새로운 세계 추정치에 따르면 식물 CO2 흡수량이 거의 3분의 1 증가

과학자들이 개발한 새로운 평가에 따르면 전 세계의 식물은 이전에 생각했던 것보다 약 31% 더 많은 이산화탄소를 흡수하고 있습니다. Nature 저널에 자세히 설명된 이 연구는 과학자들이 미래 기후를 예측하는 데 사용하는 지구 시스템 시뮬레이션을 개선할 것으로 기대되며 온실 가스 완화를 위한 자연적 탄소 격리의 중요성을 강조합니다.

육상 식물의 광합성을 통해 대기에서 제거된 CO2의 양을 지상 총 1차 생산(GPP)이라고 합니다. 이는 지구상에서 육지와 대기 사이의 가장 큰 탄소 교환을 나타냅니다. GPP는 일반적으로 연간 탄소 페타그램 단위로 인용됩니다. 1페타그램은 10억 미터톤에 해당하며, 이는 약 2억 3,800만 대의 가솔린 ​​승용차에서 매년 배출되는 CO 2 의 양과 같습니다.

에너지부 오크리지 국립연구소의 지원을 받은 코넬 대학이 이끄는 과학자 팀은 새로운 모델과 측정을 사용하여 연간 탄소 157페타그램에서 육지의 GPP를 평가했습니다. 이는 40년 전에 수립되어 현재 대부분 지구 탄소 순환 추정에 사용되는 120페타그램에서 증가한 수치입니다. 결과는 논문 "식물의 카르보닐 설파이드 흡수에서 추론된 지상 광합성"에 설명되어 있습니다.

연구자들은 공기 중에서 광합성을 수행하는 식물 세포 내부의 공장인 잎 엽록체로의 화학 화합물 카르보닐 설파이드(OCS)의 이동을 추적하는 통합 모델을 개발했습니다. 연구팀은 OCS를 추적하여 광합성 활동을 정량화했습니다. 이 화합물은 CO 2 와 거의 같은 경로를 따라 잎을 통과하며, 광합성과 밀접한 관련이 있으며 CO 2 확산보다 추적하고 측정하기 쉽습니다. 이러한 이유로 OCS는 식물 및 잎 수준에서 광합성 프록시로 사용되었습니다. 이 연구는 OCS가 대규모로 장기간에 걸쳐 광합성을 추정하는 데 적합하여 전 세계 GPP의 신뢰할 수 있는 지표임을 보여주었습니다.

이 팀은 다양한 출처의 식물 데이터를 사용하여 모델 개발에 정보를 제공했습니다. 출처 중 하나는 DOE Terrestrial Ecosystem Science Scientific Focus Area 또는 TES-SFA를 지원하기 위해 ORNL에 구축된 LeafWeb 데이터베이스였습니다. LeafWeb은 전 세계 과학자로부터 광합성 특성에 대한 데이터를 수집하여 탄소 순환 모델링을 지원합니다. 과학자들은 특히 열대 지방에서 구름에 의해 방해받을 수 있는 위성 관측 대신 환경 모니터링 타워의 고해상도 데이터와 비교하여 모델 결과를 검증했습니다.

새로운 추정의 핵심은 중엽 확산이라는 과정을 더 잘 표현하는 것입니다. 즉, OCS와 CO 2 가 잎에서 엽록체로 이동하여 탄소 고정이 일어나는 방식입니다. 중엽 확산을 이해하는 것은 식물이 광합성을 얼마나 효율적으로 수행하는지, 심지어 변화하는 환경에 어떻게 적응할 수 있는지 파악하는 데 필수적입니다.

ORNL 환경과학부의 공동 저자이자 광합성 전문가이자 저명한 연구원인 리안홍 구는 이 프로젝트의 중엽 전도도 모델을 개발하는 데 도움을 줬습니다. 이 모델은 잎에서의 OCS 확산을 수치적으로 표현하고 OCS 확산과 광합성 간의 연관성을 설명합니다.

"식물이 매년 얼마나 많은 CO 2를 고정하는지 알아내는 것은 과학자들이 한동안 연구해 온 수수께끼입니다." 구는 말했다. "연간 120페타그램이라는 원래 추정치는 1980년대에 확립되었고, 우리가 새로운 접근 방식을 알아내려고 노력하면서 그대로 유지되었습니다. 그 초기 육상 탄소 흡수가 지구의 탄소 순환에 대한 우리의 나머지 표현에 영향을 미치기 때문에 글로벌 GPP를 잘 파악하는 것이 중요합니다."

"우리는 탄소 순환의 기본적 과정이 대규모 모델에서 적절하게 표현되도록 해야 합니다." 구는 덧붙여 말했습니다. "지구 규모의 시뮬레이션이 잘 작동하려면 작업 과정에 대한 최상의 이해를 표현해야 합니다. 이 연구는 확실한 숫자를 제공하는 측면에서 큰 진전을 나타냅니다."

구는 열대 우림이 이전 추정치와 새로운 수치 사이의 가장 큰 차이를 차지했으며, 이는 지상 측정을 통해 입증되었다고 말했습니다. 이 발견은 열대 우림이 위성 데이터를 사용하여 이전에 추정한 것보다 더 중요한 자연적 탄소 흡수원임을 시사합니다.

미래의 기후 변화를 예측하려면, 특히 나무에 바이오매스가 많이 축적된 숲에 얼마나 많은 탄소가 저장될 수 있는지 이해하는 것이 필수적입니다.

ORNL의 기업 펠로우이자 지구 시스템 과학 섹션 책임자인 피터 손튼은 "신뢰할 수 있는 글로벌 규모의 관측을 통해 GPP 추정치를 확정하는 것은 대기 중 미래 CO2에 대한 예측을 개선 하고 글로벌 기후에 미치는 결과를 개선하는 데 중요한 단계"라고 말했습니다.

이 연구의 결과는 광합성의 모델 표현에 중엽 전도도와 같은 핵심 프로세스를 포함하는 것의 중요성을 지적합니다. 열대 지방의 DOE 차세대 생태계 실험은 기후 변화에 대한 열대 우림 탄소 순환 반응의 모델 예측을 발전시키는 것을 목표로 합니다. 이러한 결과는 열대 우림 GPP 예측의 불확실성을 줄일 새로운 모델 개발에 정보를 제공할 수 있습니다.

코넬 대학의 통합식물과학부 외에도 이 프로젝트에는 바게닝겐 대학과 네덜란드 연구소, 카네기 과학 연구소, 콜로라도 주립 대학, 캘리포니아 대학 산타크루즈와 NASA 제트추진 연구소가 협력했습니다.

이 연구는 코넬 대학, 국립과학재단, ORNL TES-SFA의 지원을 받았으며, DOE 과학국 생물 및 환경 연구 프로그램의 후원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241021145729.htm