درختان با افزایش دمای جهان، دی اکسید کربن کمتری را جذب می‌کنند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، گرم شدن باعث کاهش توانایی درختان برای کُند کردن تغییرات آب و هوایی می‌شود.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که فراوان‌ترین درختان در آمریکای شمالی با افزایش دمای جهان، دی اکسید کربن کمتری جذب می‌کنند.

جنگل‌های جهان نقش مهمی در کاهش تغییرات آب و هوایی دارند. آن‌ها سینک کربن هستند، به این معنی که بیش از دی اکسید کربنی که منتشر می‌کنند جذب می‌کنند. اما بر اساس تحقیقات جدید، پربارترین درخت در آمریکای شمالی - صنوبر داگلاس - در آینده دی اکسید کربن اتمسفر کمتری را جذب می‌کند و بنابراین کمتر از آنچه تصور می‌شد، تغییرات آب و هوایی را کاهش می‌دهد.

مارگارت ایوانز، استادیار دندروکرونولوژی در آزمایشگاه تحقیقات حلقه درختان در دانشگاه آریزونا، می‌گوید: گرم شدن بیشتر درختان می‌تواند به معنای استرس بیشتر، مرگ درختان بیشتر و ظرفیت کمتر برای کاهش گرمایش جهانی باشد. تا به حال، جنگل‌ها آب و هوا را تثبیت کرده اند، اما با افزایش استرس خشکسالی، می‌توانند به منبع کربن بی ثبات کننده تبدیل شوند.

ایوانز گفت: ما تصمیم گرفتیم صنوبر‌های داگلاس را مطالعه کنیم، زیرا آن‌ها فضای زیست محیطی بزرگی دارند.

صنوبر داگلاس در نیمه غربی آمریکای شمالی از جنوب تا کوه‌های جنوب مکزیک تا قله‌های کوهستانی که از صحرای سونوران تا جنگل‌های بارانی شمال غرب اقیانوس آرام تا قله‌های سرد کوه‌های راکی ​​می‌رویند.

برای مطالعه تأثیر صنوبر داگلاس بر آب و هوای آینده، محققان حجم عظیمی از داده‌ها را برای درک رابطه بین عرض حلقه درختان و آب و هوا جمع آوری کردند تا رشد آینده را پیش بینی کنند.

حلقه‌های درختان لایه‌های رشد سالانه‌ای هستند که از کربن ساخته شده اند. وقتی حلقه‌ها نازک‌تر هستند، نشان می‌دهد که درختان در آن سال دی اکسید کربن کمتری را از جو بیرون کشیده‌اند. نتایج پژوهشگران نشان می‌دهد:

بدترین کاهش عرض حلقه درختان برای جزایر آسمانی صحرای سونوران، جنوب غربی آمریکا و شمال غربی مکزیک پیش بینی شده است. این تیم کاهش ۱۵ تا ۳۰ درصدی در عرض حلقه درختان را پیش بینی می‌کند.

پیش بینی می‌شود رشد صنوبر داگلاس در رشته کوه کاسکید در شمال غربی اقیانوس آرام و در امتداد ساحل غربی - که مرکز طاقچه اکولوژیکی گونه‌ها محسوب می‌شود و جایی که رشد آن‌ها در حال حاضر بالاترین است - حدود ۱۰ درصد کاهش می‌یابد.

پیش بینی می‌شود که صنوبر‌های داگلاس مرتفع در شمال کوه‌های راکی ​​ایالات متحده کمترین تأثیر را داشته باشند. این تیم انتظار کاهش ۲ تا ۱۱ درصدی را دارد.

در ارتفاعات بالا در مونتانا، افزایش شگفت انگیزی در رشد پیش بینی شده حلقه درخت وجود دارد. این به این دلیل است که در آنجا بسیار سرد است که گرم شدن دما باعث رشد بیشتر می‌شود.

استفان کلسه، نویسنده ارشد این مقاله، می‌گوید: گنجینه داده‌های حلقه درختی - داده‌های قبلاً در دسترس عموم از هارد دیسک‌های محققان و برنامه فهرست و تجزیه و تحلیل جنگل‌های خدمات جنگلی ایالات متحده - واقعاً بر تجزیه و تحلیل تأثیر گذاشت. دانشجوی فوق دکتری UArizona که اکنون در موسسه تحقیقات فدرال سوئیس برای جنگل، برف و منظر WSL در بیرمنسدورف، سوئیس است.

این مجموعه داده بیش از ۲.۷ میلیون حلقه درخت را در قرن گذشته از نزدیک به ۲۷۰۰ مکان در محدوده اکولوژیکی صنوبر داگلاس ترکیب کرده است.

حلقه‌های درختان خود را ابزاری قدرتمند برای بررسی آب و هوای گذشته ثابت کرده اند. ایوانز گفت: پیش‌بینی رشد درختان آینده، گسترش آشکار همان منطق است.

او گفت، مشکل این است که آینده شبیه گذشته نیست و پیش‌بینی‌ها در مورد توانایی جنگل‌ها برای جذب دی اکسید کربن در آینده بسیار متفاوت بوده است.

خواندن حلقه‌ها

برخی از مدل‌ها پیش‌بینی می‌کنند که جهان گرم‌تر منجر به درختان تنیده‌ای می‌شود که کندتر رشد می‌کنند یا در شرایط جدید می‌میرند.

مدل‌های دیگر پیش‌بینی می‌کنند که درختان به طور موثرتری دی‌اکسید کربن را جذب کرده و بیشتر رشد می‌کنند - ایده‌ای بحث‌برانگیز به نام اثر لقاح کربن. این کار به این صورت است: درختان منافذ کوچکی را در برگ‌های خود باز می‌کنند تا دی اکسید کربن وارد شود، اما با انجام این کار، آب از طریق تبخیر خارج می‌شود. درختان دائماً هزینه و فایده باز کردن این منافذ را متعادل می‌کنند.

ایده این است که اگر غلظت دی اکسید کربن اتمسفر افزایش یابد، درختان می‌توانند به طور موثرتری دی اکسید کربن را از طریق این منافذ جذب کنند و آب کمتری از دست بدهند.

اما اکثر دانشمندان در مورد اندازه اثر لقاح کربن در جنگل‌ها تردید دارند.

ایوانز گفت: سوال این است که آیا آن آزمایش‌ها در مقیاس یک برگ به طور واقع بینانه در مقیاس جهانی کاربرد دارند یا خیر. این جایی است که حلقه‌های درخت می‌توانند منبع مکمل داده باشند. یک حلقه درخت شرایط محیطی اطراف یک درخت را ثبت می‌کند. دانستن چگونگی واکنش درختان در طبیعت می‌تواند مدل‌هایی را که در حال حاضر بر اساس اندازه‌گیری‌هایی که در مقیاس بسیار کوچک انجام می‌شوند، بهتر نشان دهد.

این چیزی است که ما دوست داریم در علم انجام دهیم. ما دوست داریم منابع و مدل‌های متفاوتی از داده‌ها و مدل‌ها را پیدا کنیم و اگر همه آن‌ها موافق باشند، در پیش‌بینی‌های آینده خود مطمئن‌تر می‌شویم.

محققان برای پیش‌بینی واکنش‌های آتی درختان در آب و هوای خنک‌تر به درختان در آب و هوای گرم‌تر اعتماد کرده‌اند.

ایوانز گفت، برای مثال، صنوبر داگلاس در آریزونا برای پیش‌بینی چگونگی رشد صنوبر داگلاس در مونتانا در دهه‌های بعد، زمانی که دما افزایش یافته است، استفاده می‌شود. این به عنوان جایگزینی فضا برای زمان نامیده می‌شود و محققان توانستند این ایده را با مجموعه داده‌ها و مدل جدید خود آزمایش کنند.

تحقیقات آن‌ها نشان داد که مفروضات زیربنایی جایگزینی فضا به زمان بسیار ساده هستند و پیش‌بینی‌های ضعیفی به دست می‌دهند.

Klesse گفت: ما نمی‌توانیم میانگین نرخ رشد درختان در آریزونا را در حال حاضر برای پیش بینی میانگین نرخ رشد درختان در مونتانا در آینده در نظر بگیریم، و دلیل اینکه چرا در ژنتیک درختان نهفته است.

یک صنوبر داگلاس در مونتانا ساختار ژنتیکی مشابه درختان آریزونا ندارد. شما نمی‌توانید با آن‌ها به عنوان یکسان رفتار کنید، زیرا آن‌ها با آب و هوای محلی خود سازگار شده اند.

Klesse گفت: پیش‌بینی دقیق‌تر برای رشد حلقه‌های درختی آینده در مونتانا در واقع حساسیت درخت آریزونا به آب و هوای امروزی است.

عوامل موثر بر حساسیت عبارتند از میانگین دما و مقدار متوسط ​​بارندگی. هر چه آب و هوای محلی به طور متوسط ​​گرمتر و خشک‌تر باشد، درختان بیشتر از افزایش دما و خشکی رنج می‌برند.

تقریباً همه صنوبر‌های داگلاس به دلیل افزایش دمای جهانی و افزایش تنش خشکی، حلقه‌های درختی نازک‌تری خواهند داشت، به این معنی که دی اکسید کربن کمتری جذب می‌کنند.

ایوانز گفت: اکوسیستم‌های جنگلی به حلقه‌های بازخورد مثبت تبدیل می‌شوند، که چیز خوبی نیست.

هارولد "هال" فریتز، استاد بازنشسته دندروکرونولوژی در ایالت آریزونا که سال گذشته در ۹۰ سالگی درگذشت، بیش از ۵۰ سال پیش ارتباط بین حساسیت درختان به آب و هوا و رشد حلقه‌ها را پیش بینی کرد.

در ایالت‌های شمال غربی، تک تک حلقه‌های درخت یکسان به نظر می‌رسند. ایوانز می‌گوید: آن‌ها مانند یک ریل قطار به نظر می‌رسند، زیرا نسبت به تغییر خیلی حساس نیستند.، اما در مناطق بیابانی بیشتر، مانند آریزونا، میانگین عرض حلقه بسیار کمتر است، و تنوع سال به سال، یا حساسیت، بسیار بیشتر است. در یک سال مرطوب در بیابان، درختان می‌توانند حلقه‌های بزرگ و چاق رشد کنند. او (فریتز) مدت‌ها پیش این رابطه بین عرض و حساسیت حلقه را پیش بینی کرد. مدل ما ثابت کرد که حق با او بود.

این تیم گفت که پیش بینی بهتر نحوه واکنش درختان به تغییرات آب و هوایی در نهایت به مطالعات ژنتیکی نیاز دارد. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که بسیاری از تفاوت‌ها در عرض متوسط ​​حلقه‌های صنوبر داگلاس احتمالاً به دلیل سازگاری تکاملی است، اما دقیقاً چقدر هنوز مشخص نیست.

Klesse گفت: کار احتمالی آینده بازگشت به ژنتیک است.