Jordens förmåga att absorbera nästan en tredjedel av människors orsakade koldioxidutsläpp genom växter kan halveras inom de närmaste två decennierna med den nuvarande uppvärmningstakten, enligt en ny studie i Vetenskapliga framsteg av forskare vid Northern Arizona University, Woodwell Climate Research Center och University of Waikato, Nya Zeeland. Med hjälp av mer än två decennier med data från mättorn i varje större biom över hela världen, teamet identifierade en kritisk temperaturvändpunkt utöver vilken växternas förmåga att fånga upp och lagra atmosfäriskt kol - en kumulativ effekt som kallas "landkolsänka" - minskar när temperaturen fortsätter att stiga.

Den markbundna biosfären - aktiviteten hos markväxter och jordmikrober - gör mycket av jordens andning, "utbyte av koldioxid och syre. Ekosystem över hela världen drar in koldioxid genom fotosyntes och släpper ut det igen till atmosfären via andning av mikrober och växter. Under de senaste decennierna har biosfären har i allmänhet tagit in mer kol än det har släppt ut, mildra klimatförändringarna.

Men när rekordhöga temperaturer fortsätter att spridas över hela världen, detta får inte fortsätta; NAU, Woodwell Climate- och Waikato -forskare har upptäckt en temperaturtröskel över vilken växtens kolupptagning saktar ner och kolutsläppet accelererar.

Huvudförfattare Katharyn Duffy, en postdoktor vid NAU, märkte kraftiga nedgångar i fotosyntesen över denna temperaturgräns i nästan varje biom över hela världen, även efter att andra effekter som vatten och solljus har tagits bort.

"Jorden har en stadig växande feber, och ungefär som människokroppen, vi vet att varje biologisk process har ett temperaturintervall där den fungerar optimalt, och sådana över vilka funktionen försämras, "Sa Duffy." Så, vi ville fråga, hur mycket tål växter? "

Denna studie är den första som upptäcker en temperaturgräns för fotosyntes från observationsdata i global skala. Medan temperaturgränser för fotosyntes och andning har studerats i laboratoriet, Fluxnet -data ger ett fönster till vad ekosystem över hela jorden faktiskt upplever och hur de reagerar.

"Vi vet att temperaturen optima för människor ligger runt 37 grader Celsius (98 grader Fahrenheit), men vi i det vetenskapliga samfundet visste inte vad dessa optima var för den markbundna biosfären, "Sa Duffy.

Hon samarbetade med forskare vid Woodwell Climate och University of Waikato som nyligen utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att svara på den frågan:MacroMolecular Rate Theory (MMRT). Med sin grund i termodynamikens principer, MMRT tillät forskarna att generera temperaturkurvor för varje större biom och jordklotet.

Resultaten var alarmerande.

Forskarna fann att temperaturen "toppar" för kolupptag - 18 grader C för de mer utbredda C3 -växterna och 28 grader C för C4 -växter - redan överskrids i naturen, men såg ingen temperaturkontroll på andningen. Detta betyder att i många biomer, fortsatt uppvärmning kommer att få fotosyntesen att sjunka medan andningsfrekvensen stiger exponentiellt, tippa balansen i ekosystem från kolsänka till kolkälla och påskynda klimatförändringarna.

"Olika typer av växter varierar i detaljerna om deras temperatursvar, men alla visar nedgångar i fotosyntesen när det blir för varmt, "sa NAU-medförfattaren George Koch.

Just nu, mindre än 10 procent av den markbundna biosfären upplever temperaturer bortom detta fotosyntetiska maximum. Men med den nuvarande utsläppstakten upp till hälften av den markbundna biosfären kunde uppleva temperaturer över den produktivitetströskeln i mitten av århundradet-och några av de mest kolrika biomerna i världen, inklusive tropiska regnskogar i Amazonas och Sydostasien och Taiga i Ryssland och Kanada, kommer att vara bland de första som träffade den vändpunkten.

"Det mest slående som vår analys visade är att temperaturen optima för fotosyntes i alla ekosystem var så låg, "sa Vic Arcus, en biolog vid University of Waikato och medförfattare till studien. "I kombination med den ökade andningen av ekosystemets andning över de temperaturer vi observerade, våra fynd tyder på att varje temperaturökning över 18 grader C är potentiellt skadlig för den markbundna kolsänkan. Utan att begränsa uppvärmningen för att ligga kvar på eller under de nivåer som fastställts i Paris klimatavtal, landkolsänket kommer inte att fortsätta att kompensera våra utsläpp och köpa oss tid. "