ظرفیت گیاهان در جذب کربن بیشتر از تصور ما است

در زمینه تحقیقات پیرامون تغییرات آب و هوایی و تأثیرات گسترده آن بر روی سیاره، متاسفانه خبرهای خوبی وجود ندارد. با این حال یک تیم بین المللی از دانشمندان ممکن است به تازگی به خبرهای خوبی در مورد جذب کربن دست پیدا کرده باشند.

به گزارش تکناک، دانشمندان به رهبری یورگن کناور از دانشگاه وسترن سیدنی با استفاده از مدل‌سازی اکولوژیکی واقع‌گرایانه به این نتیجه رسیدند که پوشش گیاهی کره زمین در واقع می‌تواند حدود 20 درصد بیشتر از دی‌اکسید کربنی را که انسان به اتمسفر پمپاژ کرده است، جذب کند و این کار تا پایان قرن ادامه خواهد داشت.

کناور می‌گوید: آنچه ما کشف کردیم که یک مدل آب و هوایی تثبیت شده است که برای تغذیه در ارزیابی های آب و هوای جهانی توسط افرادی مانند IPCC (هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی) استفاده می شود، جذب کربن قوی تر و پایدارتر را تا پایان قرن بیست و یکم پیش بینی می کند.

مدل‌های ریاضی سیستم‌های اکولوژیکی برای درک فرآیندهای اکولوژیکی پیچیده استفاده می‌شوند و به نوبه خود تلاش می‌کنند تا پیش‌بینی کنند که چگونه اکوسیستم‌های واقعی که بر اساس آن‌ها ساخته شده‌اند، تغییر خواهند کرد. محققان کشف کردند که هرچه مدل سازی آنها پیچیده تر باشد، نتایج شگفت آورتر و به نفع محیط زیست است.

این تیم تحقیقاتی می گوید که مدل‌های فعلی چندان پیچیده نیستند، بنابراین احتمالاً جذب کربن دی اکسید در آینده توسط پوشش گیاهی را دست کم می‌گیرند.

تیم تحقیقاتی با استفاده از مدل تبادل جوامع جو-زیست‌سازگار (CABLE)، سه عامل فیزیولوژیک را در نظر گرفت: مقدار دقیق دی‌اکسید کربنی که درون یک برگ حرکت می‌کند، چگونگی تنظیم گیاهان به تغییرات دمای محیط و چگونگی توزیع بهینه مواد غذایی. این پژوهشگران با استفاده از داده‌ها و مطالعات اخیر برای ساختن مدل، عامل تغییرات قوی آب و هوا را به مدل اضافه کرده‌اند تا ببینند گیاهان تا پایان قرن چقدر کربن دی اکسید از جو خارج می‌کنند.

پس از تکرار این آزمایش با هشت نسخه از مدل، تیم تحقیقاتی به این نتیجه رسید که پیچیده‌ترین نسخه، که هر سه عامل را در بر می‌گیرد، بیشترین جذب کربن دی اکسید را پیش‌بینی می‌کند که پیش بینی آن حدود 20 درصد بیشتر از ساده‌ترین فرمول است.

کناور می‌گوید: ما جنبه‌هایی مانند نحوه کارآمدی کربن دی اکسید کربن داخل برگ، چگونگی سازگاری گیاهان با تغییرات دما، و اینکه گیاهان چگونه مواد مغذی را از نظر اقتصادی در تاج پوشش خود توزیع می‌کنند، در نظر گرفتیم. این سه مکانیسم واکنش گیاه واقعاً مهم هستند که بر توانایی گیاه در تثبیت کربن تأثیر می‌گذارند، اما معمولاً در اکثر مدل‌های جهانی نادیده گرفته می‌شوند.

وی افزود: در حالی که مدل‌ها بر فیزیولوژی گیاه، به‌ویژه تمام فرآیندهای درگیر در فتوسنتز تمرکز می‌کنند، پوشش گیاهی ممکن است سخت‌تر از آنچه قبلاً فکر می‌کردیم، کار کند. ما به لطف تحقیقات قبلی می‌دانیم که گیاهان وقتی در معرض غلظت‌های بالاتر کربن دی اکسید قرار می‌گیرند، فتوسنتز را افزایش می‌دهند، به شرطی که آب کافی نیز داشته باشند.

کناور هشدار داد: گیاهان هر سال مقدار قابل توجهی کربن دی اکسید (CO2) مصرف می کنند و در نتیجه اثرات مضر تغییرات آب و هوا را کاهش می دهند، اما میزان ادامه جذب کربن دی اکسیددر آینده نامشخص است.

با ساده‌سازی فتوسنتز، گیاهان کربن دی اکسید را از جو جذب می‌کنند و از انرژی خورشید برای تثبیت گاز به قندهای قابل استفاده برای رشد و فعالیت متابولیک استفاده می‌کنند. حدود نیمی از کربن دی اکسید از طریق تنفس به هوا باز می گردد و قسمت دیگر در زیست توده گیاه باقی می ماند. در نهایت، این نیمه دوباره شکافته می شود و مقدار بیشتری از طریق زیست توده در حال تجزیه گیاه مرده در اتمسفر آزاد می شود و قسمت دیگر به طور موثر برای صدها سال در خاک ذخیره می شود.

این مخازن کربن در طول دو دهه گذشته افزایش یافته‌اند و نشان می‌دهند که گیاهان در پردازش غلظت بالاتر کربن دی اکسید انسانی چقدر فعال بوده‌اند. همچنین مدل‌های اولیه نشان داده اند که افزایش مخازن کربن و فعالیت بیشتر فتوسنتز در گیاهان برای جو زمین مفید است.

بن اسمیت، استاد و مدیر تحقیقات موسسه محیط زیست هاکسبری دانشگاه وسترن سیدنی، گفت: درک ما از فرآیندهای پاسخ کلیدی چرخه کربن مانند فتوسنتز گیاهان، در سال های اخیر به طرز چشمگیری پیشرفت کرده است. مطالعه ما نشان می دهد که با حسابداری کامل آخرین علم در این مدل ها می توان به پیش بینی های مادی متفاوتی دست یافت.

در حالی که این خبر تا حدودی خوب است، تیم می گوید نمی توان از گیاهان انتظار داشت که تمام کارهای سنگین را انجام دهند. مسئولیت پایبندی به تعهدات کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بر عهده دولت ها است. با این حال، مدل سازی یک مورد قوی، ارزش پروژه های سبز و اهمیت آنها در رویکردهای جامع برای مقابله با گرمایش جهانی را نشان می دهد.

اسمیت می‌گوید: این نوع پیش‌بینی‌ها برای راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت مانند پوشش گیاهی به‌عنوان یک ابزار، در میان مجموعه‌ای از رویکردها، پیامدهایی دارند. یافته‌های ما نشان می‌دهد که این رویکردها می‌توانند تأثیر بیشتری در کاهش تغییرات آب و هوا و در مدت زمان طولانی‌تری از آنچه قبلاً تصور می‌کردیم، داشته باشند.

او می افزاید: فقط کاشتن درخت‌ها مشکلات ما را حل نخواهد کرد و در بهترین حالت می‌تواند به طور موقت به انتقالی کمک کند تا جامعه خود را از سوخت‌های فسیلی دور کند. سرانجام ما باید انبساط گازهای گلخانه‌ای را از همه بخش‌ها حذف کنیم.

این تحقیق در مجله Science Advances منتشر شده است.