محققان اخیراً کشف کرده‌اند که درختان برای جدا ، دی اکسید کربن از آب و هوای گرمتر و خشک‌تر تلاش می‌کنند. این بدان معناست که دیگر نمی تواند به عنوان راه حلی برای جبران ردپای کربن بشریت باشد. زیرا کره زمین همچنان در حال گرم شدن است.

ماکس لوید، استادیار علوم زمین در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و نویسنده اصلی این مطالعه که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است، گفت:

ما متوجه شدیم که درختان در آب و هوای گرمتر و خشک تر، اساساً به جای تنفس هوا سرفه می کنند!» «آنها نسبت به درختان در شرایط خنک تر و مرطوب، دی اکسید کربن بیشتری را در جو آزاد می کنند.»

تنفس سبک

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

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 آستانه این پاسخ در آب و هوای نیمه گرمسیری زمانی شروع می شود که میانگین دمای روز از حدود 68 درجه فارنهایت فراتر رود و با افزایش بیشتر دما بدتر می شود.

این یافته‌ها باور عمومی در مورد نقش گیاهان در کمک به حذف یا مصرف کربن اتمسفر را به چالش می‌کشد و بینش جدیدی در مورد چگونگی سازگاری گیاهان با تغییرات آب و هوایی ارائه می‌دهد.

مهمتر از آن، محققان خاطرنشان می کنند که با گرم شدن آب و هوا، گیاهان کمتر قادر به بیرون کشیدن دی اکسید کربن از جو و جذب کربن برای کمک به خنک شدن سیاره خواهند بود.

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

اندازه گیری میزان جذب دی اکسید کربن

به گفته وزارت انرژی ایالات متحده، گیاهان در حال حاضر حدود 25 درصد از دی اکسید کربن ساطع شده از فعالیت های انسانی را هر سال جذب می کنند. اما احتمالاً در آینده با گرم شدن آب و هوا این درصد کاهش خواهد یافت. به خصوص اگر آب کمیاب باشد.

لوید گفت: “وقتی به آینده آب و هوا فکر می کنیم، انتظار داریم دی اکسید کربن افزایش یابد.” این پدیده از نظر تئوری برای گیاهان مفید است، زیرا آنها شاهد افزایش مولکول هایی هستند که تنفس می کنند. اما 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 کاهش دی اکسید کربن خواهند بود.»

در این مطالعه، محققان همچنین دریافتند که تنوع در فراوانی ایزوتوپ‌های خاص بخشی از چوب، به عنوان مثال گروه های متوکسیل به عنوان یک آشکارساز بصری تنفس درخت عمل می کند. بنابراین، سطح جرم ایزوتوپ های متوکسیل در نمونه های چوب از حدود 30 نمونه درخت از انواع آب و هوا و شرایط در سراسر جهان برای نظارت بر فرآیند تنفس نوری مورد مطالعه قرار گرفت.

پیش از این، میزان تنفس نوری با استفاده از گیاهان زنده یا نمونه‌های مرده به خوبی حفظ شده که کربوهیدرات‌های ساختاری خود را حفظ کرده‌اند، اندازه‌گیری می‌شد. اما با استفاده از این روش، مطالعه سرعت جذب کربن توسط گیاهان تقریبا غیرممکن بود.

اکنون که تیم روش نظارت بر میزان تنفس نوری با استفاده از چوب را تأیید کرده است، این روش می‌تواند ابزاری برای پیش‌بینی تنفس نوری فراهم کند. نفس كشيدن تجهیز محققان به درختان آینده و نحوه عملکرد آنها در آب و هوای گذشته.

پیش بینی تنفس درخت در گذشته و آینده!

مقدار دی اکسید کربن در جو به سرعت در حال افزایش است. بر اساس گزارش اداره ملی اقیانوسی و جوی، این میزان در حال حاضر بالاتر از هر زمان دیگری در 3.6 میلیون سال گذشته است.

این تیم اکنون از چوب های فسیل شده برای کشف نرخ 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 مورد تأثیر تغییر 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 سؤالات بزرگ علاقه مند هستیم که چگونه این چرخه در زمانی که آب و هوا بسیار متفاوت از امروز بود، کار می کرد، نمی توانیم از گیاهان زنده استفاده کنیم. شاید مجبور باشیم میلیون‌ها سال به عقب برگردیم تا بهتر بفهمیم آینده ما چگونه خواهد بود.»