З 2003 по 2021 рік здатність Землі поглинати вуглець через фотосинтез зросла, переважно завдяки активнішому росту рослин на суходолі. Потепління, подовження вегетаційного періоду та локально сприятливіші кліматичні умови сприяли тому, що рослини на помірних і високих широтах почали краще засвоювати вуглекислий газ з атмосфери. Цей процес зміцнив роль суходолу як «поглинача» вуглецю, однак на противагу цьому океани демонструють тривожну тенденцію: фотосинтетична активність морського фітопланктону, особливо в тропічних регіонах, поступово знижується.
Ці результати не лише деталізують розподіл глобальної продуктивності, а й допомагають краще зрозуміти баланс між життям на суші та в океані в умовах зміни клімату. Науковці з Університету Дьюка провели наймасштабніше дослідження за останні два десятиліття, у якому одночасно врахували фотосинтез у наземних і морських екосистемах. Результати опубліковані в журналі Nature Climate Change.
Ключовим параметром у дослідженні став показник чистої первинної продукції — різниця між вуглецем, поглинутим під час фотосинтезу, і вуглецем, який рослини або мікроорганізми виділяють назад у атмосферу через дихання. Цей показник визначає не лише біологічну продуктивність екосистем, а й їхню здатність утримувати атмосферний вуглець, підтримувати харчові ланцюги та стримувати наслідки глобального потепління.
Для оцінки змін у фотосинтезі дослідники використали шість незалежних супутникових наборів даних — три для суші та три для океанів — у період з 2003 по 2021 рік. Вони поєднали супутникові спостереження за «зеленістю» поверхні (зокрема за концентрацією хлорофілу) з кліматичними змінними, такими як температура повітря й води, кількість опадів і глибина змішування верхнього шару океану.
Загальна картина виявилась нерівномірною. На суходолі фотосинтетична активність зростала на 0,2 мільярда тонн вуглецю щороку, особливо в північних широтах Євразії та Північної Америки. Найбільші зміни відбулись у помірних і бореальних зонах, де зростання температур і збільшення тривалості світлового дня стимулювали активніше зростання рослин.
Натомість в океанах, і особливо у тропічній частині Тихого океану, було зафіксовано падіння фотосинтетичної продуктивності — приблизно на 0,1 мільярда тонн вуглецю щороку. Зменшення активності фітопланктону може бути пов’язане зі зниженням поживних речовин у верхніх шарах води через стабілізацію шару змішування — коли теплі поверхневі води менше перемішуються з холоднішими, багатими на мінерали, шарами на глибині. Такі умови ускладнюють доступ фітопланктону до необхідних речовин, знижуючи ефективність фотосинтезу.
У підсумку, хоча наземні екосистеми компенсували втрати з боку океану, загальна тенденція вказує на складніші наслідки для планетарного балансу. Зростання фотосинтезу на суші позитивно впливає на поглинання вуглецю, однак деградація морських екосистем може мати довгострокові негативні наслідки для біорізноманіття та стабільності клімату.
Це дослідження підкреслює необхідність комплексного підходу до моніторингу змін в екосистемах — одночасно на суходолі й в океанах. Майбутні дії щодо клімату повинні враховувати не лише викиди парникових газів, а й реакцію природних систем, які є ключовими у глобальному кругообігу вуглецю.