دراسة: تغير المناخ قد يعيق قدرة الغابات على سحب الكربون من الغلاف الجوى

أفادت دراسة جديدة بأن قدرة الغابات على سحب ثانى أكسيد الكربون من الغلاف الجوى ستتأثر مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب بسبب تغير المناخ، ويشرح العلماء عملية التمثيل الضوئى التى تقوم فيها الأوراق بتحويل ضوء الشمس وثانى أكسيد الكربون إلى أكسجين وطاقة على شكل سكر، والتى تحدث بشكل أفضل بين 59 درجة فهرنهايت و86 درجة فهرنهايت (15 درجة مئوية و30 درجة مئوية)، ويتم قبول أوراق المظلة على نطاق واسع لتكون قادرة على الحفاظ على درجة حرارة مثالية لعملية التمثيل الضوئى، حتى عندما يسخن الهواء المحيط بها.

ووفقا لما ذكره موقع "RT"، وجد الباحثون فى جامعة ولاية أوريغون أن الأوراق تكافح بالفعل لتنظيم درجة حرارتها عندما ترتفع درجة حرارتها، ويتوقعون أن الاحترار العالمى يمكن أن يضعف قدرة الأوراق على البقاء باردة وبالتالى إجراء عملية التمثيل الضوئى، لا سيما فى المناخات الدافئة.

قال الباحث الرئيسى الدكتور كريس ستيل: "لطالما تم الاعتراف بدرجة حرارة الأوراق على أنها مهمة لوظيفة النبات بسبب تأثيرها على استقلاب الكربون وتبادل الماء والطاقة، إذا انخفض التمثيل الضوئى للمظلة مع زيادة درجة الحرارة، فإن قدرة الغابات على العمل كبالوعة كربون ستنخفض."

ويضيف ستيل :"التمثيل الضوئى ضرورى لبقاء النباتات الخضراء ويطلق الأكسجين كمنتج ثانوى، ويجب أن يتجاوز المعدل الذى يمتصه النبات للكربون معدل ثانى أكسيد الكربون المفقود أثناء التنفس حتى يكون له صافى بناء ضوئى إيجابي".

ويُعتقد أن للأوراق مجموعة متنوعة من الآليات التى تمكنها من الاحتفاظ بالبرودة حتى مع ارتفاع درجة حرارة الهواء المحيط، فيما يُعرف باسم "حرارة الأوراق المنزلية، وتشمل 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 الضوئى، مما يسمح للعملية أن تحدث بشكل أسرع من التنفس، وتقلل الآليات أيضا من خطر الإجهاد الحرارى ونخر الأوراق، أو موت الأنسجة نتيجة لتدفق المياه المحدود.

قال الدكتور ستيل:"تقول الفرضية المعروفة باسم الحرارة المنزلية المحدودة للأوراق أنه من خلال مجموعة من السمات الوظيفية والاستجابات الفسيولوجية، يمكن للأوراق أن تحافظ على درجة حرارة النهار قريبة من أفضل درجة حرارة لعملية التمثيل الضوئى وأقل مما هو ضار لها، وعلى وجه التحديد يجب أن تبرد الأوراق تحت درجة حرارة الهواء عند درجات حرارة أعلى، وعادة ما تكون أعلى من 25 أو 30 درجة مئوية".

تشير هذه النظرية أيضا بحسب الخبراء إلى أن تأثير ارتفاع درجة حرارة المناخ على الغابات سيتم تخفيفه جزئيا من خلال "استجابة التبريد" للأوراق.

لكن الدراسة التى نُشرت اليوم فى Proceedings of the National Academy of Sciences تشير إلى أن الأوراق فى مظلات الغابات غير قادرة على القيام بذلك.

استخدم الباحثون التصوير الحرارى لفحص درجة حرارة أوراق المظلة فى العديد من المواقع المجهزة جيدا فى أمريكا الشمالية وأمريكا الوسطى على مدار عدة مواسم، وشمل ذلك الغابات المطيرة فى بنما وخط الأشجار المرتفع فى كولورادو.

تم تركيب الكاميرات الحرارية على أبراج مجهزة بأنظمة تقيس "تدفقات" الكربون والماء والطاقة - التبادلات بين الغابة والغلاف الجوى - بالإضافة إلى مجموعة من المتغيرات البيئية.

وجد أن أوراق المظلة لا تبرد نفسها باستمرار تحت درجات حرارة الهواء أثناء النهار أو تظل ضمن نطاق درجة حرارة ضيق، ورتفعت درجة حرارة أوراق المظلة بشكل أسرع من الهواء، متعارضة مع ما تنبأت به نظرية الحرارة المنزلية المحدودة للأوراق.

وظلت درجة حرارتهم فى الواقع أعلى من المناطق المحيطة معظم اليوم، فقط لتبرد تحت درجة حرارة الهواء فى منتصف بعد الظهر.

وبحسب الباحثين نظرا لأن الاحترار المناخى فى المستقبل من المحتمل أن يؤدى إلى درجات حرارة أعلى لأوراق المظلة، فإن عدم القدرة الملحوظة على التنظيم الذاتى يمكن أن يؤدى إلى مشاكل خطيرة لأشجار الغابات، ويمكن للحرارة أن تجعل الأوراق تتجاوز الحد الحرارى، حيث يبدأ صافى التمثيل الضوئى السلبى ويزداد خطر موت الغابات.

قال المؤلف المشارك فى الدراسة أندرو ريتشاردسون، الأستاذ فى جامعة شمال أريزونا: " إذا كانت الأوراق أكثر دفئا بشكل عام من الهواء المحيط، كما تشير النتائج التى توصلنا إليها، فقد تقترب الأشجار من العتبات الحرجة لضغط درجة الحرارة بشكل أسرع مما نتوقع ".

ويقول العلماء إن درجة حرارة الأوراق تتأثر أيضا بحجمها، والذى يختلف وفقا للمناخ والموئل، مثل خط العرض أو هيكل المظلة.

وبحسب الخبراء عادة ما تكون النباتات التى تنمو فى المناطق الحارة والجافة أصغر حجما ولديها قدرة أكبر على عكس ضوء الشمس، مما يسمح لها بإلقاء مزيد من الحرارة، ومع ذلك فإن تلك التى تنمو فى المناخات الدافئة والرطبة لها أوراق أكبر، وبالتالى يمكن بالفعل أن تقترب أو تتجاوز عتبات البناء الضوئى الصافى الإيجابي.

قال الدكتور ريتشاردسون لا تزال نتائجنا لها آثار كبيرة على فهم كيفية تأقلم النباتات مع الاحترار، وهى تشير إلى قدرة محدودة لأوراق المظلة على تنظيم درجة حرارتها، وتشير بياناتنا وتحليلاتنا إلى أن ارتفاع درجة حرارة المناخ سيؤدى إلى درجات حرارة أعلى لأوراق المظلة، مما يؤدى على الأرجح إلى تقليل قدرة امتصاص الكربون وفى النهاية تلف الحرارة.