Tutkimukset osoittavat, että ehdottomasti kaikilla meitä ympäröivillä pensailla, viiniköynnöksillä ja puilla on tärkeä rooli ylimääräisen hiilen imemisessä ilmakehästä. Mutta jossain vaiheessa kasvit voivat ottaa niin paljon hiiltä, että niiden auttava kätensä ilmastonmuutoksen torjunnassa alkaa heiketä. Milloin tämä tarkalleen ottaen tapahtuu? Tiedemiehet yrittävät löytää vastausta tähän kysymykseen.
Siitä lähtien, kun teollinen vallankumous alkoi 20-luvun alussa, ihmisen toiminnan aiheuttama hiilen määrä ilmakehässä on noussut pilviin. Trends in Plant Science -lehdessä julkaistut kirjoittajat havaitsivat tietokonemalleja käyttämällä, että fotosynteesi lisääntyi samaan aikaan 30 prosenttia.
"Se on kuin valonsäde tummalla taivaalla", sanoo Lukas Chernusak, tutkimuksen kirjoittaja ja ekofysiologi James Cookin yliopistosta Australiasta.
Miten se määritettiin?
Chernusak ja kollegat käyttivät vuoden 2017 ympäristötutkimuksista saatuja tietoja, joissa mitattiin jääytimistä ja ilmanäytteistä löydettyä karbonyylisulfidia. Kasvit sitovat hiilidioksidin lisäksi karbonyylisulfidia luonnollisessa hiilikiertossaan, ja sitä käytetään usein fotosynteesin mittaamiseen maailmanlaajuisesti.
”Maakasvit absorboivat noin 29 % päästöistämme, mikä muuten vaikuttaisi ilmakehän CO2-pitoisuuksiin. Mallimme analyysi osoitti, että maanpäällisen fotosynteesin rooli hiilen sitomisprosessissa on suurempi kuin useimmat muut mallit ovat ehdottaneet, Chernusak sanoo.
Mutta jotkut tutkijat eivät ole niin varmoja karbonyylisulfidin käyttämisestä fotosynteesin mittausmenetelmänä.
Kerry Sendall on Georgia Southern Universityn biologi, joka tutkii kasvien kasvua erilaisissa ilmastonmuutosskenaarioissa.
Koska kasvien karbonyylisulfidin otto voi vaihdella niiden vastaanottaman valon määrän mukaan, Sendall sanoo, että tutkimuksen tulokset "voivat olla yliarvioituja", mutta hän huomauttaa myös, että useimmat globaalin fotosynteesin mittausmenetelmät ovat jonkin verran epävarmoja.
Vihreämpi ja paksumpi
Huolimatta siitä, kuinka paljon fotosynteesi on lisääntynyt, tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että ylimääräinen hiili toimii lannoitteena kasveille ja nopeuttaa niiden kasvua.
"On näyttöä siitä, että puiden lehdet ovat tihentyneet ja puu on tiheämpää", Cernusak sanoo.
Oak Riden kansallisen laboratorion tutkijat totesivat myös, että kun kasvit altistuvat lisääntyneelle CO2-tasolle, lehtien huokoskoko kasvaa.
Sendall omissa kokeellisissa tutkimuksissaan altisti kasvit kaksinkertaiselle määrälle hiilidioksidia, jota ne tavallisesti saavat. Näissä olosuhteissa lehtikudosten koostumus muuttui Sendallin havaintojen mukaan siten, että kasvinsyöjien oli vaikeampi syödä niitä.
Kallistuspiste
Ilmakehän CO2-taso nousee, ja on odotettavissa, että kasvit eivät lopulta selviä siitä.
"Hiilinielun reaktio ilmakehän hiilidioksidin lisääntymiseen on tähän mennessä suurin epävarmuustekijä globaalissa hiilikiertomallintamisessa, ja se on merkittävä ilmastonmuutosennusteiden epävarmuuden aiheuttaja", Oak Ride National Laboratory huomauttaa verkkosivuillaan.
Eniten hiilen kiertoon vaikuttavat maanraivaus viljelyä tai maataloutta varten sekä fossiilisten polttoaineiden päästöt. Tiedemiehet ovat varmoja, että jos ihmiskunta ei lopeta tätä, käännekohta on väistämätön.
"Ilmakehään jää lisää hiilidioksidipäästöjä, pitoisuus kasvaa nopeasti ja samalla ilmastonmuutos tapahtuu nopeammin", sanoo Western Universityn ekofysiologi Daniel Way.
Mitä voimme tehdä?
Illinoisin yliopiston ja maatalousministeriön tutkijat kokeilevat tapoja muokata kasveja geneettisesti, jotta ne voivat varastoida entistä enemmän hiiltä. Rubisco-niminen entsyymi on vastuussa hiilidioksidin talteenottamisesta fotosynteesiä varten, ja tutkijat haluavat tehdä siitä tehokkaamman.
Viimeaikaiset muunneltujen viljelykasvien kokeet ovat osoittaneet, että rubiscon laadun parantaminen lisää satoa noin 40 %, mutta muunnetun kasvientsyymin käyttö suuressa kaupallisessa mittakaavassa voi kestää yli vuosikymmenen. Toistaiseksi testejä on tehty vain tavallisille viljelykasveille, kuten tupakkaan, eikä ole selvää, kuinka rubisco muuttaa puita, jotka sitovat eniten hiiltä.
Syyskuussa 2018 ympäristöryhmät kokoontuivat San Franciscossa kehittämään metsien suojelusuunnitelmaa, joka on heidän mukaansa "unohdettu ratkaisu ilmastonmuutokseen".
"Mielestäni poliittisten päättäjien pitäisi vastata havaintoihinmme tunnustamalla, että maanpäällinen biosfääri toimii tällä hetkellä tehokkaana hiilinieluna", Cernusak sanoo. "Ensimmäinen asia on ryhtyä välittömiin toimiin metsien suojelemiseksi, jotta ne voivat jatkaa hiilen sitomista ja aloittaa välittömästi työ energia-alan hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi."