En ekolog från RUDN University tillsammans med kollegor från 14 länder jämförde tre metoder för att uppskatta ekosystemtranspiration i en studie. I den första forskningen någonsin med en så omfattande datamängd, teamet använde land-atmosfärens vattenångflödesdata som samlats in på 251 platser över hela planeten, från Australien till Grönland. Resultatet av forskningen hjälper till att förstå växternas roll i de globala vatten- och kolcyklerna i den nuvarande situationen med global uppvärmning. Kredit:RUDN University
En ekolog från RUDN University tillsammans med kollegor från 14 länder jämförde tre metoder för att uppskatta ekosystemtranspiration i en studie. I den första forskningen någonsin med en så omfattande datamängd, laget använde data från vatten-ångflöde från land-atmosfär som samlats in på 251 platser över hela planeten, från Australien till Grönland. Resultatet av forskningen hjälper till att förstå växternas roll i de globala vatten- och kolkretsloppen i den nuvarande situationen med global uppvärmning. Resultaten av studien publicerades i decembernumret 2020 av tidskriften Global förändringsbiologi .
Växternas rötter absorberar vatten från jorden och transporterar genom stjälkarna upp till sina blad tack vare en gradient av vattenångtryck. När den når bladen, vatten avdunstar genom bladporer som kallas stomata och kommer ut i atmosfären. Den fysiska process genom vilken vatten släpps ut i atmosfären av växter kallas transpiration. Transpiration är en "träffpunkt" för kol, vatten, och energicykler i terrestra ekosystem, eftersom växter behöver vatten för att fixera atmosfärisk CO 2 genom fotosyntes och omvandla en stor del av solenergin till denna process. Därför, genom att förbättra modelleringen av transpiration, forskare kan analysera vegetationens roll i klimatförändringsscenarier.
En internationell grupp forskare under ledning av Dr. Jacob Nelson från Max Planck Institute for Biogeochemistry (Tyskland) och inklusive en ekolog från RUDN University, jämförde tre metoder för att uppskatta ekosystemtranspiration baserat på mikrometeorologiska data från FLUXNET - ett globalt nätverk av stationer.
Teamet använde data som samlats in på 251 FLUXNET-webbplatser. Bland många miljömässiga fysikaliska och kemiska parametrar, dessa stationer tillhandahåller kontinuerliga flödesmätningar av vattenånga och koldioxid mellan de övervakade ekosystemen och atmosfären. Att göra så, eddy covariance-metoden tillämpas, som förlitar sig på tredimensionell övervakning vid hög frekvens av turbulenta flöden av spårgaser. Teamet valde tre metodiska metoder för att hämta transpiration från virvelkovariansdata och använde oberoende trädflödesmätningar från sex testplatser för att jämföra transpirationsuppskattningarna.
"Alla tre metoderna är baserade på förhållandet mellan evapotranspiration och flöden av kol som tas upp av fotosyntesen från atmosfären, som kallas vattenanvändningseffektivitet, och skiljer sig genom initiala antaganden och parametrisering. I daglig skala, transpirationsuppskattningar från de tre metoderna var starkt korrelerade, mellan 89 och 94 %. Dock, förhållandet mellan transpiration och evapotranspiration skilde sig mellan olika modeller från 45% till 77%. "säger forskare vid Dr. Luca Belelli Marchesini vid Agrarian and Technological Institute vid RUDN University (Ryssland) och vid Fondazione Edmund Mach (Italien).
Efter att ha analyserat resultaten ytterligare i sökandet efter drivande faktorer, teamet drog slutsatsen att den geografiska variationen i förhållandet transpiration till evapotranspiration (T/ET) huvudsakligen styrdes av vegetation och markegenskaper snarare än av klimatvariabler som temperatur och nederbörd.
För att förklara den relativa stabiliteten för T/ET mellan platser, laget föreslog två hypoteser. Den första består i en avvägning mellan mängden nederbörd som fångas upp av vegetationstak och markförångning:ekosystem med ett tätt lövtäck, inte begränsad av tillgången på vatten, skulle således fånga upp mer regn och markavdunstning skulle minska. I kontrast, vattenbegränsade ekosystem, kännetecknas av ett mindre vegetationstäcke, skulle få en större del vatten avdunstat från jorden.
Enligt den andra hypotesen, ekosystem tenderar att anpassa sig till de tillgängliga vattenresurserna, därför, till exempel, vegetation i torrt klimat skulle förbättra utnyttjandet av den begränsade nederbörden, vilket ökar T/ET-förhållandet.
'Kombinationen av dessa två hypoteser förklarar sannolikt T/ET -förhållandets relativa stabilitet i olika ekosystem. Denna studie representerar den första omfattande uppskattningen av ekosystemtranspiration baserat på data på plats och möjliggör att belysa nytt för växternas vattenanvändning i samband med de globala vatten- och koldioxidcyklerna, "tillade doktor Luca Belelli Marchesini.
