يمكن أن تنخفض قدرة الأرض على امتصاص ما يقرب من ثلث انبعاثات الكربون من خلال النباتات إلى النصف خلال العقدين المقبلين بالمعدل الحالي للاحترار.
وذلك وفقًا لدراسة جديدة قام بها باحثون في جامعة شمال أريزونا، مركز وودويل، وجامعة وايكاتو بنيوزيلندا.
باستخدام أكثر من عقدين من البيانات من أبراج القياس في كل منطقة حيوية رئيسية في جميع أنحاء العالم
حدد الفريق نقطة تحول حرجة في درجة الحرارة تتجاوز قدرة النباتات على التقاط وتخزين الكربون في الغلاف الجوي.
وهو تأثير تراكمي يُشار إليه باسم “بالوعة الكربون الأرضية”، ينخفض مع استمرار درجات الحرارة في الارتفاع.
يقوم المحيط الحيوي الأرضي – نشاط النباتات الأرضية وميكروبات التربة – بالكثير من “تنفس” الأرض، حيث يتبادل ثاني أكسيد الكربون والأكسجين.
تقوم النظم البيئية في جميع أنحاء العالم بسحب ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي
ومن تم إعادته إلى الغلاف الجوي عن طريق تنفس الميكروبات والنباتات.
على مدى العقود القليلة الماضية، أخذ المحيط الحيوي عمومًا كمية من الكربون أكثر مما أطلق، مما أدى إلى التخفيف من تغير المناخ.
لكن مع استمرار انتشار درجات الحرارة القياسية في جميع أنحاء العالم، فقد لا يستمر هذا، وستنخفض قدرة الأرض على امتصاص انبعاثات الكربون.
اكتشف باحثو NAU و Woodwell Climate و Waikato عتبة درجة حرارة يتباطأ بعدها امتصاص الكربون من النبات ويتسارع إطلاق الكربون.
ولاحظت المؤلفة الرئيسية كاثرين دافي، باحثة في NAU، انخفاضًا حادًا في التمثيل الضوئي أعلى من درجة الحرارة هذه في كل منطقة حيوية تقريبًا في جميع أنحاء العالم.
وذلك حتى بعد إزالة التأثيرات الأخرى مثل الماء وضوء الشمس.
وقالت دافي: “إن حرارة الأرض تتزايد باضطراد، ونحن نعلم أن كل عملية بيولوجية لها نطاق من درجات الحرارة
والتي تؤدي فيها على النحو الأمثل، وتلك التي تتدهور الوظيفة فوقها”.
“لذلك أردنا أن نسأل، إلى أي مدى يمكن أن تتحمل النباتات؟”
مقالات شبيهة:
رُغم الجهود….انبعاثات الكربون تصل إلى أعلى مستوياتها في العالم في عام 2019
ما هو الحياد الكربوني الذي تحدث عنه محمد بن سلمان في خطابه الجديد؟
هذه الدراسة هي الأولى التي تكتشف عتبة درجة الحرارة لعملية التمثيل الضوئي من بيانات الرصد على نطاق عالمي.
وقد تمت دراسة عتبات درجة الحرارة لعملية التمثيل الضوئي والتنفس في المختبر.
توفر بيانات Fluxnet نافذة على ما تعانيه النظم البيئية عبر الأرض بالفعل وكيف تستجيب.
قالت دافي: “نعلم أن درجة الحرارة المثلى للبشر تقع عند حوالي 37 درجة مئوية (98 درجة فهرنهايت)،
لكننا في المجتمع العلمي لم نكن نعرف ما هي تلك الأمثل بالنسبة للمحيط الحيوي الأرضي”.
وقد تعاونت مع باحثين في Woodwell Climate وجامعة Waikato الذين طوروا مؤخرًا نهجًا جديدًا للإجابة على هذا السؤال:
نظرية المعدل الجزيئي الكلي (MMRT).
مع أساسها في مبادئ الديناميكا الحرارية، سمحت نظرية MMRT للباحثين بتوليد منحنيات درجة الحرارة لكل منطقة حيوية رئيسية والعالم.
وجد الباحثون أن درجة الحرارة “الذروة” لامتصاص الكربون – 18 درجة مئوية للنباتات C3 الأكثر انتشارًا و 28 درجة مئوية للنباتات C4 –
والتي يتم تجاوزها بالفعل في الطبيعة، لكن لم يروا أي فحص لدرجة الحرارة عند التنفس.
وهذا يعني أنه في العديد من المناطق الأحيائية، سيؤدي الاحترار المستمر إلى انخفاض التمثيل الضوئي بينما ترتفع معدلات التنفس بشكل كبير.
مما يؤدي إلى قلب توازن النظم البيئية من بالوعة الكربون إلى مصدر الكربون، وانخفاض قدرة الأرض على امتصاص انبعاثات الكربون وتسريع تغير المناخ.
وقال جورج كوخ، مؤلف مشارك في NAU: “تختلف الأنواع المختلفة من النباتات في تفاصيل استجاباتها لدرجة الحرارة،
لكن جميعها تظهر انخفاضًا في التمثيل الضوئي عندما يصبح الجو دافئًا جدًا”.
وفي الوقت الحالي، يعاني أقل من 10 في المائة من الغلاف الحيوي الأرضي من درجات حرارة تتجاوز الحد الأقصى للتمثيل الضوئي.
ولكن بالمعدل الحالي للانبعاثات، يمكن أن يتعرض ما يصل إلى نصف المحيط الحيوي الأرضي إلى درجات حرارة تتجاوز عتبة الإنتاجية بحلول منتصف القرن.
كما أن بعض المناطق الأحيائية الأكثر ثراءً بالكربون في العالم، بما في ذلك الغابات الاستوائية المطيرة في الأمازون
إلى جانب جنوب شرق آسيا وتايغا في روسيا وكندا من بين أول من يصل إلى نقطة التحول تلك.
وقال فيك آركوس، عالم الأحياء بجامعة وايكاتو والمؤلف المشارك للدراسة:
“الشيء الأكثر إثارة للدهشة الذي أظهره تحليلنا هو أن درجة الحرارة المثلى لعملية التمثيل الضوئي في جميع النظم البيئية كانت منخفضة للغاية”.
وأضافت: “بالاقتران مع زيادة معدل تنفس النظام البيئي عبر درجات الحرارة التي لاحظناها،
“تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن أي زيادة في درجة الحرارة فوق 18 درجة مئوية قد تكون ضارة بمخزون الكربون الأرضي”.
وبدون الحد من الاحترار للبقاء عند أو أقل من المستويات المحددة في اتفاق باريس للمناخ
لن يستمر مصرف الكربون الأرضي في تعويض انبعاثاتنا وإكسابنا المزيد من الوقت “.
المصدر: https://phys.org/news/2021-01-earth-temperature-years.html