محققان: درختان با گرم‌شدن آب‌و‌هوا برای تنفس تلاش می‌کنند

محققان اخیراً دریافته‌اند که درختان در تلاش هستند تا کربن را جدا کنند و اکسید هوای گرم‌تر و خشک‌تر را از بین ببرند. یعنی آنها دیگر نمی توانند به عنوان راه حلی برای جبران ردپای کربن بشریت عمل کنند. زیرا کره زمین همچنان در حال گرم شدن است.

ماکس لوید، استادیار پژوهشی علوم زمین در ایالت پن و نویسنده اصلی این مطالعه که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است، گفت:

“ما دریافتیم که درختان در آب و هوای گرم تر و خشک تر، به جای تنفس هوا، اساساً سرفه می کنند! آنها کربن هستند. دیآنها نسبت به درختانی که در شرایط خنک تر و مرطوب تر هستند، اکسید بیشتری به جو می فرستند.

تنفس سبک

درختان از طریق فرآیند فتوسنتز، کربن دی اکسید را از اتمسفر حذف می کنند تا اثر جدیدی ایجاد کنند. با این حال درختان در شرایط استرس زا کربن دی اکسید را به جو برمی گردانند. فرآیندی به نام «تنفس سبک» (فتوسیریشن).

تیم تحقیقاتی با تجزیه و تحلیل داده های جهانی روی بافت درخت دریافتند که نرخ تنفس نوری در آب و هوای گرم دو برابر بیشتر است. آنها دریافتند که آستانه این پاسخ در آب و هوای نیمه گرمسیری زمانی شروع می شود که میانگین دمای روز از حدود ۶۸ درجه فارنهایت فراتر رود و با افزایش بیشتر دما بدتر می شود.

این نتایج یک باور عمومی در مورد نقش گیاهان در کمک به حذف یا استفاده از کربن در جو را به چالش می کشد و بینش جدیدی در مورد چگونگی سازگاری گیاهان با تغییرات آب و هوایی ارائه می دهد.

مهمتر از همه، محققان خاطرنشان کردند که با گرم شدن آب و هوا، گیاهان کمتر قادر به جذب کربن هستند. دی اکسیدها را از جو بیرون می کشند و کربن را جذب می کنند تا به خنک شدن سیاره کمک کنند.

لوید گفت: “ما این چرخه ضروری را از تعادل خارج کرده ایم.” گیاهان و آب و هوا ارتباط جدایی ناپذیری دارند. بزرگترین جاذب کربن دی اکسید از جو ما نیز موجودات فتوسنتز کننده هستند. بنابراین این یک عامل بزرگ در ترکیب جو است و تغییرات کوچک تأثیر زیادی دارد.»

اندازه گیری جذب کربن دی اکسید

به گفته وزارت انرژی ایالات متحده، گیاهان در حال حاضر سالانه حدود ۲۵ درصد کربن را جذب می کنند. اما این درصد احتمالاً در آینده با گرم شدن آب و هوا کاهش خواهد یافت. به خصوص اگر آب کمیاب باشد.

لوید گفت: “وقتی به آینده آب و هوا فکر می کنیم، کربن را پیش بینی می کنیم.” این پدیده در تئوری برای گیاهان خوب است، زیرا آنها شاهد افزایش مولکول هایی هستند که تنفس می کنند. اما ما نشان داده‌ایم که مبادله‌ای وجود خواهد داشت که برخی از مدل‌های رایج آن را در نظر نمی‌گیرند. جهان گرمتر خواهد شد و گیاهان کمتر قادر به جداسازی کربن دیو کاهش اکسید خواهند بود.

در این مطالعه، محققان همچنین دریافتند که تغییرات در فراوانی ایزوتوپ‌های خاص یک جزء چوب، به نام گروه‌های متوکسیل، به عنوان ردیاب تنفس نوری در درختان عمل می‌کند. بنابراین، سطح جرم ایزوتوپ متوکسیل در نمونه های چوبی از حدود ۳۰ نمونه درخت از انواع اقلیم ها و شرایط در سراسر جهان برای مشاهده فرآیند تنفس نوری مورد مطالعه قرار گرفت.

پیش از این، نرخ تنفس نوری با استفاده از گیاهان زنده یا نمونه های مرده به خوبی حفظ شده که کربوهیدرات های ساختاری خود را حفظ می کردند، اندازه گیری می شد. اما با این روش، مطالعه سرعت جذب کربن توسط گیاهان تقریبا غیرممکن بود.

اکنون که این تیم روشی را برای مشاهده نرخ تنفس نوری با استفاده از چوب تأیید کرده است، این روش می‌تواند ابزاری برای پیش‌بینی نحوه تنفس درختان در آینده و عملکرد آنها در آب و هوای گذشته در اختیار محققان قرار دهد.

پیش بینی درختان تنفس در گذشته و آینده!

محتوای کربن دی اکسید در جو به سرعت در حال افزایش است. بر اساس گزارش اداره ملی اقیانوسی و جوی، این میزان در حال حاضر بیشتر از هر زمان دیگری در ۳.۶ میلیون سال گذشته است.

این تیم اکنون از چوب های فسیل شده برای کشف میزان تنفس نوری در گذشته، تا ده ها میلیون سال پیش، استفاده خواهد کرد. این روش‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا به صراحت فرضیه‌های موجود در رابطه با تغییر اثر تنفس نوری گیاهان در طول زمان زمین‌شناسی را آزمایش کنند.

لوید گفت: “من زمین شناس هستم، بنابراین در گذشته کار می کردم.” اگر ما به سوالات بزرگ در مورد چگونگی عملکرد این چرخه در زمانی که آب و هوا بسیار متفاوت از امروز بود علاقه مند هستیم، نمی توانیم از گیاهان زنده استفاده کنیم. شاید مجبور باشیم میلیون ها سال به عقب برگردیم تا بهتر بفهمیم آینده ما چگونه خواهد بود.»

منبع: دیجیاتو