La fotosíntesis en la Tierra está regulada por la fenología de las plantas (cómo interactúan los ciclos de vida de las plantas con el clima) y las condiciones ambientales. ambos cambiaron sustancialmente en las últimas décadas. A diferencia de la fotosíntesis de principios de temporada, que es impulsada principalmente por el calentamiento de las temperaturas o el inicio de la temporada de lluvias, La fotosíntesis tardía puede verse limitada por varios factores, como el ciclo de vida de las plantas y la radiación, y sus mecanismos subyacentes son menos conocidos. La fotosíntesis de la tierra al final de la temporada contribuye en gran medida a la fijación total anual de carbono y es sensible al clima. Los científicos generalmente están de acuerdo en que la limitación de la temperatura en la fotosíntesis al final de la temporada se aliviará con el calentamiento, pero los efectos de la disponibilidad de agua son muy inciertos.

Un nuevo estudio de Columbia Engineering muestra que el aumento del estrés hídrico (mayor frecuencia de sequía debido a temperaturas más altas, va a restringir el ciclo fenológico:en efecto, cerrando la fotosíntesis, generará una menor absorción de carbono al final de la temporada, contribuyendo así al aumento del calentamiento global. Los investigadores utilizaron tanto datos de teledetección como observaciones in situ para analizar las limitaciones de temperatura y agua al final de la fecha de la fotosíntesis. Descubrieron que la limitación del agua en la fotosíntesis al final de la temporada está regulada tanto por el agua del suelo como por la temperatura media anual. Los modelos del sistema terrestre han predicho el calentamiento y la sequedad del suelo en la mayor parte de la superficie terrestre mediante, por lo que está claro que la disponibilidad de agua será cada vez más importante como factor limitante para la fotosíntesis y la absorción de carbono al final de la temporada.

"Queríamos entender cuál es el factor determinante de la fotosíntesis de las plantas durante la última temporada de crecimiento, y cómo cambiará en el futuro, "dice Pierre Gentine, profesor asociado de ingeniería ambiental y de la tierra y afiliado al Earth Institute, quien dirigió el estudio publicado hoy en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . "Nuestro estudio es un muy buen ejemplo de cómo los avances en las tecnologías de teledetección se pueden utilizar para resolver cuestiones de larga duración como ésta".

El equipo utilizó tanto el aprendizaje automático como la teledetección para generar un nuevo conjunto de datos para mapear la fotosíntesis global de plantas. Encontraron un patrón espacial contrastante de limitaciones de temperatura y agua en la fotosíntesis al final de la temporada de crecimiento. El umbral que los separa fue determinado por el equilibrio entre la disponibilidad de energía y el suministro de agua del suelo. La precipitación y la temperatura tuvieron impactos importantes pero opuestos en el final de la fotosíntesis de la temporada de crecimiento para los ecosistemas en diferentes lugares:si la fotosíntesis de las plantas en algunas áreas está limitada por la precipitación (relación positiva con la precipitación), es probable que la temperatura tenga un efecto negativo, y viceversa.

"Somos los primeros en demostrar que el equilibrio entre el agua del suelo y la entrada de energía en el ecosistema determina si el sistema está limitado por la precipitación o por la temperatura, "dice el autor principal del estudio, Yao Zhang, ex investigador postdoctorado en Gentine y ahora investigador postdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. "A medida que disminuye la limitación de temperatura, se necesita más agua en el suelo para soportar una mayor actividad de la vegetación, especialmente durante la última temporada de crecimiento. Los modelos CMIP5 proyectan el calentamiento y el secado futuros, especialmente durante el final de la temporada, ambos deberían expandir aún más las regiones con agua limitada, provocando grandes variaciones y posibles disminuciones en la fotosíntesis ".

El estudio se titula "Limitación de humedad reforzada grande y proyectada en la fotosíntesis de final de temporada".