ومثل أي تفاعل كيميائي، يعمل هذا التبادل العنصري بشكل أفضل ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل، والذي يمكن أن تتعطل خارجه آلية التمثيل الضوئي في الشجرة.
ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، وجدت دراسة جديدة تجمع بين قياسات مظلة الأشجار وبيانات الأقمار الصناعية العالمية أن جزءا صغيرا من أوراق المظلة في الغابات الاستوائية قد يصل إلى الحد الأعلى.
ويقول كبير الباحثين وعالم البيئة الاستوائية غريغوري غولدسميث، من جامعة تشابمان في كاليفورنيا: "تُظهر هذه الدراسة أن هناك أوقاتا وأماكن تتجاوز فيها أوراق الغابات الاستوائية عتبات درجات الحرارة الحرجة".
وتظهر الأبحاث أن الأشجار الاستوائية يمكنها الاستمرار في عملية التمثيل الضوئي عند درجة حرارة تصل إلى 46.7 درجة مئوية (116 درجة فهرنهايت) في المتوسط. لكن ارتفاع درجة حرارة العالم لا يكون متساويا، وكذلك مظلات الغابات. ويقول غولدسميث إن تحمل الحرارة يختلف بين الأنواع والمجموعات، وربما حتى داخل أوراق الشجرة نفسها.
ولفهم ما إذا كانت بعض الأوراق تقترب من درجات حرارة مرتفعة للغاية بالنسبة لعملية التمثيل الضوئي، قام فريق بقيادة كريستوفر دوتي، خبير المعلومات البيئية بجامعة شمال أريزونا، بسحب البيانات من مستشعر ECOSTRESS التابع لناسا، والذي يقيس درجات حرارة سطح الأرض.
وتم التحقق من صحة قياسات الأقمار الصناعية التي تم إجراؤها بين عامي 2018 و2020 باستخدام بيانات من أجهزة استشعار مثبتة على الأبراج تسجل درجات الحرارة في الظلال العلوية لخمسة مواقع غابات في البرازيل وبورتوريكو وبنما وأستراليا.
ووجد التحليل أن درجات حرارة المظلة بلغت ذروتها حوالي 34 درجة مئوية في المتوسط خلال فترات الجفاف، على الرغم من أن بعض الأوراق تجاوزت 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت).
وكتب الباحثون في ورقتهم البحثية: "على الرغم من ندرته، إلا أن حدوث درجات الحرارة القصوى قد يكون له تأثير كارثي على فسيولوجيا الورقة ويمكن اعتباره حدثا منخفض الاحتمال وعالي التأثير".
واستنادا إلى ما نعرفه عن فسيولوجيا النبات، قد تغلق الأشجار المسام التي على شكل حبة الفول على أوراقها، والتي تسمى الثغور، للحفاظ على المياه مع ارتفاع درجات الحرارة. ومع ذلك، فإن القيام بذلك قد يعرض الأوراق لدرجات حرارة ضارة نظرا لأن الأوراق لم تعد قادرة على التبريد من خلال النتح (التعرق).
وفي أوقات الجفاف عندما تكون التربة جافة، قد تشتد الحرارة بالنسبة للأشجار التي تعاني من الإجهاد المائي، حيث تؤثر رطوبة التربة أيضا على درجات حرارة أوراق المظلة.
ويقول غولدسميث: "صدق أو لا تصدق، نحن لا نعرف الكثير عن سبب موت الأشجار". ويضيف أن فهمنا للتأثيرات التفاعلية للحرارة والجفاف والماء ودرجة الحرارة ضعيف بشكل خاص.
ولمحاكاة الظروف المستقبلية، قام الفريق بوضع نموذج لاستجابات الغابات الاستوائية لدرجات الحرارة الأكثر دفئا والجفاف الدوري، وذلك باستخدام بيانات من ثلاث تجارب للاحترار تم فيها لصق أجهزة استشعار درجة الحرارة على الأوراق الفردية.
ويبسط النموذج ديناميكيات الغابات من خلال مجموعة من الافتراضات، ولكن مع ذلك، تشير عمليات المحاكاة إلى أن ما يصل إلى 1.4% من أوراق المظلة العلوية قد تصبح ساخنة جدا بحيث لا تتمكن من إجراء عملية التمثيل الضوئي في ظل سيناريوهات الاحترار المستقبلية.
وإذا تجاوز الاحترار 3.9 درجات مئوية، وهو أمر ممكن في ظل أسوأ السيناريوهات، فقد يكون أكثر سخونة مما يمكن أن تتحمله الغابات. ومن المحتمل أن تبدأ الأوراق والأشجار في الموت، ما يؤدي إلى خسارة فادحة في مخازن الكربون المهمة.
ومع ذلك، يؤكد الباحثون أن هناك درجة كبيرة من عدم اليقين في نتائجهم، مما يعني أنه قد يكون لدينا الوقت للعمل، وخفض الانبعاثات والحد من إزالة الغابات لحماية الغابات الاستوائية.
وخلص الباحثون إلى أنه "ما زال في وسعنا أن نقرر مصير هذه المجالات الحاسمة من الكربون والمياه والتنوع البيولوجي".
نشرت الدراسة في مجلة الطبيعة.
المصدر: ساينس ألرت