Även om många har hävdat att stigande koldioxidhalter skulle gynna växtproduktionen, en ny modell av effekterna av ökad koldioxid visar att det inte är så enkelt och att förhöjda halter kan ha en mycket mindre positiv effekt på växtfotosyntesen än tidigare förutspått.

Forskare vid Purdue University testade effekterna av ökad CO2 och varmare temperaturer på växtanvändning. Även om ökad koldioxid och varmare temperaturer generellt förbättrar fotosyntesen, i dessa experiment fann forskarna att porer på växtblad, känd som stomata, förutspåddes att minska under dessa förhållanden, minska mängden fuktväxter som släpps ut i luften.

Även om denna förändring kan innebära att vissa växter är mer effektiva i sin vattenanvändning i vissa torra områden, totalt sett kommer denna förändring av växtfysiologin att ha sina egna klimateffekter, vilket resulterar i mindre nederbörd i vissa regioner, skadliga växter och grödor, säger Qianlai Zhuang, professor i jord och atmosfärisk vetenskap.

"Denna studie avslöjar att medan ökande koldioxid i atmosfären direkt kan stärka växtens upptag av CO2, det kan också minska växttranspiration, påverka globala nederbördsmönster, och öka uppvärmningen lokalt, " han säger.

Forskningen publicerades i ett nyligen publicerat nummer av Geofysiska forskningsbrev . Zhuangs doktorand Zhu är huvudförfattare på tidningen.

Lisa Welp, biträdande professor i biogeokemi i Purdues avdelning för jorden, Atmosfärisk, och planetvetenskap, och en medförfattare på tidningen, säger att i många markbaserade ekosystem, nederbörd kommer från vatten som återvinns till atmosfären av växter i vind, påverkar både nederbörd och temperaturer.

"Den roll som markbunden växtlighet spelar vid återvinning av nederbörd på land är ofta förenklad eller förbises, men det är en nyckelspelare för att bestämma regionala nederbördsmönster och, därför, produktivitet i vattenbegränsade ekosystem, "Welp säger." Om vissa växter minskar överföringen av vatten till atmosfären genom att minska transpirationstakten, detta resulterar i regionala nedgångar i nederbörd. Det resulterar också i lokal uppvärmning eftersom förångande vatten från växtblad fungerar som en luftkonditionering, hålla yttemperaturerna svalare. "

Övergripande, effekten är tillräckligt stark för att det inte ska bli någon nettoökning av den globala jordbruksproduktionen, Säger Zhuang. Faktiskt, när koldioxid ökar globalt, modelleringen visade att växtlivet i de flesta regioner i världen lider avsevärt på grund av stigande temperaturer och minskad nederbörd.

"Du kan inte titta på en enda effekt isolerat, som fotosyntes, och bestämma hur det kommer att påverka den globala växtproduktionen, "Säger Zhuang." Det finns både direkta och indirekta effekter, och båda bör övervägas. "

Atmosfärisk koldioxid har ökat från 280 delar per miljon före industriåldern, som började i slutet av 1700 -talet, till nuvarande nivå över 400 delar per miljon.

Zhuang och doktoranden Peng Zhu utarbetade sex modellexperiment med historiska klimatdata från 1850 till 2011. De fann att även om några områden skulle se förbättrad växttillväxt - inklusive delar av Kanada, större delen av Madagaskar, och södra spetsen av Indien - andra regioner på planeten skulle lida.

"Denna studie indikerar att netto CO2-befruktningseffekten kommer att överskattas såvida inte vegetation-klimatåterkopplingseffekter beaktas, "Säger Zhu.