed worden weergegeven in onze grootschaligere modellen”, voegde Gu toe. “Om die simulaties op aardeschaal goed te laten werken, moeten ze het beste begrip van de processen op het werk weergeven. Dit werk vertegenwoordigt een grote stap voorwaarts in termen van het verstrekken van een definitief getal.”

Implicaties voor tropische regenwouden en toekomstige klimaatvoorspellingen

Pan-tropische regenwouden waren verantwoordelijk voor het grootste verschil tussen eerdere schattingen en de nieuwe cijfers, een bevinding die werd bevestigd door metingen op de grond, zei Gu. De ontdekking suggereert dat regenwouden een belangrijkere natuurlijke koolstofput zijn dan eerder werd geschat met behulp van satellietgegevens.

Om voorspellingen te kunnen doen over toekomstige klimaatverandering, is het van essentieel belang om te begrijpen hoeveel koolstof er kan worden opgeslagen in ecosystemen op het land, met name in bossen met hun grote hoeveelheid biomassa in hout.

“Het vastleggen van onze schattingen van GPP met betrouwbare observaties op mondiale schaal is een cruciale stap in het verbeteren van onze voorspellingen van toekomstige CO2 in de atmosfeer en de gevolgen voor het wereldwijde klimaat”, aldus Peter Thornton, Corporate Fellow en hoofd van de sectie Earth Systems Science bij ORNL.

De resultaten van deze studie wijzen op het belang van het opnemen van sleutelprocessen, zoals mesofylgeleiding, in modelrepresentaties van fotosynthese. DOE’s Next Generation Ecosystem Experiments in the Tropics heeft als doel om modelvoorspellingen van de reactie van de koolstofcyclus van tropische bossen op klimaatverandering te verbeteren. Deze resultaten kunnen informatie opleveren voor de ontwikkeling van nieuwe modellen die de onzekerheid in voorspellingen van GPP van tropische bossen zullen verminderen.

Referentie: “Terrestrische fotosynthese afgeleid van de opname van carbonylsulfide door planten” door Jiameng Lai, Linda MJ Kooijmans, Wu Sun, Danica Lombardozzi, J. Elliott Campbell, Lianhong Gu, Yiqi Luo, Le Kuai en Ying Sun, 16 oktober 2024, Nature .
DOI: 10.1038/s41586-024-08050-3

Naast de School of Integrative Plant Sciences van Cornell werkten ook de Wageningen University & Research (Nederland), het Carnegie Institution for Sciences, de Colorado State University, de University of California Santa Cruz en het NASA Jet Propulsion Laboratory aan het project mee.

Steun kwam van Cornell, de National Science Foundation en de ORNL TES-SFA, gesponsord door het Office of Science Biological and Environmental Research-programma van het DOE.

***

Bron hier.

***