باحثون: تغير المناخ سيحد من قدرة الغابات على سحب الكربون من الجو
توصلت دراسة إلى أن قدرة الغابات على سحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ستتأثر، مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب بسبب تغير المناخ.
ويعرف التمثيل الضوئي بأنه العملية التي تقوم فيها الأوراق بتحويل ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين وطاقة على شكل سكر، وتحدث بشكل أفضل بين 15 - 30 درجة مئوية.
وتُعتمد أوراق "المظلة" (طبقة الأوراق الموجودة فوق أفرع أشجار الغابات) على نطاق واسع لتكون قادرة على الحفاظ على درجة حرارة مثالية لعملية التمثيل الضوئي، حتى عندما يسخن الهواء المحيط بها.
ومع ذلك، فقد وجد الباحثون في جامعة ولاية أوريغون، أن الأوراق تكافح بالفعل لتنظيم درجة حرارتها عندما ترتفع الحرارة، بحسب ما أوردته صحيفة "ديلي ميل".
ويتوقع الباحثون أن الاحترار العالمي يمكن أن يضعف قدرة الأوراق على البقاء باردة وبالتالي إجراء عملية التمثيل الضوئي، لا سيما في المناخات الدافئة.
وقال المؤلف الرئيسي الدكتور كريس ستيل: "لطالما تم الاعتراف بدرجة حرارة الأوراق على أنها مهمة لوظيفة النبات بسبب تأثيرها على استقلاب الكربون وتبادل الماء والطاقة". وأضاف: "إذا انخفض التمثيل الضوئي للمظلة مع زيادة درجة الحرارة، فسوف تقل قدرة الغابات على العمل كبالوعة للكربون".
والتمثيل الضوئي ضروري لبقاء النباتات الخضراء، ويطلق الأكسجين كمنتج ثانوي، تستنشقه الحيوانات الأرضية للبقاء على قيد الحياة.
ويجب أن يتجاوز المعدل الذي يمتصه النبات للكربون معدل ثاني أكسيد الكربون المفقود أثناء التنفس حتى يكون له "صافي بناء ضوئي إيجابي".
ويُعتقد أن للأوراق مجموعة متنوعة من الآليات التي تمكنها من الاحتفاظ بالبرودة حتى مع ارتفاع درجة حرارة الهواء المحيط، في ما يُعرف باسم "حرارة الأوراق المنزلية".
وتشمل هذه تغيير زاوية الورقة بالنسبة للشمس، والتضحية ببعض الماء كـ"عرق" يتكثف عن سطحه ويخفض درجة حرارته.
وتعد قدرة الأوراق على القيام بذلك ضرورية للحفاظ على درجة حرارة مثالية لعملية التمثيل الضوئي، مما يسمح للعملية أن تحدث بشكل أسرع من التنفس.
وتقلل الآليات أيضًا من خطر الإجهاد الحراري ونخر الأوراق، أو موت الأنسجة نتيجة لتدفق المياه المحدود.
واستخدم الباحثون التصوير الحراري لفحص درجة حرارة أوراق "المظلة" في العديد من المواقع المجهزة جيدًا في أمريكا الشمالية وأمريكا الوسطى على مدار عدة مواسم. وشمل ذلك الغابات المطيرة في بنما وخط الأشجار المرتفع في كولورادو.
وتم تركيب الكاميرات الحرارية على أبراج مجهزة بأنظمة تقيس "تدفقات" الكربون والماء والطاقة (التبادلات بين الغابة والغلاف الجوي) بالإضافة إلى مجموعة من المتغيرات البيئية.
ووجد الباحثون أن أوراق "المظلة" لا تبرد نفسها باستمرار تحت درجات حرارة الهواء أثناء النهار أو تظل ضمن نطاق درجة حرارة ضيق. وفي الواقع، ارتفعت درجة حرارة أوراق "المظلة" بشكل أسرع من الهواء.
ونظرًا لأن الاحترار المناخي في المستقبل من المحتمل أن يؤدي إلى درجات حرارة أعلى لأوراق "المظلة"، فإن عدم القدرة الملحوظة على التنظيم الذاتي يمكن أن يؤدي إلى مشاكل خطيرة لأشجار الغابات.
ويمكن للحرارة أن تجعل الأوراق تتجاوز الحد الحراري، حيث يبدأ صافي التمثيل الضوئي السلبي ويزداد خطر موت الغابات.
ويقول العلماء إن درجة حرارة الأوراق تتأثر أيضًا بحجمها، وهو ما يختلف وفقًا للمناخ والموئل، مثل خط العرض أو هيكل المظلة.
وعادةً ما تكون النباتات التي تنمو في المناطق الحارة والجافة أصغر حجمًا ولديها قدرة أكبر على عكس ضوء الشمس، مما يسمح لها بإلقاء مزيد من الحرارة.
ومع ذلك، فإن تلك التي تنمو في المناخات الدافئة والرطبة لها أوراق أكبر، وبالتالي يمكن بالفعل أن تقترب أو تتجاوز عتبات البناء الضوئي الصافي الإيجابي.
