Badania naukowe dowiodły, że proces oddychania roślin zmienił swój przebieg w wyniku zmian klimatu. Drzewa, zamiast pochłaniać dwutlenek węgla, zaczęły nim „kaszleć”, czyli zwracać częściowo go do atmosfery. Ustalenie tego faktu było możliwe dzięki opracowaniu nowatorskiej metody monitorowania przebiegu fotooddychania.
Amerykańscy naukowcy alarmują
Okazuje się, że drzewa w suchym i ciepłym klimacie radzą sobie o wiele gorzej z syntetyzowaniem dwutlenku węgla. Ten fakt został udowodniony przez grupę naukowców z Pennsylvania State University. Konsekwencje odkrycia są znaczące. Jest to dowód, że nie możemy postrzegać drzew jako organizmów kompensujących ślad węglowy. Ludzkość musi sięgać po szersze rozwiązania, by usuwać wytworzone już gazy cieplarniane.
– Odkryliśmy, że drzewa w cieplejszym i bardziej suchym klimacie zasadniczo kaszlą zamiast oddychać – powiedział Max Lloyd, adiunkt nauk o Ziemi w Penn State i główny autor badania opublikowanego niedawno w Proceedings of the National Academy of Sciences. – Wysyłają CO2 z powrotem do atmosfery znacznie częściej niż drzewa znajdujące się w chłodniejszych i bardziej wilgotnych warunkach – dodał.
W zależności od wielu różnych czynników, jedno drzewo jest w stanie pochłonąć 10-40 kg emisji dwutlenku węgla rocznie. Ustalenia naukowców dowodzą, że ten potencjał może zostać ograniczony. Warto wziąć przy tym pod uwagę ich ważną rolę w redukowaniu ilości gazów cieplarnianych emitowanych przez człowieka. Według Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych to właśnie drzewa odpowiadają za pochłanianie ok. 25% dwutlenku węgla uwalnianego do atmosfery przez człowieka.
Ciche oddechy drzew
Bez CO2 nie jest możliwy prawidłowy przebieg fotosyntezy. Co więcej, często stosuje się ten gaz jako swego rodzaju sposób nawożenia roślin w celu stymulowania wytwarzania nowych przyrostów. Jednak takie oddziaływanie ma miejsce jedynie do pewnego poziomu stężenia. Po przekroczeniu zalecanego ppm, proces fotosyntezy zostaje spowolniony.
Zarejestruj się na Kongres Carbon Capture
Co więcej, kiedy roślina zostaje wystawiona na oddziaływanie stresorów, rozpoczyna się fotooddychanie. To proces biochemiczny, w którego przebiegu z atmosfery pobierany jest tlen, a oddawany dwutlenek węgla. Gaz cieplarniany przestaje być asymilowany, a roślina marnuje energię, którą z trudem pozyskiwała fotosyntetyzując. Pensylwański zespół badawczy wykazał, że w ciepłym klimacie, przy ograniczonej dostępności wody, fotooddychanie ma bardzo szybki przebieg. W klimacie subtropikalnym próg tej reakcji zaczyna być przekraczany przy około 20 stopniach Celsjusza i intensyfikuje się wraz z dalszym podnoszeniem temperatury.
Drzewa nie ocalą klimatu
Naukowcy swoim odkryciem dowiedli, że rośliny nie są w stanie przystosowywać się do tempa, w jakim zachodzą zmiany klimatu. Ich zdolność do pochłaniania gazów cieplarnianych będzie się obniżać w miarę postępowania globalnego ocieplenia.
– Ludzkość zaburzyła równowagę tego niezbędnego cyklu. Rośliny i klimat są ze sobą nierozerwalnie powiązane. Organizmy dokonując fotosyntezy powodują największe wchłanianie CO2 z atmosfery – powiedział Lloyd.
Wiele osób krytykuje technologie takie jak carbon capture, mające za zadanie wychwytywanie dwutlenku węgla. Często pada argument, jakoby powiększanie połaci lasów było bardziej skuteczne. W świetle tych faktów, zaprezentowanych przez Pennsylvania State University, zwiększanie nasadzeń drzewnych długofalowo nie będzie wystarczającą metodą redukcji gazów cieplarnianych. Wsparcie technologiczne staje się niezbędne.
– Kiedy myślimy o przyszłości klimatu, przewidujemy, że poziom emisji CO2 wzrośnie, co teoretycznie jest dobre dla roślin, ponieważ to te cząsteczki organizmy wdychają – tłumaczył Lloyd. – Ale teraz udowodniliśmy, że nastąpi zmiana, której nie uwzględniają dominujące modele. Świat będzie coraz cieplejszy, co oznacza, że rośliny będą mniej zdolne do pochłaniania CO2 – podsumował.
Drzewa niełatwe do zbadania
W badaniu naukowcy odkryli, że zróżnicowanie w liczebności niektórych izotopów części drewna, zwanych grupami metoksylowymi, służy jako wskaźnik fotooddychania drzew. Zespół zbadał poziom tego izotopu w próbkach drewna pobranych z około trzydziestu okazów drzew z różnych klimatów i warunków na całym świecie. Okazy pochodzą z archiwum Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, zawierającego setki próbek drewna zebranych w latach 30. i 40. XX wieku.
Czytaj też: Metan – potężny przeciwnik w walce z globalnym ociepleniem
Do tej pory tempo fotooddychania można było mierzyć jedynie w czasie rzeczywistym przy użyciu żywych roślin lub dobrze zachowanych martwych okazów, które zachowały węglowodany strukturalne, co oznaczało, że prawie niemożliwe było zbadanie szybkości, z jaką rośliny pobierały węgiel na dużą skalę lub w przeszłości.
– Jestem geologiem, zajmuję się przeszłością – powiedział Lloyd. – Jeśli interesują nas ważne pytania dotyczące działania tego cyklu, gdy klimat był zupełnie inny niż obecnie, nie możemy wykorzystywać żywych roślin. Być może będziemy musieli cofnąć się o miliony lat, aby lepiej zrozumieć, jak może wyglądać nasza przyszłość – dodał.
Zastosowanie tej metody badawczej przez zespół naukowców stanowi kamień milowy dla badań nad oddychaniem drzew w przeszłości. Jest to także sposób na tworzenie modeli przyszłych zmian.
Według Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej obecnie ilość dwutlenku węgla w atmosferze jest większa niż kiedykolwiek na przestrzeni ostatnich 3,6 miliona lat. Lloyd wyjaśnił jednak, że okres ten miał miejsce stosunkowo niedawny w historii geologicznej.
Zdjęcie: Freepik
Źródło: The Pennsylvania State University
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
