La fotosíntesis de las plantas se mantuvo estable durante cientos de años antes de la revolución industrial. pero creció rápidamente en el siglo XX, según una nueva investigación publicada hoy en Naturaleza .

"Prácticamente toda la vida en nuestro planeta depende de la fotosíntesis, "dijo el profesor de UC Merced Elliott Campbell, quien dirigió la investigación. "Controlar el crecimiento global de las plantas debería ser un objetivo central para la raza humana".

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas utilizan la luz solar para convertir el dióxido de carbono (CO2) en carbohidratos para impulsar su crecimiento y otras actividades.

Todavía, los investigadores carecen de una imagen clara de las tendencias globales en la fotosíntesis durante los últimos siglos. Algunas actividades humanas pueden haber estimulado el crecimiento de las plantas, mientras que otros podrían haber obstaculizado la fotosíntesis. Los resultados contradictorios de diferentes experimentos han avivado el debate científico durante años.

Pero quizás no por mucho tiempo. Campbell y un interdisciplinario, Un equipo internacional de científicos descubrió un registro químico de la fotosíntesis global que abarca cientos de años.

"Los estudios anteriores cubrieron áreas físicas pequeñas o períodos cortos de tiempo, ", Dijo Campbell." Nos propusimos encontrar un récord a largo plazo para todo el planeta ".

Los investigadores estiman que la suma de toda la fotosíntesis de las plantas en la Tierra creció en un 30 por ciento sobre el récord de 200 años que capturaron.

"Los estudios ya han demostrado cambios sin precedentes en el clima y los gases de efecto invernadero durante la era industrial, ", Dijo Campbell." Ahora tenemos evidencia de que también hay un cambio fundamental en las plantas de la Tierra ".

El efecto neto

La investigación no identificó la causa del aumento de la fotosíntesis, pero los modelos informáticos han mostrado varios procesos que podrían, juntos, crear un cambio tan grande en el crecimiento global de las plantas.

Los principales candidatos son los niveles crecientes de CO2 atmosférico, resultado de las emisiones de las actividades humanas; temporadas de crecimiento más largas, resultado del cambio climático causado por las emisiones de CO2; y contaminación por nitrógeno, otro resultado de la quema de combustibles fósiles y la agricultura.

Las actividades humanas que subyacen al crecimiento en la fotosíntesis tienen consecuencias tanto positivas como negativas.

"El aumento del nivel de CO2 estimula el rendimiento de los cultivos, "dijo Campbell, que está en la Escuela de Ingeniería y el Instituto de Investigación de Sierra Nevada. "Pero también beneficia a las malezas y a las especies invasoras. Lo más importante es que Las emisiones de CO2 provocan el cambio climático, lo que aumentará las inundaciones de las ciudades costeras, condiciones climáticas extremas y acidificación de los océanos ".

Otro efecto del aumento de la fotosíntesis es que puede hacer que las plantas eliminen el CO2 del aire y lo almacenen en los ecosistemas. Desafortunadamente, Las emisiones de CO2 de la quema de combustibles fósiles superan cualquier absorción por parte de las plantas.

"El aumento de la fotosíntesis no ha sido lo suficientemente grande como para compensar la quema de combustibles fósiles, "dijo el coautor del artículo Joe Berry, de la Carnegie Institution for Science. "Los frenos de la naturaleza ya se han visto abrumados. Así que ahora depende de nosotros descubrir cómo reducir la concentración de CO2 en la atmósfera".

Secretos en la nieve

Los investigadores descubrieron el registro de la fotosíntesis global al analizar los datos de nieve antártica capturados por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).

Los gases atrapados en diferentes capas de nieve antártica permiten a los científicos estudiar las atmósferas globales del pasado. La clave fue encontrar un gas almacenado en el hielo que proporciona un registro del crecimiento de las plantas de la Tierra.

Estudios anteriores han encontrado que el sulfuro de carbonilo (COS) cumple esta función. COS es un primo del CO2, y las plantas eliminan el COS del aire a través de un proceso que está relacionado con la forma en que absorben el CO2.

Si bien la fotosíntesis está estrechamente relacionada con el nivel de COS atmosférico, otros procesos en los océanos, Los ecosistemas y la industria también pueden cambiar el nivel de COS.

Para dar cuenta de todos estos procesos, Campbell coordinó el análisis entre los miembros del equipo de investigación, incluido Ulli Seibt de UCLA; Steve Smith del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico; Steve Montzka de NOAA; Thomas Launois del 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; y Marko Laine del Instituto Meteorológico de Finlandia. Su trabajo fue financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. NOAA, la Academia de Finlandia, H2020 y el Consejo Europeo de Investigación.

Investigación futura, los investigadores dijeron, incluirá el estudio de los cambios actuales en la fotosíntesis utilizando las mediciones de COS en curso realizadas por NOAA.

"Parte de la predicción del estado futuro de nuestra atmósfera depende de la comprensión de los mecanismos naturales y de cómo cambian con el tiempo, "dijo Montzka, químico investigador de la NOAA. "Estamos haciendo mediciones y observaciones, y si no continuamos haciéndolo, no tendremos la información fundamental necesaria para responder preguntas importantes relacionadas con los cambios atmosféricos futuros ".

Chris Field, un científico del clima de la Universidad de Stanford que no participó en el estudio, dijo que los nuevos resultados "proporcionan otra línea de evidencia que confirma la naturaleza dinámica de los ecosistemas de la Tierra y la gran magnitud de los cambios causados ​​por las acciones humanas".