«Это исследование объединяет теорию потоков энергии листьев с глобально распределенными температурными данными для различных таксонов растений, чтобы показать, что листья, как правило, не соответствуют температуре воздуха, а вместо этого обладают терморегуляцией», — сказал Шон Микалец, эколог растений из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, который руководил исследованием. учиться. Лос-Аламос изучает и моделирует изменение климата и связанные с ним воздействия в рамках своей миссии по поддержанию энергетической безопасности страны. «В результате листья обычно теплее воздуха при низких температурах и холоднее воздуха при высоких».В статье, недавно опубликованной в Nature Plants, Микалец и его команда разработали новую теорию, которая объединила энергетические бюджеты, которые учитывают входящие и исходящие потоки тепловой энергии в листе, с теорией углеродной экономики, которая утверждает, что форма и функция листа в конечном итоге являются сдерживается эффективностью структуры листа при переработке углерода. Обобщая эти теории, команда показала, как терморегуляция листа помогает максимизировать фотосинтез листа и, следовательно, общий прирост углерода за время жизни листа.
Теория команды является ключом к разработке более количественной экологии растений, которая исследует происхождение терморегуляции листьев или процесс, при котором температура листа изменяется от температуры окружающего воздуха. Их исследования показывают, что функции растений не зависят от температуры окружающей среды, и это открытие будет способствовать улучшению климатических моделей.Большинство растений фотосинтезируют, преобразовывая световую энергию и углекислый газ из атмосферы в сахара, которые становятся листьями, стеблями и корнями.
Терморегуляция листьев имеет решающее значение для углеродной экономики растений, поскольку температура листьев определяет скорость фотосинтеза и дыхания. Поскольку обычно предполагается, что растения принимают температуру окружающей среды, многие современные модели системы Земли для прогнозирования обратной связи между растениями и атмосферой предполагают, что физиология растений работает при температуре окружающего воздуха. Однако данные исследования показывают, что температура листьев может сильно отличаться от температуры воздуха.
Такое разделение ослабляет связь между климатом и функциями растений, ограничивая климатические воздействия на рост растений и углеродный баланс экосистемы.Мичалец, Макдауэлл и их коллеги из лаборатории проводят это исследование, чтобы помочь определить взаимосвязь между климатом, характеристиками растений и показателями физиологии растений. Эти недавние результаты исследований могут помочь улучшить модели системы Земли и спрогнозировать воздействия и обратную связь изменения климата.
Микалец, научный сотрудник директора Лос-Аламоса, и его наставник Нейт Макдауэлл опубликовали свою статью о Nature Plants в сотрудничестве с авторами из Университета Аризоны, Университета Оклахомы, Университета Цинхуа, Лаборатории Лоуренса Беркли, Смитсоновского института тропических исследований, Университета Пенсильвании, Институт Санта-Фе, iPlant Collaborative, Центр экологических исследований Аспена.