درختان در آب‌وهوی گرم‌تر به جای جذب کربن، گاز کربن دی‌اکسید آزاد می‌کنند
محققان دانشگاه پنیو استیتیو کشف کرده‌اند که با افزایش دما و خشکی، درختان به جای جذب کربن دی‌اکسید از اتمسفر، آن را با نرخ دو برابر به هوا بازمی‌گردانند. این پدیده که تنفس نوری نام دارد، در دمای بالا‌تر از ۲۰ درجه سانتی‌گراد آغاز شده و با گرمایش بیش‌تر تشدید می‌شود.
استادیار علوم زمین مکس لوید، نویسنده اصلی مطالعه منتشرشده در آکادمی ملی علوم آمریکا، توضیح داد درختان در شرایط تنش حرارتی و خشکی، به‌جای انجام فتوسنتز، سرفه می‌کنند و کربن دی‌اکسید بیش از حد آزاد می‌کنند. تیم تحقیقاتی با تحلیل داده‌های جهانی بافت چوب ۳۰ نمونه درخت از اقلیم‌های مختلف، این الگوی جهانی را تأیید کرد.
تنفس نوری و تأثیر بر چرخه کربن
در شرایط طبیعی، گیا‌هان از طریق فتوسنتز کربن دی‌اکسید را جذب و اکسیژن آزاد می‌کنند. اما وقتی دما بالا می‌رود، آنزیم روبیسکو به‌جای کربن دی‌اکسید، اکسیژن را تثبیت می‌کند و فرآیند فتورسپیریشن (تنفس نوری) آغاز می‌شود که در آن کربن ذخیره‌شده مجددا به اتمسفر برمی‌گردد. نتایج نشان می‌دهد در آب‌وهوی گرم و خشک، نرخ این فرآیند دو برابر شرایط مرطوب و خنک است.
این نتایج باور رایج درباره نقش گیا‌هان در جبران ردپای کربن بشر را چالش می‌زند و بینش جدیدی درباره سازگاری گیا‌هان با تغییرات اقلیمی ارائه می‌دهد. مهم‌تر از همه، محققان تأکید کردند که با گرمایش آبوهوا، گیا‌هان کمتر می‌توانند کربن دی‌اکسید را از جو بیرون بکشند و برای خنک‌سازی سیاره ذخیره کنند.
لوید گفت ما این چرخه الزامی را از اعتدال خارج کرده‌ایم. گیا‌هان و آبوهوا به‌طور جدایی‌نا‌پذیری به‌هم مرتبط هستند. بزرگ‌ترین جاذب کربن دی‌اکسید از جو، موجودات فتوسنتزکننده هستند؛ بنابراین تغییرات کوچک در عملکردشان تأثیرات گسترده‌ای بر ترکیب اتمسفر دارد.
اندازه‌گیری مقدار جذب کربن دی‌اکسید
به برآورد وزارت انرژی آمریکا، گیا‌هان در حال حاضر حدود ۲۵ درصد از انتشار‌های انسانی کربن دی‌اکسید را جذب می‌کنند. اما این سهم پیش‌بینی می‌شود در آینده با ادامه گرمایش و کم‌آبی به شدت کاهش یابد.
لوید افزود هنگام پیش‌بینی آینده اقلیم، مدل‌ها فرض می‌کنند افزایش کربن دی‌اکسید برای گیا‌هان مفید است، چون مولکول‌های بیش‌تری برای تنفس در دسترس است. اما ما نشان دادیم یک مبادله وجود دارد که مدل‌های رایج آن را نادیده می‌گیرند جهان گرم‌تر می‌شود و گیا‌هان کمتر قادر خواهند بود کربن را تثبیت کنند.
در این مطالعه، محققان دریافتند که تنوع ایزوتوپی در گروه‌های متوکسیل چوب، به عنوان ردیابی‌کننده تنفس نوری در درختان عمل می‌کند. به همین دلیل، سطح جرم ایزوتوپ متوکسیل در نمونه‌های چوبی نزدیک به ۳۰ نوع درخت از سراسر جهان مورد تحلیل قرار گرفت تا روند فتورسپیریشن رصد شود.
پیش از این، نرخ تنفس نوری تنها با استفاده از گیا‌هان زنده یا نمونه‌های آزمایشگاه‌ی محاسبه می‌شد که کاربست محدود داشت. اکنون با تأیید صحت روش چوب، محققان ابزاری قدرتمند برای پیش‌بینی تنفس درختان در آینده و درک عملکرد آن‌ها در اقلیم‌های گذشته دارند.
پیش‌بینی تنفس درختان در گذشته و آینده
مقدار کربن دی‌اکسید در جو اکنون بیش از هر زمان دیگری در ۳.۶ می‌لیون سال گذشته است، بر اساس گزارش اداره ملی اقیانوس و هوا‌شناسی.
تیم تحقیقاتی اکنون قصد دارد با بررسی چوب‌های فسیل‌شده تا ده‌ها می‌لیون سال پیش، نرخ تنفس نوری در دوره‌های گرمای زمین‌شناختی را باز‌سازی کند. لوید می‌گوید من زمین‌شناس هستم و در گذشته کار می‌کنم. اگر بخواهیم بفهمیم این چرخه در اقلیمی بسیار متفاوت از امروز چگونه کار می‌کرد، نمی‌توانیم از گیا‌هان زنده استفاده کنیم؛ باید می‌لیون‌ها سال به عقب برگردیم تا آینده را بهتر پیش‌بینی کنیم.
منبع دیجیاتو
