تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که درختان به‌تازگی تلاش می‌کنند کربن دی‌اکسید را در شرایط آب‌وهوایی گرم‌تر و خشک‌تر کاهش دهند. به‌عبارتی دیگر، این موجودات طبیعی دیگر نمی‌توانند به‌عنوان راه‌حلی برای جبران اثرات کربنی بشر عمل کنند، چراکه سیاره به سمت افزایش دما ادامه می‌دهد.
«مکس لوید»، استادیار علوم زمین در ایالت پن و نویسنده ارشد این پژوهش که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم به چاپ رسیده است، اظهار داشت:
«ما پی برده‌ایم که درختان در شرایط آب‌وهوای مرطوب و گرم‌تر در واقع به جای تنفس به‌طور معمول، در حال سرفه کردن هستند! آنها کربن دی‌اکسید بیشتری نسبت به درختانی که در محیط‌های خنک‌تر و مرطوب‌تر قرار دارند، به جو ارسال می‌کنند.»
تنفس نوری
به گزارش دیجیاتو، درختان از طریق فرآیند فتوسنتز، کربن دی‌اکسید موجود در جو را به‌منظور تولید انرژی جدید جذب می‌کنند. اما در شرایط پرتنش، درختان این گاز را دوباره به جو برمی‌گردانند؛ این فرآیند «تنفس نوری» یا فتورسپیریشن نامیده می‌شود.
تیم تحقیقاتی با تجزیه‌وتحلیل داده‌های جهانی از بافت درختان به این نتیجه رسیدند که میزان تنفس نوری در آب‌وهوای گرم‌تر دو برابر افزایش می‌یابد. آنها متوجه شدند که این واکنش در مناطق نیمه گرمسیری زمانی آغاز می‌شود که دمای روز به حدود 68 درجه فارنهایت بالاتر از آن برود و با افزایش دما بدتر می‌شود.
این یافته‌ها به‌نوعی باور عمومی درباره نقش گیاهان در حذف یا استفاده از کربن موجود در جو را پیچیده می‌کند و اطلاعات جدیدی در مورد چگونگی سازگاری گیاهان با تغییرات آب‌وهوایی ارائه می‌دهد.
همچنین، محققان تأکید کردند که با گرم‌شدن آبوهوا، توانایی گیاهان در استخراج کربن دی‌اکسید از جو کاهش می‌یابد و این مسئله بر روی ظرفیت آنها برای جذب کربن به‌منظور کمک به خنک‌سازی زمین تأثیر خواهد گذاشت.
لوید اضافه کرد: «ما این چرخه ضروری را مختل کرده‌ایم. رابطه بین گیاهان و آبوهوا به‌طور جدایی‌ناپذیری مرتبط است. بزرگ‌ترین جاذب کربن دی‌اکسید از جو ما گیاهان فتوسنتزکننده هستند. بنابراین این مسئله بر ترکیب جو اثرگذار است و تغییرات کوچک می‌تواند پیامدهای عمده‌ای در پی داشته باشد.»
اندازه‌گیری میزان جذب کربن دی‌اکسید
بر اساس اطلاعات وزارت انرژی ایالات‌متحده، گیاهان در حال حاضر حدود 25 درصد از کربن دی‌اکسید منتشرشده به‌واسطه فعالیت‌های انسانی را جذب می‌کنند. اما این نرخ به احتمال زیاد در آینده با افزایش دما کاهش خواهد یافت؛ به‌ویژه اگر در دسترس بودن آب کمتر شود.
لوید افزود: «وقتی به آینده آبوهوا می‌نگریم، پیش‌بینی می‌شود که کربن دی‌اکسید افزایش یابد. این وضعیت در اصل برای گیاهان مفید است، زیرا آنها می‌توانند از این مولکول‌ها برای تنفس بهره ببرند. اما ما نشان داده‌ایم که یک تبادل وجود خواهد داشت که برخی از مدل‌های مرسوم به آن توجه نکرده‌اند؛ با گرم‌تر شدن جهان، توانایی گیاهان در کاهش کربن دی‌اکسید کمتر خواهد شد.»
در این تحقیق، تیم پژوهشی همچنین متوجه شدند که تنوع در فراوانی ایزوتوپ‌های خاص در بخشی از چوب به نام گروه‌های متوکسیل می‌تواند به‌عنوان نشانگر تنفس نوری در درختان عمل کند. به همین دلیل، سطح جرم متوکسیل ایزوتوپ در نمونه‌های چوبی از حدود 30 گونه درخت با انواع شرایط و آب‌وهوای جهانی مورد مطالعه قرار گرفت تا روند تنفس نوری سنجیده شود.
پیش از این، اندازه‌گیری نرخ تنفس نوری تنها با استفاده از گیاهان زنده یا نمونه‌های مرده‌ای که وضعیت خوبی داشته و ساختار کربوهیدراتی خود را حفظ کرده‌اند، میسر بود. اما در این شیوه، ارزیابی سرعت جذب کربن توسط گیاهان تقریباً غیرممکن بود.
اکنون که این تیم توانسته است روشی مؤثر برای مشاهده میزان تنفس نوری با استفاده از چوب را تأیید کند، این تکنیک می‌تواند ابزاری برای پیش‌بینی چگونگی تنفس درختان در آینده و عملکرد آنها در دوران‌های گذشته برای محققان فراهم سازد.
پیش‌بینی تنفس درختان در گذشته و آینده!
مقدار دی‌اکسیدکربن در جو به‌سرعت در حال افزایش است و طبق گفته اداره ملی اقیانوسی و جوی، این میزان اکنون بیشتر از هر زمان دیگری در طول 3.6 میلیون سال گذشته می‌باشد.
این تیم اکنون قصد دارد با استفاده از چوب‌های فسیل‌شده، نرخ تنفس نوری را در دوران‌های گذشته، تا ده‌ها میلیون سال پیش، بررسی کند. این روش‌ها به محققان این امکان را می‌دهد که به‌روشنی فرضیات موجود درباره تأثیر تغییرات تنفس نوری گیاهان در طول زمان زمین‌شناسی را آزمایش کنند.
لوید بیان کرد: «من به‌عنوان یک زمین‌شناس کار می‌کنم و به تاریخ نگاه می‌کنم. اگر ما به سؤالات بزرگ مربوط به عملکرد این چرخه در زمان‌هایی که آبوهوا کاملاً متفاوت بود، علاقه‌مند باشیم، نمی‌توانیم صرفاً به گیاهان زنده تکیه کنیم. ممکن است لازم باشد به میلیون‌ها سال قبل بازگردیم تا بهتر بفهمیم آینده ما چگونه خواهد بود.»