Medzinárodný výskumný tím pod vedením NASA odhalil, že zvyšujúce sa hladiny oxidu uhličitého (CO₂) v atmosfére sú hlavným faktorom významného trendu "ozelenenia" pozorovaného na Zemi za posledných 35 rokov. Toto ozelenenie predstavuje nárast listovej plochy rastlín a stromov v rozsahu ekvivalentnom pridaniu dvoch kontinentov veľkosti Spojených štátov v podobe novej vegetácie.
"Je to ironické," hovorí hlavný autor štúdie Zaichun Zhu z Pekinskej univerzity. "Ľudská aktivita je zodpovedná za vypúšťanie CO₂, ktorý spôsobuje globálne klimatické zmeny, no zároveň je tento CO₂ posilňujúcou výživou pre rastliny, ktoré ho absorbujú." Táto dvojznačná povaha oxidu uhličitého a jeho vplyvov na biosféru podčiarkuje komplexnosť globálnych environmentálnych procesov.
Kľúčové zistenia
- Rozsah ozelenenia: Medzi štvrtinou a polovicou vegetáciou pokrytých plôch Zeme došlo k výraznému ozeleneniu od začiatku 80. rokov. Najintenzívnejšie ozelenenie sa pozoruje v tropických dažďových pralesoch, lesoch mierneho pásma v Severnej Amerike a Eurázii, a v stepných a savanových oblastiach.
- Úloha CO₂: Štúdia zistila, že približne 70% tohto efektu ozelenenia možno pripísať priamo hnojeniu oxidom uhličitým – kde vyššie koncentrácie atmosférického CO₂ podporujú fotosyntézu a stimulujú rast rastlín. Tento pomer je značne vyšší, než vedci pôvodne predpokladali.
- Ďalšie faktory: Približne 9% efektu je spôsobených depozíciou dusíka, s ďalšími príspevkami od zmien krajinnej pokrývky a klimatických faktorov ako sú teplota, zrážky a slnečné žiarenie. Zvyšných 21% ozelenenia nemožno jednoznačne pripísať jedinému faktoru, ale vyplýva z komplexnej interakcie viacerých činiteľov.
Zmena listovej plochy po celom svete (1982-2015): Zachytáva významné zvýšenie množstva vegetácie na Zemi počas 33-ročného obdobia sledovaného pomocou satelitných údajov.
Ako funguje hnojenie CO₂
Rastliny využívajú energiu slnečného žiarenia prostredníctvom fotosyntézy na kombinovanie oxidu uhličitého zo vzduchu s vodou a živinami z pôdy, čím produkujú cukry nevyhnutné pre život. Zvýšený atmosférický CO₂ zvyšuje rýchlosť fotosyntézy – najmä keď voda alebo živiny nie sú limitujúcim faktorom – čo vedie k intenzívnejšiemu rastu rastlín.
"Je to ako keby ste rastlinám dodali superpotravinu," vysvetľuje spoluautor štúdie Ranga Myneni z Bostonskej univerzity. "Doslova absorbujú viac uhlíka, čo vedie k väčšiemu objemu listovej hmoty."
V suchých regiónoch vyšší obsah CO₂ tiež umožňuje rastlinám efektívnejšie využívať vodu znížením otvárania prieduchov počas výmeny plynov. Tento efekt môže byť obzvlášť významný v oblastiach s obmedzenými vodnými zdrojmi, ako sú polopúštné a púštne oblasti, kde môže viesť k výraznému nárastu vegetačného pokrytia.
Metodológia výskumu
Vedci využili satelitné údaje z NASA Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) a NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) na meranie zmien indexu listovej plochy globálne. Tieto družicové systémy sledovali zelenú plochu Zeme od roku 1982 a zaznamenali jej postupný nárast v priebehu troch desaťročí.
Následne tím spustil počítačové modely izolujúce vplyv každej premennej na rast rastlín, aby kvantifikovali ich relatívne príspevky. Tieto modely zahŕňali simulácie, ktoré umožnili vedcom "zapnúť" alebo "vypnúť" konkrétne faktory, ako napríklad zvýšenie CO₂, klimatické zmeny alebo zmeny využívania pôdy, a tak pozorovať ich individuálne dopady.
"Vývoj našich počítačových modelov nám umožnil izolovať vplyv jednotlivých faktorov a dospieť k nečakanému zisteniu, že CO₂ má výrazne väčší vplyv na ozelenenie Zeme, než sme predpokladali," vysvetľuje Philippe Ciais, spoluautor štúdie z Laboratória klimatických a environmentálnych vied vo Francúzsku.
Regionálne rozdiely a biologická rozmanitosť
Ozelenenie nie je rovnomerne rozložené po celej planéte. Výskumníci zistili, že najintenzívnejšie zmeny nastali v oblastiach, kde sa prirodzene vyskytuje bohatá vegetácia a kde klimatické podmienky, ako je dostatok vlahy, umožňujú rastlinám plne využiť zvýšený prísun CO₂.
Štúdia tiež poukázala na to, že rôzne druhy rastlín reagujú na zvýšený CO₂ odlišne. C3 rastliny, ku ktorým patrí väčšina stromov a poľnohospodárskych plodín ako pšenica a ryža, zvyčajne vykazujú výraznejšiu reakciu než C4 rastliny, ako je kukurica a cukrová trstina, ktoré už majú efektívnejšie mechanizmy absorpcie CO₂.
Dôsledky
Klimatické spätné väzby: Zvýšená vegetácia môže ovplyvniť globálne cykly uhlíka a vody. Intenzívnejší rast rastlín znamená väčšiu absorpciu atmosférického uhlíka – skromný, ale reálny kompenzačný mechanizmus voči antropogénnym emisiám. Odhaduje sa, že zvýšená vegetácia absorbuje približne 25-30% uhlíkových emisií, ktoré ľudstvo každoročne vyprodukuje.
Vplyv na vodný cyklus: Hustejšia vegetácia môže zvýšiť evapotranspiráciu – proces, pri ktorom sa voda z pôdy a rastlín vyparuje do atmosféry. Tento efekt môže lokálne ovplyvniť množstvo zrážok a atmosférickú vlhkosť, čím ďalej komplikuje hydrologický cyklus planéty.
Budúce výskumné smerovanie
Táto prelomová štúdia otvára mnoho nových otázok, ktorým sa vedci plánujú venovať v budúcich výskumoch. Zaujímajú ich najmä dlhodobé účinky tohto "hnojenia" CO₂ a otázka, či a ako dlho dokáže biosféra Zeme udržiavať zvýšenú mieru absorpcie uhlíka.
"Potrebujeme lepšie pochopiť, ako bude tento efekt ozelenenia pokračovať v budúcnosti," hovorí Dr. Shilong Piao, ďalší zo spoluautorov štúdie. "Ak sa prírodné ekosystémy postupne nasýtia vplyvom CO₂, čo sa stane s uhlíkovým cyklom Zeme a aké dôsledky to bude mať pre budúcu klimatickú stabilitu?"
Záver
Výskum vedený NASA potvrdzuje, že zvýšený atmosférický CO₂ bol zodpovedný za väčšinu (približne 70%) pozorovaného ozelenenia Zeme v posledných desaťročiach. Tento fenomén zdôrazňuje dôležitý spätnoväzobný mechanizmus v klimatickom systéme Zeme a podčiarkuje komplexné kompromisy medzi krátkodobými reakciami ekosystémov a dlhodobými klimatickými rizikami spôsobenými pokračujúcimi emisiami z fosílnych palív.
Štúdia je zároveň pripomienkou toho, že klimatický systém Zeme je mimoriadne komplexný a na jeho pochopenie je potrebný interdisciplinárny prístup kombinujúci satelitné pozorovania, terénne merania a počítačové modelovanie. Len tak môžeme plne porozumieť tomu, ako ľudská aktivita mení našu planétu a aké dôsledky to bude mať pre budúce generácie.
