Växtforskare har observerat att när nivåerna av koldioxid i atmosfären stiger, de flesta växter gör något ovanligt:​​De förtjockar sina blad.

Och eftersom mänsklig aktivitet höjer atmosfärens koldioxidnivåer, tjockbladiga växter verkar vara i vår framtid.

Men konsekvenserna av detta fysiologiska svar går långt utöver kraftigare löv på många växter. Två forskare från University of Washington har upptäckt att växter med tjockare löv kan förvärra effekterna av klimatförändringarna eftersom de skulle vara mindre effektiva när det gäller att binda atmosfäriskt kol, ett faktum som klimatförändringsmodeller hittills inte har tagit hänsyn till.

I en artikel publicerad 1 oktober i tidskriften Globala biogeokemiska cykler , forskarna rapporterar att när de införlivade denna information i globala klimatmodeller under de höga atmosfäriska koldioxidnivåerna som förväntas senare detta århundrade, den globala "kolsänkan" som växter bidrog med var mindre produktiv – lämnade omkring 5,8 extra petagram, eller 6,39 miljoner ton, kol i atmosfären per år. Dessa nivåer liknar mängden kol som släpps ut i atmosfären varje år på grund av mänskligt genererade utsläpp av fossila bränslen - 8 petagram, eller 8,8 miljoner ton.

"Växter är flexibla och svarar på olika miljöförhållanden, "sa seniorförfattaren Abigail Swann, en UW biträdande professor i atmosfäriska vetenskaper och biologi. "Men tills nu, ingen hade försökt kvantifiera hur denna typ av reaktion på klimatförändringar kommer att förändra växternas inverkan på vår planet."

Förutom en försvagande växtkolsänka, simuleringarna som drivs av Swann och Marlies Kovenock, en UW doktorand i biologi, indikerade att globala temperaturer kan stiga 0,3 till 1,4 grader Celsius extra än vad som redan har beräknats inträffa av forskare som studerar klimatförändringar.

"Om denna enstaka egenskap - bladtjocklek - i höga koldioxidnivåer har en så betydande inverkan på förloppet av framtida klimatförändringar, vi anser att globala klimatmodeller bör ta hänsyn till andra aspekter av växtfysiologi och växtbeteende när man försöker förutsäga hur klimatet kommer att se ut senare detta århundrade, sade Kovenock, som är huvudförfattare på tidningen.

Forskare vet inte varför växter förtjockar sina löv när koldioxidnivåerna stiger i atmosfären. Men svaret har dokumenterats över många olika typer av växtarter, såsom vedartade träd; basgrödor som vete, ris och potatis; och andra växter som genomgår C3-kolfixering, den form av fotosyntes som står för cirka 95 procent av fotosyntesaktiviteten på jorden.

Bladen kan tjockna med så mycket som en tredjedel, som ändrar förhållandet mellan ytarea och massa i bladet och förändrar växtaktiviteter som fotosyntes, gasutbyte, evaporativ kylning och sockerlagring. Växter är avgörande modulatorer av sin miljö – utan dem, Jordens atmosfär skulle inte innehålla syret som vi andas – och Kovenock och Swann trodde att denna kritiska och förutsägbara bladförtjockningsreaktion var en idealisk utgångspunkt för att försöka förstå hur omfattande förändringar av växtfysiologi kommer att påverka jordens klimat.

"Växtbiologer har samlat in stora mängder data om lövförtjockningssvaret på höga koldioxidnivåer, inklusive atmosfäriska koldioxidhalter som vi kommer att se senare i århundradet, ", sa Kovenock. "Vi bestämde oss för att införliva de kända fysiologiska effekterna av lövförtjockning i klimatmodeller för att ta reda på vilken effekt, om någon, detta skulle ha på global skala."

En artikel från 2009 av forskare i Europa och Australien samlade in och katalogiserade data från år av experiment om hur växternas löv förändras som svar på olika miljöförhållanden. Kovenock och Swann inkorporerade de samlade data om koldioxidsvar i jordsystemmodeller som används i stor utsträckning för att modellera effekten av olika faktorer på globala klimatmönster.

Koncentrationen av koldioxid i atmosfären ligger idag runt 410 ppm. Inom ett sekel, den kan stiga så högt som 900 ppm. Koldioxidnivån som Kovenock och Swann simulerade med förtjockade löv var bara 710 ppm. They also discovered the effects were worse in specific global regions. Parts of Eurasia and the Amazon basin, till exempel, showed a higher minimum increase in temperature. I dessa regioner, thicker leaves may hamper evaporative cooling by plants or cloud formation, said Kovenock.

Swann and Kovenock hope that this study shows that it is necessary to consider plant responses to climate change in projections of future climate. There are many other changes in plant physiology and behavior under climate change that researchers could model next.

"We now know that even seemingly small alterations in plants such as this can have a global impact on climate, but we need more data on plant responses to simulate how plants will change with high accuracy, " said Swann. "People are not the only organisms that can influence climate."