新しいモデルにより、植物は私たちが考えていたよりも 20% 多くの二酸化炭素を吸収する可能性があることが判明

気候変動とその地球への広範囲にわたる影響をめぐる研究分野では、報告すべき良いニュースはほとんどないが、科学者の国際チームは、祝う価値のある小さな勝利を見つけたかもしれない。ウェスタンシドニー大学のユルゲン・クナウアー率いる科学者らは、現実的な生態学的モデリングを用いて、人間が大気中に送り込んで地球上の植生に吸収される二酸化炭素の実際の量が、今世紀末までに約20％増加する可能性があることを発見した。

「私たちが発見したのは、IPCC（気候変動に関する政府間パネル）などの機関による地球規模の気候評価の情報提供に使用される確立された気候モデルは、植物が光合成を行う重要な生理学的プロセスの影響を考慮すれば、植物による炭素の取り込みは21世紀末までにさらに強力かつより持続的になるだろうと予測しているということだ」とクナウアー氏は述べた。

生態系の数学モデルは、複雑な生態学的プロセスを理解するために使用され、それによって、その基礎となる実際の生態系がどのように変化するかを予測しようとします。研究者らは、モデリングが複雑であればあるほど、より驚くべき結果が得られ、環境にとっても良い結果が得られることを発見しました。

研究チームは、現在のモデルはそれほど洗練されていないため、植生による将来のCO2吸収を過小評価する可能性が高いと付け加えた。

研究チームは、確立された人口大気生物圏土地交換（CABLE）モデルを使用して、葉内で二酸化炭素がどのように効率的に移動するか、植物が周囲温度の変化にどのように適応するか、植物が最も経済的に栄養素を配分する方法という3つの生理学的要因を検討しました。最近のデータと研究を使用してモデルを構築した後、研究者らは強力な気候変動シナリオの変数を追加して、今世紀末までに植物が大気からどれだけの二酸化炭素を吸収するかを確認しました。

モデルの 8 つのバージョンで実験を繰り返した後、チームは、3 つの要素すべてを考慮した最も複雑なバージョンが、最も単純な式よりも約 20% 多く、最大の二酸化炭素摂取量を予測することを発見しました。

「私たちは、二酸化炭素が葉の中をどのように効率的に移動するか、植物が温度変化にどのように適応するか、植物が樹冠内で最も経済的に栄養素を分配する方法などの要素を考慮しました」とクナウアー氏は語った。「これらは植物の炭素を「固定」する能力に影響を与える 3 つの非常に重要な植物反応メカニズムですが、ほとんどの地球規模モデルでは無視されることがよくあります。」

これらのモデルは植物の生理学、特に光合成のプロセス全体に焦点を当てていますが、植生がこれまで考えられていたよりも懸命に働いている可能性があることを示唆しています。これまでの研究から、二酸化炭素濃度が高い環境では植物が光合成を促進することがわかっていますが、それは植物が十分に水分を補給している場合に限られます。ただし、これは決定的な要因というよりも希望の光です。

「植物は毎年大量の二酸化炭素（CO2）を吸収し、気候変動の悪影響を軽減しているが、将来的にどの程度CO2を吸収し続けることができるかは不透明だ」とクナウアー氏は警告した。

光合成を簡素化するため、植物は大気から二酸化炭素を取り込み、太陽のエネルギーを利用してそのガスを成長と代謝活動に使用できる糖に「固定」します。二酸化炭素の約半分は呼吸によって空気中に戻り、残りの半分は植物のバイオマスに残ります。最終的に、その半分は再び分裂し、死んだ植物のバイオマスの分解を通じてさらに多くが大気中に放出され、残りの半分は潜在的に数百年にわたって土壌に貯蔵されます。

これらの炭素吸収源の規模は過去 20 年間で拡大しており、植物が高濃度の人為起源の二酸化炭素の処理にどれほど苦労しているかを示しています。初期のモデルはまた、植生におけるより大きな炭素吸収と光合成活動の増加が地球の大気に利益をもたらすであろうことを示唆しました。

ウェスタン・シドニー大学ホークスベリー環境研究所の教授兼研究責任者であるベン・スミス氏は、「植物の光合成など、炭素循環の主要なプロセスに関する私たちの理解は、ここ数年で大きな進歩を遂げた。気候と排出政策を立てるために私たちが依存している複雑なモデルに新しい知識が組み込まれるまでには、常に時間がかかる。私たちの研究は、これらのモデルで最新の科学的知識を完全に考慮すると、大幅に異なる予測につながる可能性があることを示している」と述べた。

「私たちの発見は、他のチームがモデルを更新して、将来の地盤沈下増加で観察された傾向が他のモデルでも再現されるかどうかを検証するよう動機付ける影響を与える可能性があります。代表的な世界モデルのセットが重要な傾向またはパターンに一致する場合にのみ、政策を導くためにこの傾向またはパターンに依存することができます。」

これは良いニュースではあるが、研究チームは植物にすべての重労働を期待することはできないと述べている。各国政府には依然として排出削減義務を遵守する責任がある。しかし、このモデルは、緑化プロジェクトの価値と、地球温暖化と戦うための包括的なアプローチにおけるその重要性を強く主張しています。

スミス氏は、「これらの予測は、実質ゼロ排出を達成するために必要なさまざまなアプローチのツールの1つである植生などの自然ベースの解決策に重要な意味を持っている。われわれの研究結果は、これらのアプローチが気候変動の緩和に、これまで考えられていたよりも長期間にわたって大きな影響を与える可能性があることを示唆している。植林だけですべての問題が解決されるわけではなく、せいぜい、社会の化石燃料からの移行期に役割を果たすだけだ。最終的には、すべてのエネルギーからの排出をゼロにする必要がある」と述べた。植樹だけでは人類に金メダルを与えることはできません。」

この研究は、Science Advances誌に掲載されました。