Växtfotosyntes var stabil i hundratals år före den industriella revolutionen, men växte snabbt på 1900 -talet, enligt ny forskning som publicerades idag Natur .

"Nästan allt liv på vår planet beror på fotosyntes, "sade UC Merced Professor Elliott Campbell, som ledde forskningen. "Att hålla koll på global växttillväxt borde vara ett centralt mål för mänskligheten."

Fotosyntes är den process genom vilken växter använder solljus för att omvandla koldioxid (CO2) till kolhydrater för att driva deras tillväxt och andra aktiviteter.

Än, forskare saknar en tydlig bild av globala trender inom fotosyntes under de senaste århundradena. Vissa mänskliga aktiviteter kan ha stimulerat växternas tillväxt, medan andra kan ha försvårat fotosyntesen. Motstridiga resultat från olika experiment har väckt vetenskaplig debatt i åratal.

Men kanske inte så länge. Campbell och en tvärvetenskaplig, internationella forskargrupper upptäckte ett kemiskt register över global fotosyntes som sträcker sig över hundratals år.

"Tidigare studier omfattade små fysiska områden eller korta perioder, "Campbell sa." Vi bestämde oss för att hitta ett långsiktigt rekord för hela planeten. "

Forskarna uppskattar att summan av all växtfotosyntes på jorden ökade med 30 procent under det 200-åriga rekord de fångade.

"Studier har redan visat på oändliga förändringar i klimat och växthusgaser under industritiden, "Campbell sa." Nu har vi bevis på att det också sker ett grundläggande skifte i jordens växter. "

Nettoeffekten

Forskningen identifierade inte orsaken till den ökade fotosyntesen, men datormodeller har visat flera processer som kan, tillsammans, skapa en så stor förändring i den globala växttillväxten.

De ledande kandidaterna är stigande koldioxidhalter i atmosfären, ett resultat av utsläpp från mänsklig verksamhet; längre växtsäsonger, ett resultat av klimatförändringar orsakade av koldioxidutsläpp; och kväveföroreningar, ett annat resultat av förbränning av fossila bränslen och jordbruk.

De mänskliga aktiviteter som ligger till grund för tillväxten i fotosyntesen har både positiva och negativa konsekvenser.

"Den stigande koldioxidnivån stimulerar grödorna, "sa Campbell, som är från School of Engineering och Sierra Nevada Research Institute. "Men det gynnar också ogräs och invasiva arter. Viktigast av allt, CO2 -utsläpp orsakar klimatförändringar, vilket kommer att öka översvämningarna av kuststäder, extremt väder och försurning av havet. "

En annan effekt av ökningen av fotosyntes är att det kan få växter att ta bort koldioxid från luften och lagra det i ekosystem. Tyvärr, Koldioxidutsläpp från förbränning av fossila bränslen överväger alla växters upptag.

"Ökningen av fotosyntesen har inte varit tillräckligt stor för att kompensera för förbränning av fossila bränslen, "sa pappers medförfattare Joe Berry, från Carnegie Institution for Science. "Naturens bromsar har redan överväldigats. Så nu är det upp till oss att ta reda på hur vi kan minska koldioxidkoncentrationen i atmosfären."

Hemligheter i snön

Forskarna upptäckte rekordet av global fotosyntes genom att analysera snödata från Antarktis som fångats av National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Gaser fångade i olika lager av snö i Antarktis gör det möjligt för forskare att studera tidigare atmosfärer från det förflutna. Nyckeln var att hitta en gas lagrad i isen som ger ett register över jordens växttillväxt.

Tidigare studier har funnit att karbonylsulfid (COS) tjänar denna funktion. COS är en kusin till CO2, och växter tar bort COS från luften genom en process som är relaterad till hur de tar upp CO2.

Medan fotosyntesen är nära besläktad med den atmosfäriska COS -nivån, andra processer i haven, ekosystem och industri kan också ändra COS -nivå.

För att redogöra för alla dessa processer, Campbell samordnade analys mellan medlemmar i forskargruppen, inklusive Ulli Seibt från UCLA; Steve Smith från Pacific Northwest National Laboratory; Steve Montzka från NOAA; Thomas Launois från Institut National de la Recherche Agronomique; Sauveur Belviso från Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement; Laurent Bopp från Laboratoire de Météorologie Dynamique; och Marko Laine från Finlands meteorologiska institut. Deras arbete finansierades av U.S. Department of Energy, NOAA, Finlands Akademi, H2020 och Europeiska forskningsrådet.

Framtida forskning, sa forskarna, kommer att omfatta att studera aktuella förändringar i fotosyntesen med hjälp av de pågående COS -mätningarna som gjorts av NOAA.

"En del av att förutsäga det framtida tillståndet i vår atmosfär beror på att förstå naturliga mekanismer och hur de förändras över tiden, sa Montzka, en forskningskemiker med NOAA. "Vi gör mätningar och observationer, och om vi inte fortsätter att göra det, vi kommer inte att ha den grundläggande information som behövs för att svara på viktiga frågor relaterade till framtida atmosfäriska förändringar. "

Chris Field, en klimatforskare vid Stanford University som inte var inblandad i studien, sade att de nya resultaten "ger ytterligare en bevisning som bekräftar den dynamiska naturen hos jordens ekosystem och den stora omfattningen av de förändringar som orsakas av mänskliga handlingar."