Biljke gube vodu brže nego što mislimo – i to bi moglo ubrzati klimatske promene

Biljke su jedan od ključnih faktora u regulaciji klime na Zemlji, ali novo istraživanje pokazuje da bi njihov odgovor na visoke temperature mogao ozbiljno ugroziti ovu ulogu. Naime, naučnici su otkrili da biljke ispuštaju više vode u atmosferu nego što se ranije mislilo, što može smanjiti njihovu sposobnost apsorpcije ugljen-dioksida i dovesti do toga da se iz ponora ugljenika, prirodni ili veštački sistem koji apsorbuje više ugljen-dioksida (CO₂) iz atmosfere nego što ga oslobađa, pretvore u njegov izvor. Ova promena bi mogla ubrzati klimatske promene, što bi imalo dalekosežne posledice po ekosisteme širom sveta, piše SciTech Daily.

Biljke igraju ključnu ulogu u globalnom ciklusu ugljenika i vode. Tokom fotosinteze, one apsorbuju ugljen-dioksid iz atmosfere kroz sićušne pore na svojim listovima, koristeći sunčevu svetlost za pretvaranje ugljenika u organske molekule. U tom procesu oslobađaju kiseonik i vodenu paru, čime doprinose hlađenju atmosfere i regulaciji vlažnosti vazduha.

Preporučujemo

Međutim, novo istraživanje pokazuje da biljke gube vodu ne samo kroz svoje pore već i kroz kutikulu – voštani sloj na površini listova koji se ne može zatvoriti. Kako temperature rastu, gubitak vode kroz kutikulu postaje značajniji, smanjujući sposobnost biljaka da vrše fotosintezu i apsorbuju ugljen-dioksid.

Dr Šon Mihalec, docent na Univerzitetu Britanske Kolumbije i dobitnik Sloanove istraživačke stipendije iz botanike, istražuje ovaj fenomen i ističe da je ovo otkriće od suštinskog značaja za klimatske modele.

- Ranije se verovalo da biljke mogu da smanje gubitak vode zatvaranjem svojih pora, ali sada vidimo da kutikularni gubitak vode može biti znatno veći nego što smo mislili - navodi Mihalec.

Prema Mihalecovim proračunima, list srednje veličine izložen temperaturi od 50 °C može izgubiti oko trećinu kašičice vode dnevno kroz kutikulu. Iako se ovo može činiti kao zanemarljiva količina, kada se efekat proširi na čitave šume, posledice mogu biti dramatične. Ogromne količine vode koje biljke ispuštaju u atmosferu mogu promeniti globalni vodeni i ugljenični ciklus, a naši trenutni klimatski modeli možda potcenjuju ovaj uticaj.

Ovo otkriće dovodi do zabrinutosti da bi u ekstremnim vremenskim uslovima biljke mogle prestati da apsorbuju ugljen-dioksid i čak postati njegov izvor, umesto da ga skladište. To bi značilo da umesto da pomažu u borbi protiv klimatskih promena, one mogu doprineti njihovom ubrzanju.

Pitanje koliko toplote biljke mogu podneti postaje sve važnije, s obzirom na to da globalne temperature rastu. U studiji koja je obuhvatila 200 biljnih vrsta u Vankuveru, Mihalec i njegov tim otkrili su da fotosinteza počinje da se urušava između 40 i 51 °C.

Tokom ekstremnog toplotnog talasa 2021. godine, kada su temperature u Britanskoj Kolumbiji dostigle rekordnih 49,6 °C, mnoge biljke su bile na ivici opstanka. Preliminarna istraživanja sugerišu da je 60 °C najviša temperatura koju biljke mogu preživeti – iznad tog praga proteini u ćelijama počinju da se raspadaju, što dovodi do nepovratnog oštećenja tkiva i smrti biljke.

Međutim, ne reaguju sve biljke na isti način. Neke vrste iz pustinjskih i tropskih oblasti mogu podneti više temperature od drugih, ali gornja granica tolerancije većine biljaka i dalje ostaje nepoznata. Naučnici širom sveta pokušavaju da odrede „tačku preokreta“ – temperaturu na kojoj globalna vegetacija počinje da oslobađa više ugljen-dioksida nego što apsorbuje.

Procene sugerišu da bi taj prag mogao biti oko 30 °C, ali postoje brojne nepoznanice. Mikroklimatski faktori i dostupnost vode mogu igrati ključnu ulogu u tome koliko dugo biljke mogu izdržati ekstremne temperature pre nego što pređu iz ponora ugljenika u njegov izvor.

Jedan od ključnih eksperimenata u razumevanju interakcije biljaka i atmosfere bio je „Biosfera 2“, naučni projekat koji je prvobitno osmišljen kao zatvoreni ekosistem sposoban za samoodržanje. Cilj ovog eksperimenta bio je da se testira mogućnost ljudskog opstanka u izolovanim uslovima – koncept koji bi se jednog dana mogao primeniti na svemirskim misijama.

Međutim, eksperiment je naišao na nepredviđene probleme. Tokom dugotrajne izolacije, došlo je do nagomilavanja ugljen-dioksida, jer je beton unutar biosfere apsorbovao kiseonik, što je poremetilo ravnotežu u sistemu. Istovremeno, psihološki stres kod učesnika pokazao je koliko je teško održati stabilnost u zatvorenim ekosistemima.

Kasnije, „Biosfera 2“ je postala istraživački centar, gde je Mihalec proučavao kako visoke temperature utiču na biljke u eksperimentalnoj kišnoj šumi. Ovi eksperimenti omogućili su naučnicima da steknu dublji uvid u to kako biljke reaguju na ekstremne klimatske uslove, pružajući dragocene podatke za buduće klimatske modele.

Biljke su preživele klimatske promene tokom stotina miliona godina, ali svaka vrsta ima svoje granice izdržljivosti. Naučnici se sada trude da precizno odrede tu granicu – i koliko brzo ćemo je dostići.

Ako temperature nastave da rastu tempom koji predviđaju klimatski modeli, svet bi mogao doći do tačke u kojoj vegetacija neće moći da funkcioniše kao ponor ugljenika, već će postati njegov izvor. Ovo bi moglo imati katastrofalne posledice po globalne ekosisteme i klimatsku stabilnost.

Iako je još uvek neizvesno koliko brzo će se ovaj scenario odvijati, jedno je jasno – naučnici moraju preciznije razumeti kako biljke reaguju na ekstremne temperature kako bi mogli bolje predvideti budućnost planete u uslovima globalnog zagrevanja.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)