محققان اخیراً کشف کرده‌اند که درختان تلاش می‌کنند کربن را جدا کرده و اکسیدها را از هوای گرمتر و خشک‌تر حذف کنند. این بدان معناست که آنها دیگر نمی توانند به عنوان راه حلی برای جبران ردپای کربن بشریت عمل کنند. زیرا کره زمین همچنان در حال گرم شدن است.
مکس لوید، استادیار پژوهشی علوم زمین در دانشگاه ایالتی پن و نویسنده اصلی این مطالعه منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم، گفت:
“ما دریافتیم که در آب و هوای گرمتر و خشک تر، درختان به جای تنفس هوا سرفه می کنند!” آنها کربن هستند. دیآنها نسبت به درختانی که در شرایط خنک تر و مرطوب تر هستند، اکسید بیشتری در جو آزاد می کنند.
تنفس آسان
به گزارش دیجیاتو، درختان از طریق فرآیند فتوسنتز کربن را مصرف می کنند و اکسید را از جو حذف می کنند و اثر جدیدی ایجاد می کنند. با این حال، در شرایط استرس زا، درختان کربن تولید می کنند و اکسید را دوباره به جو آزاد می کنند. فرآیندی به نام “تنفس سبک” (فتوسیراسیون).
با تجزیه و تحلیل داده های جهانی روی بافت درخت، تیم تحقیقاتی دریافتند که نرخ تنفس نوری در آب و هوای گرم دو برابر بیشتر است. آنها دریافتند که در آب و هوای نیمه گرمسیری، آستانه این واکنش زمانی شروع می شود که میانگین دمای روزانه از حدود 68 درجه فارنهایت فراتر رود و با ادامه افزایش دما بدتر می شود.
این نتایج یک فرضیه گسترده در مورد نقش گیاهان در حذف یا استفاده از کربن از 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 دریافتند که با گرم شدن آب و هوا، گیاهان کمتر قادر به اتصال کربن می شوند. 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 مهم را از تعادل خارج کرده ایم.” گیاهان و آب و هوا ارتباط جدایی ناپذیری دارند. بزرگترین جاذب کربن و اکسیدهای جو ما نیز موجودات فتوسنتز کننده هستند. بنابراین این یک عامل بزرگ در ترکیب جو است و تغییرات کوچک تأثیرات بزرگی دارد.»
اندازه گیری جذب کربن و اکسید
به گفته وزارت انرژی ایالات متحده، گیاهان در حال حاضر سالانه حدود 25 درصد کربن را با جذب اکسید آزاد شده توسط فعالیت های انسانی جذب می کنند. با این حال، این درصد احتمالاً در آینده با گرم شدن آب و هوا کاهش خواهد یافت. به خصوص زمانی که آب کمیاب است.
لوید گفت: «وقتی به آینده آب و هوا فکر می کنیم، کربن را پیش بینی می کنیم.» اکسید در حال افزایش است. این پدیده از نظر تئوری برای گیاهان خوب است زیرا مولکول‌هایی که تنفس می‌کنند افزایش می‌یابد. اما نشان داده‌ایم که مبادله‌ای وجود خواهد داشت که برخی از مدل‌های رایج آن را در نظر نمی‌گیرند. جهان در حال گرمتر شدن است و گیاهان کمتر قادر به جداسازی کربن و کاهش اکسید خواهند بود.
در این مطالعه، محققان همچنین دریافتند که تنوع در فراوانی ایزوتوپ‌های خاص بخشی از چوب گروه های متوکسیل به عنوان یک آشکارساز تنفس نوری در درختان عمل می کند. بنابراین، محتوای جرمی ایزوتوپ متوکسی در نمونه‌های چوب از حدود 30 نمونه درخت از تمام اقلیم‌ها و شرایط در سراسر جهان برای مشاهده فرآیند تنفس نوری مورد بررسی 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. با این حال، با استفاده از این روش، مطالعه میزان جذب کربن توسط گیاهان تقریبا غیرممکن بود.
اکنون که تیم روشی را برای مشاهده نرخ تنفس نوری با استفاده از چوب تأیید کرده است، این روش می‌تواند ابزاری برای پیش‌بینی راه فراهم کند. نفس كشيدن به محققان درختان آینده را پیشنهاد دهید و نشان دهید که چگونه در آب و هوای گذشته رفتار خواهند کرد.
پیش بینی درختان تنفس در گذشته و آینده!
محتوای کربن و محتوای اکسید 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 3.6 میلیون سال گذشته است.
این تیم اکنون از چوب سنگ‌شده برای مطالعه میزان تنفس نوری در گذشته، تا ده‌ها میلیون سال پیش، استفاده خواهد کرد. این روش‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا به صراحت فرضیه‌های موجود در مورد تأثیرات متغیر تنفس نوری گیاهان در طول زمان زمین‌شناسی را آزمایش کنند.
لوید گفت: «من یک 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 لازم باشد میلیون‌ها سال به عقب برگردیم تا بهتر بفهمیم آینده ما چگونه خواهد بود.»