Yaşamla dolup taşan ve birçok kıtaya yayılan tropik ormanlara, iklimi ısıtan karbondioksiti emme ve oksijeni dışarı verme (fotosentez olarak bilinen bir süreç) yeteneklerinden dolayı genellikle “gezegenin akciğerleri” adı verilir.
Ancak bu kritik ekosistemler, CO2’nin atmosferden temizlenmesine yardımcı olmak ve bize nefes alacak hava sağlamak için Dünya’nın okyanuslarıyla birlikte çalışırken bile, tropik ormanlar uzun süredir büyümeyle karşı karşıyadır. tehditler yangınlardan, kaçak avlanmadan ve ormansızlaşmadan.
Yeni araştırmalar, insanlığın fosil yakıtları kontrolsüz yakmasının tamamen yeni bir tehlike oluşturabileceğini öne sürüyor.
Yakın zamanda Nature dergisinde yayınlanan bir çalışmada bilim insanları, tropik ormanların, yaprakların CO2, su ve güneş ışığını birleştirerek yaşamı sürdüren enerji yaratma yeteneğini kaybettiği sıcaklık eşiğine yaklaşabileceği sonucuna vardı.
Chapman Üniversitesi’nde biyolojik bilimler alanında yardımcı doçent ve çalışmanın ortak yazarı olan Gregory R. Goldsmith, “Yaprakların belirli bir sıcaklığa ulaştığında fotosentetik makinelerinin bozulduğunu uzun zamandır biliyoruz” dedi.
Geçtiğimiz günlerde gazetecilere verdiği demeçte, “Ancak bu çalışma, tropik orman kanopilerinin bu sınırlara ne kadar yakın olabileceğini ortaya koyan ilk çalışmadır” dedi.
Araştırmacılar, bir yaprağın fotosentez yapma ve yan ürün olarak oksijen üretme yeteneğinin 116 Fahrenheit derecenin üzerinde kalıcı olarak kaybolduğunu ve bunun ölümüyle sonuçlandığını söyledi. Yeni araştırmalar, bazı tropik yaprakların halihazırda bu kritik sıcaklığı aştığını keşfetti.
Araştırmacılar, şu anda, üst tropikal orman kanopilerinde güneşe maruz kalan tüm yaprakların yalnızca %0,01’inin tipik bir yılda bu eşiği aştığını buldu. Ancak modellemeleri, küresel ısınmayı engellemek için hiçbir şey yapılmazsa gelecekte bu oranın artacağı ve tropik ormanların 7,02 derece daha ısınması (0,9 derece ver veya al) durumunda aşırı yaprak ölümü ve ağaç kaybının meydana gelebileceği konusunda uyarıyor.
Smithsonian Tropikal Araştırma Enstitüsü’nde çalışma yazarı ve orman ekolojisti olan Martijn Slot, “Fotosentez genellikle 116 dereceden çok daha düşük sıcaklıklarda azalmaya başlar, ancak bu tamamen tersine çevrilebilir” dedi. “Koşullar düzeldiğinde fotosentez devam ediyor. 116 derecenin üzerinde hasar geri döndürülemez.”
Makalenin sonucu, araştırmacıların aşırı sıcaklığın Kaliforniya ağaçları üzerindeki etkilerini – kuraklık, yangın ve hastalıkların yanı sıra – inceledikleri bir zamanda geldi.
Araştırmaya dahil olmayan UC Riverside’dan fizyolojik ekoloji profesörü Louis Santiago, eyaletin bazı bölgelerindeki pek çok bitkinin, örneğin Mojave Çölü’ndeki gibi, halihazırda kritik sıcaklık eşiklerine ulaştığını söyledi. “Yapraklarımızın çoğunun aşırı derecede ısındığını ve bu sıcaklıklarda fotosentez yapamayacaklarını biliyoruz” dedi.
Kaliforniya kıyılarında sekoya ormanları gibi daha sıcak havalara karşı hassas olan bölgeler de vardır. Santiago, “Bu yüksek sıcaklık olayları çok şey anlatıyor, çünkü bir artış olursa kıyı bitkilerinin fotosentez yapamayacağı dönemleri görürüz” dedi.
Doğa araştırması bazı belirsizlikleri beraberinde getiriyor. Araştırmacılar, 116 derecelik devrilme noktasının ağaç türleri arasında farklılık gösterebileceğini belirtiyor. Ayrıca bağıl nemin sıcaklık eşiğini etkileyip etkilemediğini veya bireysel yaprakların ölümünün bir ağacın ölüm oranını nasıl etkileyebileceğini de bilmiyorlar.
Amazon gibi tropikal yağmur ormanlarını da içeren tropik ormanlar, hayati önem taşıyan karbon yutaklarıdır ve Dünya’nın yaşayan karbon havuzunun yaklaşık %46’sını ve dünya toprak karbon havuzunun yaklaşık %12’sini temsil etmektedir. bir çalışma.
Araştırmacılara göre tropik ormanlardaki ağaçlar yalnızca karbonu tutarak değil, aynı zamanda ısı enerjisini yansıtan ve bulutları oluşturan kimyasalları serbest bırakarak gezegeni soğutuyor. Tropikal ormanlar aynı zamanda dünyadaki biyolojik çeşitliliğin çoğuna da ev sahipliği yapmaktadır. Dünyadaki bitki ve hayvan türlerinin yarısı bu zengin bölgelerde yaşamaktadır.
Ne yazık ki tropik ormanlar, Kaliforniya gibi dünyanın diğer yerlerindeki ormanların aksine, sıcaklıktaki küçük değişikliklere karşı daha hassastır.
Çalışmanın yazarları, tropik ormanlardaki ortalama sıcaklıkların genellikle yüksek olduğunu ve mevsimsel değişimlerin minimum düzeyde olduğunu, dolayısıyla küçük değişimlerin bile bitki türleri üzerinde önemli etkiler yaratabileceğini söyledi.
Sıcaklığın fotosentezi nasıl etkilediğini ve günümüzün tropik ormanlarının potansiyel bir devrilme noktasına ne kadar yakın olduğunu daha iyi anlamak amacıyla araştırmacılar yörünge teknolojisine yöneldiler ve bir dizi yaprak dökmeyen ormana seyahat ettiler.
Araştırmacılar, Uluslararası Uzay İstasyonunda ECOSTRESS adı verilen bir termal cihaz kullanarak, en yüksek kanopi sıcaklıklarını tahmin etmek için 2018 ve 2020 yılları arasında Brezilya, Avustralya ve Porto Riko dahil olmak üzere çeşitli tropikal bölgelerdeki arazi yüzey sıcaklıklarını ölçtüler.
Kurak dönemlerde öğlen zirvelerinin ortalama 93,2 derece olduğunu ancak küçük bir yüzdesinin 104 dereceyi aştığını buldular.
Daha sonra, ağaçların üst kanopilerine tırmanmak, yaprakların bireysel sıcaklıklarını ölçmek için özenle sensörler yerleştirmek ve daha sonra onları siyah plastik veya portatif ısıtıcılarla ek 3,6 oranında ısıtmak gibi zorlu bir görev geldi; 5.4; ve tepkilerini gözlemlemek için 7,2 derece.
Yaprak sıcaklıklarının ve fotosentetik başarısızlık eşiğinin doğrusal bir şekilde artmadığını buldular. Bazı yapraklar, kuraklık gibi diğer faktörlere bağlı olarak düşük hava sıcaklıklarında sıkıntıya düşebilir.
Bunun nedeni, atmosfer ısındığında yaprakların çoğunun terleme adı verilen bir süreçle su salarak kendilerini soğutmasıdır. Ancak hava ve toprak talebi karşılayamayacak kadar kuruduğunda, ağaç değerli suyunu kaybetmemek için sonunda yapraklarındaki stomaları veya gözenekleri kapatacaktır. Isı yaprakta birikir ve eğer ısı çok yükselirse metabolik fonksiyon çöker ve yaprak ölür.
Bu olay özellikle araştırmacıları endişelendiriyordu çünkü yaprak sıcaklıklarının, özellikle de doğrudan güneş ışığına maruz kaldıkları orman örtüsünün tepesinde, ölçülen hava sıcaklığından daha yüksek olabileceğini öne sürüyordu. “Havayı 2, 3 dereceden daha az ısıtıyorsunuz [Celsius]ve bu yaprakların gerçek üst sıcaklığı 8 derece artıyor [Celsius]” dedi çalışmanın baş yazarı ve Kuzey Arizona Üniversitesi ekoenformatik doçentlerinden Christopher E. Doughty.
Doughty, az sayıda yaprağın ölümünün yüksek sıcaklıklarda derin bir basamaklı etkiye sahip olabileceğini söyledi. Yeterli sayıda yaprak ölürse tüm dalın soğuması azalır. Yeterli dal ölürse ağacın tamamı ölebilir. Yeterli sayıda ağaç ölürse orman tehlikeye girer.
“Her ne kadar yaprakların küçük bir yüzdesi şu anda bunu yapıyor olsa da… en iyi tahminimiz 4 derece C olacağıdır. [7.2 Fahrenheit] hava sıcaklığındaki artış ve bazı tropik ormanlar için ciddi sorunlar ortaya çıkabilir” dedi.
Slot, bazı ağaç türlerinin ısıya dayanıklılık konusunda daha iyi olduğunu söyledi. Önceki çalışmalar, kanopi şeklinin ve boyutu ve kalınlığı gibi bazı yaprak özelliklerinin, bazı ağaçların daha yüksek sıcaklıklarla başa çıkma konusunda daha iyi adapte olmasını sağladığını gösteriyor.
Yaprakların nasıl yönlendirildiği ve güneş ışığı ile rüzgarın onları nasıl etkilediği de önemli ancak Slot, bu faktörleri büyük ölçekte ölçmenin şu anda bir yolu olmadığını söyledi.
Aynı zamanda Smithsonian Tropikal Araştırma Enstitüsü’nde araştırmacı olan Santiago, bulguların endişe kaynağı olduğunu söyledi. “Asıl soru şu: Hangi noktada yeterli sayıda yaprağın bu hayati işlevi yerine getirmeyi bırakıp küresel karbon döngüleri üzerinde etki yaratmaya başlayacağını göreceğiz? … [T]Bunun sonuçları çok büyük.”
Yazarlar çalışmalarındaki belirsizlikleri vurgularken, eğer bulguları doğruysa, 116 derecelik sıcaklık eşiğini geçmenin “gelecekteki en kötümser iklim değişikliği senaryolarımız aralığında olduğunu” yazdılar.
Yazarlar, “İklim değişikliği ve yerel ormansızlaşmanın birleşimi, en sıcak tropik orman bölgelerini şimdiden kritik bir termal eşiğin yakınına, hatta ötesine yerleştiriyor olabilir” diye yazdı. “Bu nedenle sonuçlarımız, iddialı iklim değişikliği hafifletme hedefleri ile ormansızlaşmanın azaltılmasının birleşiminin, bu önemli karbon, su ve biyolojik çeşitlilik alanlarının termal olarak kritik eşiklerin altında kalmasını sağlayabileceğini gösteriyor.”
Ancak dünyanın yenilenebilir enerjiye geçiş çabalarıyla birlikte Doughty, umut için nedenler olduğunu söyledi.
“Kendimi iyimser hissediyorum” dedi. “O noktaya gelecekmişiz gibi görünmüyor. Ama elbette mümkün.”