Ny forskning från biologer från West Virginia University visar att träd runt om i världen förbrukar mer koldioxid än vad som tidigare rapporterats, göra skogarna ännu viktigare för att reglera jordens atmosfär och för alltid förändra hur vi tänker om klimatförändringar.

I en studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences , Professor Richard Thomas och alumn Justin Mathias (BS Biology, '13 och Ph.D. Biologi, '20) syntetiserade publicerade trädringstudier. De fann att ökningar av koldioxid i atmosfären under det senaste århundradet har orsakat en ökning av trädens vattenanvändningseffektivitet, förhållandet mellan koldioxid som tas upp av fotosyntesen och det vatten som förloras genom transpiration - trädens handling som "andas ut" vattenånga.

"Denna studie belyser verkligen skogarnas och deras ekosystems roll i klimatförändringen, sa Thomas, tillfällig biträdande proost för akademiska frågor. "Vi tänker på skogar som tillhandahållande av ekosystemtjänster. Dessa tjänster kan vara många olika saker - rekreation, timmer, industri. Vi visar hur skogen utför en annan viktig tjänst:att fungera som sänkor för koldioxid. Vår forskning visar att skogar konsumerar stora mängder koldioxid globalt. Utan det, mer koldioxid skulle gå ut i luften och byggas upp i atmosfären ännu mer än vad det redan är, vilket kan förvärra klimatförändringarna. Vårt arbete visar ännu en viktig anledning att bevara och underhålla våra skogar och hålla dem friska."

Tidigare, Forskare har trott att träd använde vatten mer effektivt under det senaste århundradet genom minskad stomatal konduktans - vilket betyder att träden behöll mer fukt när porerna på deras löv började stängas något under stigande koldioxidnivåer.

Dock, efter en analys med kol- och syreisotoper i trädringar från 1901 till 2015 från 36 trädarter på 84 platser runt om i världen, forskarna fann att i 83 % av fallen, den främsta drivkraften för trädens ökade vatteneffektivitet var ökad fotosyntes - de bearbetade mer koldioxid. Under tiden, stomatala konduktansen drev bara ökad effektivitet 17% av tiden. Detta speglar en stor förändring i hur träds vatteneffektivitet har förklarats i motsats till tidigare forskning.

"Vi har visat att under det senaste århundradet, fotosyntes är faktiskt den överväldigande drivkraften till ökad effektivitet i trädvattenanvändningen, vilket är ett överraskande resultat eftersom det motsäger många tidigare studier, Mathias sa. "På en global skala, Detta kommer att få stora konsekvenser för kolcykeln om mer kol överförs från atmosfären till träd. "

Sedan 1901, den inneboende vattenanvändningseffektiviteten för träd över hela världen har ökat med cirka 40 % i kombination med en ökning med cirka 34 % av atmosfärisk koldioxid. Båda dessa egenskaper ökade ungefär fyra gånger snabbare sedan 1960-talet jämfört med tidigare år.

Även om dessa resultat visar att ökningen av koldioxid är den viktigaste faktorn för att få träd att använda vatten mer effektivt, resultaten varierar också beroende på temperatur, nederbörd och torrhet i atmosfären. Dessa data kan hjälpa till att förfina modeller som används för att förutsäga effekterna av klimatförändringar på globala kol- och vattenkretslopp.

"Att ha en korrekt representation av dessa processer är avgörande för att göra sunda förutsägelser om vad som kan hända i framtiden, ", sade Mathias. "Det här hjälper oss att komma lite närmare att göra dessa förutsägelser mindre osäkra."

Studien är en produkt av forskarnas sjuåriga forskningssamarbete under Mathias tid som doktorand. Efter examen från WVU, Mathias började på University of California, Santa Barbara som postdoktor.

"Sedan jag flyttade till Kalifornien, mitt arbete har tagit en vändning från att vara på fältet, samla in mått, analysera data och skriva manuskript, ", sade Mathias. "Min nya position är mer fokuserad på ekologisk teori och ekosystemmodellering. Istället för att mäta växter, Jag bildar hypoteser och söker svar på frågor med hjälp av datormodeller och matematik."

I framtiden, Mathias strävar efter att bli professor vid ett forskningsuniversitet för att fortsätta dessa forskningsaktiviteter.

"Jag skulle älska att driva mitt eget labb på ett universitet, mentor doktorander och driva forskningsfrågor för att fortsätta bygga vidare på det arbete vi redan har åstadkommit. Det har gjorts mycket framsteg inom vårt område. Det finns också ett oändligt antal frågor som är relevanta framåt, " Sa Mathias. "Jag är skyldig allt till min tid och träning från folket på WVU. Mitt långsiktiga mål är att vara i en position där jag kan fortsätta att flytta fältet framåt samtidigt som jag ger tillbaka genom att undervisa och handleda elever."