Новое понимание углеродного цикла: ученые выяснили, что корни растений поглощают углекислый газ

Для проведения исследования ученые задействовали усовершенствованную экспериментальную установку, оснащенную герметичными камерами для изолированного содержания надземной и подземной частей растений кукурузы, а также высокоточными датчиками CO₂, которые обеспечивают мониторинг газовых потоков в режиме реального времени. Благодаря строгому контролю условий окружающей среды и изоляции динамики углеродного обмена в системе «почва — растение — атмосфера» авторы работы получили уникальный массив данных о влиянии внешних факторов на распределение углерода в растениях. Эксперимент, в котором участвовали 19 растений, продолжался в течение 40 дней. Результаты исследования опубликованы в журнале Carbon Research.

Оказалось, что корни и листья работают в противофазе: когда листья ночью прекращают фотосинтез и выделяют CO₂, корни, наоборот, начинают активно поглощать углекислый газ из почвы. Ученые предполагают, что это может быть дополнительным механизмом получения углерода, помогающим растениям адаптироваться к изменениям климата.

Исследователи также провели эксперимент с удобрениями. Вопреки ожиданиям, азотные подкормки не усилили фотосинтез, а наоборот — снизили дневное поглощение CO₂. При этом ночное дыхание растений усилилось. Это похоже на метаболический компромисс: растение так активно тратит энергию на усвоение азота, что ему не хватает сил на поглощение углерода.

Третий эксперимент показал, что интенсивность света влияет на «энергобаланс» растений. При увеличении освещенности растения продолжали «работать» даже после выключения света — выделение CO₂ начиналось только через 80 минут. Получается, растения накапливают энергию впрок, словно органические батарейки.

Эти открытия меняют понимание углеродного обмена у растений и могут привести к пересмотру сельскохозяйственных практик — от стратегии внесения удобрений до режимов освещения в теплицах.

Исследование уже оценили зарубежные коллеги. Ученые Шэньянского сельскохозяйственного университета Китая в информационном издании Mirage News заявили, что открытие имеет фундаментальный характер. По мнению специалистов, оно буквально «переписывает учебники» и заставляет по-новому взглянуть на глобальный углеродный цикл.

Ранее, на протяжении десятилетий, корни растений считались чистым источником (продуцентом) CO₂, однако теперь они предстают в новой роли — его поглотителей. Наблюдать этот процесс в режиме реального времени позволила экспериментальная установка, самостоятельно разработанная сотрудниками университета.

Американская ассоциация содействия развитию науки AAAS отметила, что команда КБГУ совершила прорыв в фундаментальных биологических парадигмах. По их словам, исследование имеет важное значение, в том числе для климатических моделей, требующих теперь учета корневого углеродного питания.

​Международные эксперты оценили исследование Центра декарбонизации АПК и региональной экономики КБГУ, отметив, что центр демонстрирует инженерную изобретательность, которая сочетается с экологическим подходом для решения глобальных проблем. Даже целенаправленные региональные исследования могут приводить к открытиям мирового значения, а инновационные эксперименты сохраняют свою актуальность при изучении даже самых, казалось бы, исследованных биологических систем.