درختان با گرم‌شدن آب‌و‌هوا برای تنفس تلاش می‌کنند

محققان اخیراً دریافته‌اند که درختان در تلاش می باشند تا کربن دی‌اکسید آب‌وهوای گرم‌تر و خشک‌تر را جدا کنند. یعنی دیگر نمی توانند به‌گفتن راه‌حلی برای جبران ردپای کربن بشریت عمل کنند؛ چون سیاره هم چنان درحال گرم‌شدن‌ است.

«مکس لوید»، استادیار تحقیقات علوم زمین در ایالت پن و نویسنده مهم این مطالعه که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم انتشار شده است، او گفت:

«ما دریافتیم که درختان در آب‌وهوای گرم‌تر و خشک‌تر اساساً به‌جای تنفس هوا، سرفه می‌کنند! آنها کربن دی‌اکسید را زیاد تر از درختانی که در شرایط خنک‌تر و مرطوب‌تر قرار دارند به جو ارسال می‌کنند.»

تنفس نوری

درختان از طریق فرآیند فتوسنتز، کربن دی‌اکسید را از جو حذف می‌کنند تا تاثییر جدیدی تشکیل کنند. بااین‌حال، در شرایط تنش‌زا، درختان کربن دی‌اکسید را به اتمسفر بازمی‌گردانند؛ فرآیندی که «تنفس نوری» (فتورسپیریشن) نامیده‌ می‌بشود.

با تجزیه‌وتحلیل داده‌های جهانی از بافت درختان، تیم تحقیقاتی نشان داد که مقدار تنفس نوری در آب‌و‌هوای گرم‌تر دوبرابر زیاد تر است. آنها دریافتند که اغاز این عکس العمل در آب‌وهوای نیمه گرمسیری وقتی اغاز می‌بشود که میانگین دمای روز از نزدیک به ۶۸ درجه فارنهایت فراتر رود و با افزایش زیاد تر دما بدتر می‌بشود.

این نتایج یک باور گسترده درمورد نقش گیاهان در پشتیبانی به حذف یا منفعت گیری از کربن حاضر در جو را پیچیده می‌کند و بینش جدیدی درمورد چگونگی سازگاری گیاهان با تغییرات آب‌وهوایی اراعه می‌دهد.

مهم‌تر از همه، محققان خاطرنشان کردند که با گرم‌شدن‌ آب‌و‌هوا، گیاهان کمتر می‌توانند کربن دی‌اکسید را از جو بیرون بکشند و کربن را برای پشتیبانی به خنک‌شدن‌ سیاره را جذب کنند.

لوید او گفت: «ما این چرخه الزامی را از اعتدال خارج کرده‌ایم. گیاهان و آب‌وهوا به‌طور جدایی‌ناپذیری به‌هم مرتبط می باشند. بزرگ‌ترین جاذب کربن دی‌اکسید از جو ما هم موجودات فتوسنتزکننده می باشند. به این علت این یک مهم بزرگ در ترکیب جو است و تغییرات کوچک تاثییر بسیاری دارند.»

اندازه‌گیری مقدار جذب کربن دی‌اکسید

به حرف های وزارت انرژی ایالات‌متحده، گیاهان اکنون سالانه نزدیک به ۲۵ درصد از کربن دی‌اکسید منتشرشده از فعالیت‌های انسانی را جذب می‌کنند. اما این درصد به گمان زیادً در آینده با گرم‌شدن‌ آب‌وهوا افت می‌یابد؛ به‌خصوص اگر آب کمیاب‌تر باشد.

لوید او گفت: «هنگامی به آینده آب‌وهوا فکر می‌کنیم، پیش‌بینی می‌کنیم که کربن دی‌اکسید بالا می‌رود. این اتفاق در تئوری برای گیاهان خوب است، چون ناظر افزایش مولکول‌هایی می باشند که در آن تنفس می‌کنند. اما ما نشان داده‌ایم که یک مبادله وجود خواهد داشت که برخی مدل‌های رایج آن را در نظر نمی‌گیرند؛ جهان گرم‌تر خواهد شد و گیاهان کمتر قادر خواهند می بود کربن دی‌اکسید را افت دهند.»

در این مطالعه، محققان این چنین دریافتند که تنوع در بسیاری ایزوتوپ‌های خاص بخشی از چوب، به‌نام گروه‌های متوکسیل به‌گفتن ردیاب تنفس نوری در درختان عمل می‌کند. به این علت سطح جرم متوکسیل ایزوتوپ، در مثالهای چوبی از نزدیک به ۳۰ نمونه درخت از انواع آب‌وهوا و شرایط در سراسر جهان مورد مطالعه قرار گرفت تا روال تنفس نوری مشاهده بشود.

قبل‌ از این، نرخ تنفس نوری با منفعت گیری از گیاهان زنده یا مثالهای مرده‌ای که خوب نگه داری شده‌اند و کربوهیدرات‌های ساختاری خود را نگه داری می‌کنند، اندازه‌گیری می‌شد. اما با این روش مطالعه شدت جذب کربن توسط گیاهان تقریباً غیرممکن می بود.

اکنون که این تیم صحت روشی را برای مشاهده مقدار تنفس نوری با منفعت گیری از چوب قبول کرده است، این روش می‌تواند ابزاری برای پیش‌بینی چگونگی تنفس درختان در آینده و نحوه کارکرد آنها در آب‌وهوای قبل به محققان اراعه دهد.

پیش‌بینی تنفس درختان در قبل و آینده!

مقدار کربن دی‌اکسید در جو به‌شدت درحال افزایش است. به حرف های‌ اداره ملی اقیانوسی و جوی، این مقدار اکنون زیاد تر از هر زمان فرد دیگر در ۳.۶ میلیون سال قبل‌ است.

این تیم اکنون برای کشف نرخ تنفس نوری در قبل، تا ده‌ها میلیون سال پیش، از چوب‌های فسیل‌شده‌ منفعت گیری خواهند کرد. این راه حلها به محققان این امکان را می‌دهد که به‌صراحت فرضیه‌های حاضر در رابطه با تحول تأثیر تنفس نوری گیاهان در طول زمان زمین‌شناسی را آزمایش کنند.

لوید او گفت: «من زمین‌شناس هستم، به این علت در قبل کار می‌کنم. اگر ما به سؤالات بزرگ درمورد چگونگی کارکرد این چرخه، وقتی که آب‌وهوا زیاد متفاوت از امروز می بود، علاقه‌مند باشیم، نمی‌توانیم از گیاهان زنده منفعت گیری کنیم. امکان پذیر ناچار باشیم میلیون‌ها سال به عقب برگردیم تا بهتر بفهمیم که آینده ما همانند چه چیزی خواهد شد.»