درختان برای آزاد کردن دی اکسید کربن (CO2) در آب و هوای گرمتر و خشک تر، به این معنی که بر اساس مطالعه جدیدی که توسط محققان ایالت ایالت پن انجام شده است، با ادامه گرم شدن سیاره زمین، ممکن است دیگر به عنوان راه حلی برای جبران ردپای کربن بشریت عمل نکنند.
مکس لوید، استادیار علوم زمین در ایالت پن و نویسنده اصلی این مطالعه که اخیراً در نشریه منتشر شد، گفت: «ما دریافتیم که درختان در آب‌وهوای گرمتر و خشک‌تر اساساً به جای نفس کشیدن سرفه می‌کنند. مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم. “آنها CO ارسال می کنند2 خیلی بیشتر از درختان در شرایط خنک تر و مرطوب تر به اتمسفر باز می گردند.”
درختان از طریق فرآیند فتوسنتز CO را حذف می کنند2 از جو برای تولید رشد جدید. با این حال، در شرایط استرس زا، درختان CO را آزاد می کنند2 بازگشت به جو، فرآیندی به نام تنفس نوری. با تجزیه و تحلیل مجموعه داده های جهانی از بافت درخت، تیم تحقیقاتی نشان داد که میزان تنفس نوری در آب و هوای گرمتر، به ویژه زمانی که آب محدود است، تا دو برابر بیشتر است. آنها دریافتند که آستانه این پاسخ در آب و هوای نیمه گرمسیری زمانی شروع به عبور از میانگین دمای روزانه از حدود 68 درجه فارنهایت می کند و با افزایش دما بدتر می شود.
نتایج این باور عمومی را در مورد نقش گیاهان در کمک به جداسازی یا استفاده از کربن از جو پیچیده می کند و بینش جدیدی را در مورد چگونگی سازگاری گیاهان با تغییرات آب و هوایی ارائه می دهد. نکته مهم این است که محققان خاطرنشان می کنند که با گرم شدن آب و هوا، یافته های آنها نشان می دهد که گیاهان ممکن است کمتر قادر به جداسازی CO2 باشند.2 خارج از جو و جذب کربن مورد نیاز برای کمک به خنک کردن سیاره.
لوید گفت: “ما آن چرخه اساسی را از تعادل خارج کرده ایم.” “گیاهان و آب و هوا به طور جدایی ناپذیری به هم مرتبط هستند. بیشترین کاهش CO2 جو ما موجودات فتوسنتزی هستند. این یک دکمه بزرگ در ترکیب اتمسفر است، بنابراین به این معنی است که تغییرات کوچک تأثیر زیادی دارد.”
گیاهان در حال حاضر حدود 25 درصد CO2 را جذب می کنند2 به گفته وزارت انرژی ایالات متحده، هر ساله توسط فعالیت های انسانی منتشر می شود، اما این میزان احتمالاً در آینده با گرم شدن آب و هوا کاهش می یابد، به خصوص اگر آب کمیاب شود.
وقتی به آینده آب و هوا فکر می کنیم، پیش بینی می کنیم که CO2 لوید گفت: “اما ما نشان داده‌ایم که مبادله‌ای وجود خواهد داشت که برخی از مدل‌های رایج آن را در نظر نمی‌گیرند.” جهان گرمتر خواهد شد، به این معنی که گیاهان کمتر قادر به جذب این دی اکسید کربن خواهند بود2“
در این مطالعه، محققان دریافتند که تغییرات در فراوانی ایزوتوپ‌های خاص بخشی از چوب، به نام گروه‌های متوکسیل، به عنوان شاخص تنفس نوری در درختان عمل می‌کند. لوید توضیح داد که می توانید ایزوتوپ ها را به عنوان انواع اتم ها در نظر بگیرید. همانطور که می‌توانید بستنی وانیلی و شکلاتی داشته باشید، اتم‌ها نیز می‌توانند ایزوتوپ‌های متفاوتی با «طعم‌های» منحصربه‌فرد خود داشته باشند، زیرا جرم آنها متفاوت است. این تیم سطوح “طعم” متوکسیل ایزوتوپ را در نمونه های چوبی از حدود 30 نمونه درخت از اقلیم ها و شرایط مختلف در سراسر جهان بررسی کردند تا روند تنفس نوری را مشاهده کنند. این نمونه ها از آرشیو دانشگاه کالیفرنیا برکلی که شامل صدها نمونه چوب جمع آوری شده در دهه های 1930 و 1940 است، آمده است.
این پایگاه داده در ابتدا برای آموزش جنگل‌بانان برای شناسایی درختان از مکان‌های مختلف در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفت، بنابراین ما آن را تغییر کاربری دادیم تا اساساً آن جنگل‌ها را بازسازی کنیم تا ببینیم چقدر CO2 را جذب می‌کنند.2لوید گفت.
تا کنون، نرخ تنفس نوری را فقط می‌توان در زمان واقعی با استفاده از گیاهان زنده یا نمونه‌های مرده به خوبی حفظ شده که کربوهیدرات‌های ساختاری را حفظ می‌کردند، اندازه‌گیری کرد، که به این معنی بود که مطالعه سرعت جذب کربن در مقیاس یا در گذشته توسط گیاهان تقریبا غیرممکن بود. توضیح داد.
اکنون که این تیم روشی را برای نظارت بر میزان تنفس نوری با استفاده از درخت تأیید کرده است، او گفت این روش می‌تواند ابزاری را برای پیش‌بینی درختان در آینده و چگونگی عملکرد آنها در گذشته به محققان ارائه دهد. .
مقدار دی اکسید کربن در جو به سرعت در حال افزایش است. به گفته اداره ملی اقیانوسی و جوی، در حال حاضر بزرگتر از هر زمان دیگری در 3.6 میلیون سال گذشته است. اما لوید توضیح داد که این دوره از نظر زمان زمین شناسی نسبتاً جدید است.
این تیم اکنون برای آشکار کردن نرخ تنفس نوری در گذشته باستان، تا ده‌ها میلیون سال پیش، با استفاده از چوب فسیل‌شده کار خواهد کرد. این روش‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا به صراحت فرضیه‌های موجود در مورد تغییر تأثیر تنفس نوری گیاهان بر اقلیم در طول زمان زمین‌شناسی را آزمایش کنند.
لوید گفت: “من زمین شناس هستم، در گذشته کار می کنم.” بنابراین اگر ما به این سؤالات 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.”
سایر نویسندگان مقاله عبارتند از: ربکا ای. استین، دانیل ا. ریچارد اس. بارکلی و اسکات ال وینگ از موزه ملی تاریخ طبیعی اسمیتسونیان و دیوید دبلیو استال از دانشگاه آرکانزاس.
این کار تا حدی توسط مؤسسه آگورون، بنیاد Heising-Simons و بنیاد ملی علوم ایالات متحده تأمین مالی شد.
