同位素证据表明在最后一次冰河时期光呼吸作用增强

《Nature Geoscience》：Isotopic evidence for elevated photorespiration during the last glacial period

末次冰期北美洲树木光呼吸增强，通过甲氧基聚类同位素分析发现其光呼吸率高于现代同类树木及高纬度当代树木，模型显示6℃降温幅度内暖地光呼吸加剧，支持冰期大气CO2负反馈调节假说。

　　

摘要

低浓度的大气二氧化碳被认为会抑制陆地植物的生产力，部分原因是它促进了光呼吸作用——即光照下的C₃植物会吸收分子氧并释放二氧化碳。这种机制可能作为一种负反馈机制，限制冰川时期大气中二氧化碳浓度的下降。然而，较低的冰川温度会抑制光呼吸作用，从而可能抵消这种反馈效应。在这里，我们通过使用基于木材甲氧基团同位素组成的光呼吸速率替代指标（该指标已在现代和近期树木中得到验证）来研究北美洲上一个冰川时期的亚化石树木样本，以验证“冰川时期陆地植物的光呼吸作用更为活跃”的假设。研究发现，在大部分无冰的北美洲地区，上一个冰川时期的树木比同一地区的现代树木以及高纬度地区的当代树木具有更强的光呼吸作用。我们通过建立一个关于温度、大气二氧化碳浓度和光呼吸作用之间的模型关系来解释这些差异，该模型表明，在冰川时期，光呼吸作用主要在温度下降幅度不超过6°C的温暖生长环境中增强。这支持了这样一种假设：即通过增加光呼吸作用并限制陆地植物的生产力，负反馈机制调节着大气中的二氧化碳浓度。