Nuvarande klimatförändringsmodeller kan överskatta hur mycket koldioxid som växter kan suga från atmosfären.

Tack vare molekylär forskning om fotosyntes gjord vid MSU-DOE Plant Research Laboratory (PRL), icke-MSU-atmosfärsforskare har inkluderat en mindre förstådd fotosyntetisk begränsning i sina modeller.

Resultatet:modeller tyder på att atmosfärens koldioxidkoncentrationer kan öka snabbare än tidigare förväntat.

Fotosyntesen stödjer livet på jorden. Fotosyntetiska organismer fångar upp koldioxid från atmosfären och bearbetar den genom en rad reaktioner som kallas Calvin-Benson-cykeln.

Specifikt, kolet används för att göra triosfosfat, en molekyl som så småningom förvandlas till sackaros, energivalutan som driver växterna och näringskedjan ovanför dem. Processen kallas för TPU (triosfosfatutnyttjande).

Men det finns en gräns för hur mycket kol växter kan använda.

"När fotosyntesen får för mycket koldioxid, det kan inte bearbeta det till socker snabbt nog, " säger Tom Sharkey, University Distinguished Professor vid PRL. "Fotosyntes kan inte i oändlighet öka dess produktivitetsnivåer. Den når ett tak, och mer koldioxid hjälper inte. Faktiskt, växter absorberar ibland mindre koldioxid när nivåerna ökar i atmosfären."

"Några av våra PRL-labb har studerat de molekylära baserna för denna TPU-begränsning, "Tom tillägger. "Atmosfärsforskarna närmade sig mitt labb för att korrekt faktorisera den begränsningen i sin modell. Som ett resultat, vi såg en snabb ökningstakt av koldioxid i modellen. "

Till exempel, när forskarna antog att TPU-begränsningen fördubblades, ytterligare begränsa fotosyntesen, modellerna visade att 9 gigaton kol skulle finnas kvar i atmosfären år 2100, istället för att gå in i växter.

"Prognosen är mer alarmerande än vi tidigare trott. Vi behöver bättre förstå TPU-begränsningen, eftersom det påverkas av många faktorer. Än så länge, vi vet att begränsningen är värre vid höga ljusnivåer, när temperaturen är kallare, och vid höga koldioxidnivåer, " säger Tom.

"Uttaget är att växternas förmåga att hjälpa oss att kontrollera atmosfärens koldioxidnivåer är svagare än vi trodde."

Studien publiceras i tidskriften Miljöforskningsbrev .