محققان به تازگی متوجه شده‌اند که درختان به منظور جداسازی کربن دی‌اکسید در شرایط آب‌وهوایی گرم‌تر و خشک‌تر تلاش می‌کنند. بدین ترتیب، این گیاهان به‌عنوان یک راهکار برای کاهش اثرات کربن تولیدی انسان دیگر کارآمد نیستند؛ چرا که کره زمین همچنان به سمت گرم‌شدن پیش می‌رود.
«مکس لوید»، استادیار تحقیقات علوم زمین در ایالت پن و نویسنده اصلی این پژوهش که در نشریه‌ای معتبر منتشر شده، بیان کرد:
«ما دریافتیم که در آب‌وهوای گرم‌تر و خشک‌تر، درختان به جای اینکه به طور نرمال تنفس کنند، به نوعی سرفه می‌کنند! آن‌ها کربن دی‌اکسید بیشتری به جو نسبت به درختان در شرایط خنک‌تر و مرطوب‌تری منتشر می‌کنند.»
تنفس نوری
درختان از طریق فتوسنتز، کربن دی‌اکسید را از جو جذب کرده و به تولید قند و اکسیژن می‌پردازند. با این حال، تحت شرایط استرس‌زا، این گیاهان کربن را مجدداً به اتمسفر منتقل می‌کنند؛ فرآیندی به نام «تنفس نوری» (فتورسپیریشن).
با تحلیل داده‌های جهانی به‌دست‌آمده از بافت‌های چوبی درختان، تیم تحقیقاتی مشخص کرد که میزان تنفس نوری در آب‌وهوای گرم‌تر به طور قابل توجهی دو برابر افزایش می‌یابد. آن‌ها دریافتند که این واکنش در دماهای روزانه نیمه گرمسیری زمانی آغاز می‌شود که دما به حدود 68 درجه فارنهایت برسد و با افزایش دما شدت گرفته می‌شود.
این یافته‌ها باور عمومی درباره نقش گیاهان در کمک به حذف یا استفاده از کربن موجود در جو را پیچیده ساخته و درک جدیدی از تغییرات سازگاری گیاهان نسبت به تغییرات آب‌وهوایی ارائه می‌دهد.
محققان به‌ویژه تأکید کردند که با گرمایش جهانی، گیاهان توانایی کمتری در جذب کربن دی‌اکسید از جو و خنک‌سازی سیاره خواهند داشت.
لوید اظهار کرد: «ما این چرخه حیاتی را به هم ریخته‌ایم. گیاهان و شرایط آب‌وهوایی به شکلی غیرقابل تفکیک با یکدیگر مرتبط هستند. مهم‌ترین جاذب کربن دی‌اکسید که ما داریم، گیاهان فتوسنتزکننده هستند. بنابراین این تغییرات در جو مهم هستند و حتی تغییرات کوچک می‌توانند تأثیر بزرگی داشته باشند.»
اندازه‌گیری میزان جذب کربن دی‌اکسید
طبق اطلاعات ارائه شده از سوی وزارت انرژی ایالات‌متحده، درختان در حال حاضر سالانه حدود 25 درصد از کربن دی‌اکسید ناشی از فعالیت‌های انسانی را جذب می‌کنند. اما این میزان احتمالاً با گرمایش جهانی کاهش خواهد یافت؛ به ویژه اگر منابع آبی نیز کمیاب‌تر شود.
لوید افزود: «وقتی به آینده آبوهوا فکر می‌کنیم، پیش‌بینی می‌شود که میزان کربن دی‌اکسید افزایش یابد. در تئوری این برای گیاهان مفید است، زیرا تعداد مولکول‌هایی که تنفس می‌کنند بیشتر می‌شود. اما نشان داده‌ایم که در این بین یک معکوس وجود دارد که برخی از مدل‌های رایج به آن توجه نمی‌کنند؛ با گرم‌تر شدن زمین، گیاهان کمتر قادر به کاهش کربن دی‌اکسید خواهند بود.»
در این تحقیق، محققان همچنین متوجه شدند که تنوع در میزان ایزوتوپ‌های خاصی در چوب تحت عنوان گروه‌های متوکسیل، به‌عنوان نشانه‌ای از تنفس نوری در درختان عمل می‌کند. بنابراین، سطح جرم ایزوتوپ متوکسیل در نمونه‌های چوبی، از حدود 30 نوع درخت در شرایط آب و هوایی مختلف در سراسر جهان بررسی شد تا فرآیند تنفس نوری روشن شود.
قبلاً، نرخ تنفس نوری با گیاهان زنده یا نمونه‌های باقیمانده که به خوبی حفظ شده بودند و ساختار کربوهیدرات خود را حفظ می‌کردند، اندازه‌گیری می‌شد. اما با این روش، ارزیابی سرعت جذب کربن توسط گیاهان تقریباً غیرممکن بود.
اکنون که این تیم بدیل مؤثری برای بررسی میزان تنفس نوری با استفاده از چوب را تأیید کرده، این روش می‌تواند به عنوان ابزاری برای پیش‌بینی نحوه تنفس درختان در آینده و چگونگی رفتار آن‌ها در شرایط آب‌وهوایی مختلف به محققان کمک کند.
پیش‌بینی تنفس درختان در گذشته و آینده!
مقدار کربن دی‌اکسید در جو به‌سرعت در حال افزایش است. به گفته دفتر ملی اقیانوسی و جوی، این میزان در حال حاضر بیش از هر زمان دیگری در 3.6 میلیون سال گذشته است.
این تیم اکنون به دنبال این است که نرخ تنفس نوری را در گذشته، تا حدود ده‌ها میلیون سال پیش، با استفاده از چوب‌های فسیل‌شده شناسایی کند. این رویکردها به محققان این امکان را می‌دهد که فرضیه‌های موجود درباره تغییر تأثیر تنفس نوری گیاهان در طول زمان زمین‌شناسی را به دقت مورد بررسی قرار دهند.
لوید بیان کرد: «من یک زمین‌شناس هستم، بنابراین به گذشته می‌پردازم. اگر ما می‌خواهیم به سؤالات کلیدی درباره چگونگی عملکرد این چرخه در زمانی که آب‌وهوای زمین کاملاً متفاوت بوده، بپردازیم، نمی‌توانیم فقط از گیاهان حال حاضر بهره بگیریم. ممکن است نیاز باشد میلیون‌ها سال به عقب برگردیم تا بفهمیم آینده ما شکل و شمایلی مشابه به چه خواهد بود.»
منبع: دیجیاتو