Lasy tropikalne mogą być zbyt gorące na fotosyntezę. Kiedy drzewa stają się zbyt gorące, produkcja energii w ich liściach ulega zmniejszeniu. Z badania opublikowanego w środę w czasopiśmie Nature wynika, że w lasach tropikalnych może być tak gorąco, że niektóre rodzaje liści nie będą już w stanie przeprowadzić fotosyntezy. Zmiany klimatyczne już powodują, że pewna część liści drzew tropikalnych jest tak gorąca, że ich mechanizm fotosyntetyczny piecze się i pęka.
Badanie wykazało, że nawet jeśli otaczające powietrze jest znacznie chłodniejsze niż same liście, około 0,01 procent pojedynczych liści może osiągnąć temperaturę krytyczną, w której enzymy niezbędne do fotosyntezy przechodzą proces zwany denaturacją – czyli tego samego typu nieodwracalnej zmianie, jaką białka jaj w cieście tortowym ulegają w piekarniku. „To naprawdę twarde liczby w stosunku do tego, co już intuicyjnie wiemy: że robi się za gorąco dla drzew i lasów tropikalnych” – mówiła Stephanie Pau, ekolog globalnych zmian na Florida State University, która nie była zaangażowana w nowe badania. Wykorzystując połączenie danych o wysokiej rozdzielczości z instrumentów termowizyjnych NASA znajdujących się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej oraz eksperymentów naziemnych przeprowadzonych w lasach tropikalnych na całym świecie, naukowcy odkryli, że niewielka część, około 0,01% wszystkich liści, jest już wystawiona na działanie temperatur przekraczających ich granice funkcjonalne.
Nowe badanie składało się z trzech części. Najpierw naukowcy dokonali przeglądu eksperymentów, których celem było zrozumienie, co dzieje się z poszczególnymi liśćmi wraz ze wzrostem temperatury. Następnie sprawdzili dane satelitarne ujawniające lokalne temperatury. Na koniec zbudowali model komputerowy, aby zrozumieć, jak lasy tropikalne mogą reagować na ciągły wzrost globalnej temperatury. Następnie badacze wykorzystali dane zebrane w ramach eksperymentu ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS), czujnika zamontowanego na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, którego prace rozpoczęły się w 2018 r. Naukowcy wykorzystali dane z roku 2020 i mają nadzieję, że powrócić do tych badań z nowszymi informacjami.
Mechanizm fotosyntezy drzew tropikalnych zaczyna zawodzić średnio w temperaturze około 46,7°C. Badania sugerują, że lasy mogą osiągać niebezpieczne progi temperatur wcześniej, niż dotychczas zakładano. Jeśli na drzewie umrze wystarczająca liczba liści, umrze samo drzewo, co oznacza, że rosnące temperatury mogą zniszczyć te lasy.
Modele przewidują, że gdy globalny wzrost temperatury wyniesie 3,9°C, w lasach tych może nastąpić masowe uszkodzenie liści. Jeśli średnia globalna temperatura na świecie wzrośnie o ponad 4 stopnie Celsjusza w porównaniu do poziomów sprzed epoki przemysłowej (1850-1900), to wzrośnie też ilość drzew niezdolnych do przeprowadzenia procesu fotosyntezy.
Ogrzewające liście, nawet jeśli są obecnie w niewielkich ilościach, działają jak „kanarek w kopalni węgla dla ekosystemów tropikalnych” – powiedział Chris Doughty, profesor nadzwyczajny ekoinformatyki na Uniwersytecie Północnej Arizony i główny badacz badania. Powiedział on, że eksperymenty z ociepleniem liści ujawniły nieliniowy wzrost temperatur. „Byliśmy naprawdę zaskoczeni, że gdy ogrzaliśmy liście o 2, 3 lub 4°C, najwyższa temperatura liści w rzeczywistości wzrosła o 8°C. To pokazuje niepokojące, nieliniowe sprzężenie zwrotne, którego się nie spodziewaliśmy” – stwierdzał Doughty. „Jeśli nie podejmiemy żadnych działań w odpowiedzi na zmianę klimatu, a temperatura powietrza w lasach tropikalnych wzrośnie o więcej niż 4°C, może nastąpić masowe obumieranie liści, możliwa śmiertelność drzew i wymiana gatunków we wszystkich lasach tropikalnych” – dodał.
Jeśli chodzi o skutki globalne, „reakcja fotosyntezy byłaby wierzchołkiem góry lodowej pod względem skutków – zmniejszonego wchłaniania dwutlenku węgla, prawdopodobnie zwiększonej śmiertelności, a nawet spowodowania możliwego przejścia z lasu do sawanny” – powiedział Mat Disney, profesor teledetekcji na Uniwersytecie University College London. Co najmniej 50% globalnej wymiany CO2 odbywa się przez korony lasów, które pełnią rolę kluczowych regulatorów naszego klimatu. „Istota tej pracy polega na tym, że stanowi ona pierwsze spojrzenie na konkretny wpływ ocieplenia łuski liści na fotosyntezę w lasach tropikalnych” – powiedział Disney. „Tak więc, choć w pewnym sensie jest to dość specyficzne, zapewnia również naprawdę interesujące spojrzenie na jeden z procesów leżących u podstaw tego regionu i to, co może się z nim stać w najbliższej przyszłości, jeśli nie będziemy działać szybko”.
Kluczem do ustabilizowania temperatur byłoby przede wszystkim unikanie wysokich emisji. „Powinniśmy zrobić wszystko, co w naszej mocy, aby uniknąć scenariuszy o wysokiej emisji. W scenariuszach niskoemisyjnych prawie wszystkie liście drzew lasów tropikalnych mogą uniknąć śmierci w wyniku przegrzania, a drzewa przetrwają” – powiedział Simon Lewis, profesor nauk o globalnych zmianach na University College London. „Jednak w badaniu nie uwzględniono fal upałów. W scenariuszach o niższej emisji nadal możemy zaobserwować śmierć drzew w wyniku przegrzania przez ograniczony okres czasu podczas fal upałów. Biorąc pod uwagę, że drzewa są bardzo długowieczne, izolowana masowa śmierć drzew może mieć poważny wpływ na resztę roślin i zwierząt, których funkcjonowanie zależy od tych dużych drzew w koronach lasów deszczowych” – dodał Lewis.
Naukowcy sugerują, że szkody nie są jeszcze nieodwracalne. „Nasze modelowe prognozy nie są przeznaczeniem. Sugeruje to, że przy zastosowaniu podstawowych środków łagodzących zmiany klimatyczne tropiki mogą uniknąć takiego losu” – stwierdził Doughty. „Ponadto pomaga wskazać kilka kluczowych obszarów wymagających dalszych badań, np. to, czy drzewa tropikalne mogą zmieniać swoje górne progi temperatury”.
Disney wezwał ludzi do podjęcia działań. „Głosuj na polityków, którzy poważnie podchodzą do rozwiązania problemu zmian klimatycznych i przejścia na gospodarkę niskoemisyjną” – powiedział. „Ujmując rzecz bardziej ogólnie, wszyscy możemy uznać znaczenie wspierania tych krajów i ludzi, którzy żyją w lasach tropikalnych i są od nich zależni ekonomicznie, aby pomóc w tych przemianach. „Poważne zmiany w lasach tropikalnych, o których mowa w tej pracy, nie wpływają tylko na miejscową ludność – to problem globalny”.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz