La fotosintesi delle piante era stabile per centinaia di anni prima della rivoluzione industriale, ma è cresciuto rapidamente nel 20 ° secolo, secondo una nuova ricerca pubblicata oggi in Natura .

"Praticamente tutta la vita sul nostro pianeta dipende dalla fotosintesi, ", ha affermato il professor Elliott Campbell della UC Merced, che ha condotto la ricerca. "Tenere sotto controllo la crescita globale delle piante dovrebbe essere un obiettivo centrale per la razza umana".

La fotosintesi è il processo attraverso il quale le piante utilizzano la luce solare per convertire l'anidride carbonica (CO2) in carboidrati per alimentare la loro crescita e altre attività.

Ancora, i ricercatori non hanno un quadro chiaro delle tendenze globali nella fotosintesi negli ultimi secoli. Alcune attività umane potrebbero aver stimolato la crescita delle piante, mentre altri potrebbero aver ostacolato la fotosintesi. Risultati contrastanti di diversi esperimenti hanno alimentato per anni il dibattito scientifico.

Ma forse non per molto. Campbell e un interdisciplinare, team internazionale di scienziati ha scoperto una registrazione chimica della fotosintesi globale che abbraccia centinaia di anni.

"Gli studi precedenti riguardavano piccole aree fisiche o brevi periodi di tempo, "Ha detto Campbell. "Abbiamo deciso di trovare un record a lungo termine per l'intero pianeta".

I ricercatori stimano che la somma di tutta la fotosintesi delle piante sulla Terra è cresciuta del 30 percento rispetto al record di 200 anni che hanno catturato.

"Gli studi hanno già dimostrato cambiamenti senza precedenti nel clima e nei gas serra durante l'era industriale, "Ha detto Campbell. "Ora abbiamo le prove che c'è anche un cambiamento fondamentale nelle piante della Terra".

L'effetto netto

La ricerca non ha identificato la causa dell'aumento della fotosintesi, ma i modelli informatici hanno mostrato diversi processi che potrebbero, insieme, creare un così grande cambiamento nella crescita globale delle piante.

I principali candidati sono l'aumento dei livelli di CO2 atmosferica, un risultato di emissioni da attività umane; stagioni di crescita più lunghe, conseguenza del cambiamento climatico causato dalle emissioni di CO2; e inquinamento da azoto, un altro risultato della combustione di combustibili fossili e dell'agricoltura.

Le attività umane che sono alla base della crescita della fotosintesi hanno conseguenze sia positive che negative.

"L'aumento del livello di CO2 stimola i raccolti, " ha detto Campbell, che fa parte della School of Engineering e del Sierra Nevada Research Institute. "Ma avvantaggia anche le erbacce e le specie invasive. Soprattutto, Le emissioni di CO2 causano il cambiamento climatico, che aumenteranno le inondazioni delle città costiere, condizioni meteorologiche estreme e acidificazione degli oceani".

Un altro effetto dell'aumento della fotosintesi è che può indurre le piante a rimuovere la CO2 dall'aria e a immagazzinarla negli ecosistemi. Sfortunatamente, Le emissioni di CO2 derivanti dalla combustione di combustibili fossili sopraffanno qualsiasi assorbimento da parte delle piante.

"L'aumento della fotosintesi non è stato abbastanza grande da compensare la combustione di combustibili fossili, ", ha affermato il coautore dell'articolo Joe Berry, dalla Carnegie Institution for Science. "I freni della natura sono già stati travolti. Quindi ora tocca a noi capire come ridurre la concentrazione di CO2 nell'atmosfera".

Segreti nella neve

I ricercatori hanno scoperto il record della fotosintesi globale analizzando i dati sulla neve antartica acquisiti dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

I gas intrappolati in diversi strati di neve antartica consentono agli scienziati di studiare le atmosfere globali del passato. La chiave è stata trovare un gas immagazzinato nel ghiaccio che fornisce una registrazione della crescita delle piante della Terra.

Precedenti studi hanno scoperto che il solfuro di carbonile (COS) svolge questa funzione. COS è un cugino di CO2, e le piante rimuovono il COS dall'aria attraverso un processo correlato al modo in cui assorbono la CO2.

Mentre la fotosintesi è strettamente correlata al livello di COS atmosferico, altri processi negli oceani, anche gli ecosistemi e l'industria possono modificare il livello di COS.

Per tenere conto di tutti questi processi, Campbell ha coordinato l'analisi tra i membri del gruppo di ricerca, compreso Ulli Seibt dell'UCLA; Steve Smith del Pacific Northwest National Laboratory; Steve Montzka della NOAA; Thomas Launois dell'Institut National de la Recherche Agronomique; Sauveur Belviso del Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement; Laurent Bopp del Laboratoire de Météorologie Dynamique; e Marko Laine dell'Istituto meteorologico finlandese. Il loro lavoro è stato finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, NOAA, l'Accademia di Finlandia, Orizzonte 2020 e il Consiglio europeo della ricerca.

Ricerca futura, i ricercatori hanno detto, includerà lo studio dei cambiamenti attuali nella fotosintesi utilizzando le misurazioni COS in corso effettuate da NOAA.

"Parte della previsione del futuro stato della nostra atmosfera dipende dalla comprensione dei meccanismi naturali e di come stanno cambiando nel tempo, " disse Montzka, un chimico di ricerca con NOAA. "Stiamo effettuando misurazioni e osservazioni, e se non continuiamo a farlo, non avremo le informazioni fondamentali necessarie per rispondere a importanti domande relative ai futuri cambiamenti atmosferici".

Chris Campo, uno scienziato del clima della Stanford University che non era coinvolto nello studio, ha affermato che i nuovi risultati "forniscono un'altra linea di prove che confermano la natura dinamica degli ecosistemi della Terra e la grande entità dei cambiamenti causati dalle azioni umane".