Международный коллектив ученых предложил новый метод отделения автотрофного дыхания (Ra) от экосистемного дыхания (Re)

Дайджест исследований

Эффективность использования углерода растительностью (CUE) - соотношение между чистой первичной продуктивностью (NPP) и валовой первичной продуктивностью (GPP) - дает представление о способности экосистем переносить большое количество углерода C из атмосферы в потенциальные поглотители C. Хотя закономерности и обратная связь CUE с изменением климата были изучены ранее, остаются большие неопределенности из-за методологических ограничений. Для решения этой проблемы мы предложили новый метод, который позволяет отделить автотрофное дыхание (Ra) от экосистемного дыхания (Re), предполагая, что Ra связано с нижней границей связи между Re и GPP. Применяя этот метод, мы проанализировали данные о потоках, полученные со 195 площадок по всему миру, для исследования пространственно-временной динамики CUE. Результаты показали, что среднее глобальное значение CUE составляет 0,50 ± 0,13, причем наибольшие значения приходятся на пахотные земли, а наименьшие - на смешанные леса. В пространственном отношении CUE был наибольшим в средиземноморских и субтропических регионах и наименьшим - в тропических. Временные колебания CUE наблюдались в большинстве биомов: CUE увеличивался в начале вегетационного периода, а затем снижался по мере его продолжения. Мы также исследовали реакцию CUE на изменения в нескольких экологических факторах (например, температура воздуха, влажность почвы и падающая солнечная радиация) с помощью машинного обучения, в частности, с использованием метода экстремального градиентного усиления (xgboost) и интерпретации на основе SHAP-значений (SHAP Additive exPlanation). Была показана отрицательная связь между концентрацией CO2 в окружающей среде и CUE, что подтверждает гипотезы, связывающие транслокацию и накопление неструктурных углеводов в тканях растений. Эти результаты подчеркивают возможность и ценность использования данных о потоках с помощью передовых методов для углубления нашего понимания динамики CUE и их регулирования в глобальном масштабе.

Исследование опубликовано в журнале Agricultural and Forest Meteorology.