La precipitación será esencial para que las plantas contrarresten el calentamiento global.

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IMAGEN: Un nuevo estudio de Columbia Engineering muestra que el aumento del estrés hídrico, una mayor frecuencia de sequía debido a temperaturas más altas, va a limitar el ciclo fenológico: en efecto, al cerrar la fotosíntesis, …
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Crédito: shallyvenugopal / Pixabay

Nueva York, NY – 13 de abril de 2020 – La fotosíntesis en la Tierra está regulada por la fenología de las plantas (cómo los ciclos de vida de las plantas interactúan con el clima) y las condiciones ambientales, que han cambiado sustancialmente en las últimas décadas. A diferencia de la fotosíntesis de principios de temporada, que se debe principalmente al calentamiento de las temperaturas o al inicio de la estación húmeda, la fotosíntesis de finales de temporada puede estar limitada por varios factores, como el ciclo de vida de las plantas y la radiación, y sus mecanismos subyacentes son menos conocidos. La fotosíntesis tardía en la tierra contribuye en gran medida a la fijación anual total de carbono y es sensible al clima. Los científicos generalmente están de acuerdo en que la limitación de temperatura en la fotosíntesis de fines de la temporada se aliviará con el calentamiento, pero los efectos de la disponibilidad de agua son muy inciertos.

Un nuevo estudio de Columbia Engineering muestra que el aumento del estrés hídrico, una mayor frecuencia de sequía debido a temperaturas más altas, va a limitar el ciclo fenológico: en efecto, al cerrar la fotosíntesis, generará una menor absorción de carbono al final de la temporada , contribuyendo así al aumento del calentamiento global. Los investigadores utilizaron datos de detección remota y observaciones in situ para analizar las limitaciones de temperatura y agua al final de la fecha de la fotosíntesis. Descubrieron que la limitación de agua en la fotosíntesis de fines de temporada está regulada tanto por el agua del suelo como por la temperatura media anual. Los modelos del sistema terrestre han pronosticado el calentamiento y el secado del suelo sobre la mayor parte de la superficie terrestre para 2100, por lo que está claro que la disponibilidad de agua será cada vez más importante como un factor limitante para la fotosíntesis tardía y la absorción de carbono.

“Queríamos entender cuál es el factor determinante de la fotosíntesis de la planta durante la temporada de crecimiento tardío y cómo cambiará en el futuro”, dice Pierre Gentine, profesor asociado de ingeniería ambiental y de la tierra y afiliado al Earth Institute, quien dirigió el estudio publicado hoy en Actas de la Academia Nacional de Ciencias. “Nuestro estudio es un muy buen ejemplo de cómo se pueden utilizar los avances en las tecnologías de teledetección para resolver preguntas duraderas como esta”.

El equipo utilizó tanto el aprendizaje automático como la teledetección para generar un nuevo conjunto de datos para mapear la fotosíntesis global de la planta. Encontraron un patrón espacial contrastante de temperatura y limitaciones de agua en la fotosíntesis al final de la temporada de crecimiento. El umbral que los separaba estaba determinado por el equilibrio entre la disponibilidad de energía y el suministro de agua del suelo. La precipitación y la temperatura tuvieron impactos importantes pero opuestos al final de la estación de crecimiento de la fotosíntesis para ecosistemas en diferentes lugares: si la fotosíntesis de las plantas en algunas áreas está limitada por la precipitación (relación positiva con la precipitación), es probable que la temperatura tenga un efecto negativo, y viceversa. viceversa

“Somos los primeros en mostrar que el equilibrio entre el agua del suelo y la entrada de energía en el ecosistema determina si el sistema está limitado por la precipitación o la temperatura”, dice el autor principal del estudio, Yao Zhang, un ex científico de investigación postdoctoral con Gentine y ahora un erudito postdoctorado en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. “A medida que disminuye la limitación de temperatura, se necesita más agua del suelo para soportar una mayor actividad de la vegetación, especialmente durante la temporada de crecimiento tardío. Los modelos CMIP5 proyectan calentamiento y secado futuros, especialmente durante la temporada tardía, los cuales deberían expandir aún más las regiones con agua limitada, causando grandes variaciones y posibles disminuciones en la fotosíntesis “.

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Este estudio fue una colaboración de Columbia Engineering, el Instituto de la Tierra de Columbia, el Observatorio Lamont Doherty Earth y el laboratorio de proporciones de la NASA. Los investigadores ahora están utilizando su conjunto de datos para comprender mejor el efecto rezagado de la precipitación y cómo obtener señales de alerta temprana para la sequía.

Sobre el estudio

El estudio se titula: “Limitación de humedad de fortalecimiento grande y proyectada en la fotosíntesis de fin de temporada”.

Los autores son: Yao Zhanga, b, *, Nicholas Parazooc, A. Park Williamsd, Sha Zhoua, d, e, Pierre Gentinea, e, *

Departamento de Ingeniería de la Tierra y el Medio Ambiente, Columbia Engineering

b División de Ciencias del Clima y Ecosistemas, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

cInstituto de Tecnología de California, Laboratorio de Propulsión a Chorro

Observatorio de la Tierra dLamont-Doherty de la Universidad de Columbia

eEarth Institute, Universidad de Columbia

El estudio fue apoyado por la Tecnología de Sistemas de Información Avanzada de la NASA (AIST) #NASA NNH16ZDA001N-AIST, NASA ROSES Hidrología terrestre # NNH17ZDA00IN-THP y NOAA MAPP # NA17OAR4310127.

Los autores declaran no tener conflictos financieros u otros conflictos de intereses.

ENLACES:

Papel: http: // www.pnasorg /cgi /doi /10)1073 /pnas1914436117

DOI: 10.1073 / pnas.1914436117

http: // ingeniería.Columbia.edu /

https: // /www.pnasorg /

https: // /Ingenieria.Columbia.edu /facultad/pierre-gentine

https: // /eeeColumbia.edu /

http: // ei.Columbia.edu /

Ingeniería de Columbia

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