Tanaman “bocor” – dan itu bisa membuat pemanasan global menjadi lebih buruk
Kenaikan suhu menyebabkan tanaman membocorkan lebih banyak air, mengurangi kemampuannya untuk menyerap karbon dan berpotensi mengubahnya menjadi sumber karbon, memburuknya perubahan iklim.
Tanaman sangat penting dalam mengatur iklim Bumi, tetapi penelitian baru menunjukkan kenaikan suhu dapat mengganggu keseimbangan ini. Para ilmuwan telah menemukan bahwa tanaman melepaskan lebih banyak air ke atmosfer daripada yang diyakini sebelumnya, yang dapat memiliki implikasi yang signifikan untuk prediksi iklim.
Sean Michaletz, asisten profesor di University of British Columbia dan seorang peneliti Sloan baru -baru ini di Botani, mempelajari bagaimana tanaman merespons panas. Penelitiannya menantang asumsi lama tentang kehilangan air nabati, berpotensi membentuk kembali bagaimana model iklim memperkirakan pemanasan di masa depan.
Apa hubungan tanaman “bocor” dengan perubahan iklim?
Seluruh biosfer kami tergantung pada tanaman. Selama fotosintesistanaman menyerap karbon dioksida melalui pori -pori kecil di daunnya dan, menggunakan cahaya, 'menghembuskan' uap air dan oksigen dalam pertukaran. Karena karbon dioksida adalah pendorong utama pemanasan global, memahami bagaimana suhu mempengaruhi proses ini sangat penting untuk memprediksi perubahan iklim.
Sebelumnya dianggap bahwa tanaman kehilangan sebagian besar air mereka melalui pori -pori mereka, yang dekat dengan panas ekstrem untuk menghemat air. Tetapi penelitian kami menemukan bahwa ketika suhu naik, tanaman kehilangan lebih banyak air melalui kutikula mereka – lapisan lilin pada daunnya, yang tidak dapat menutup – daripada melalui pori -pori mereka. Semakin tipis kutikula, semakin besar kehilangan air.
Ini berarti bahwa dalam panas yang ekstrem, tanaman terus kehilangan air tetapi tidak dapat menggunakan karbon dioksida, membatasi fotosintesis dan mengurangi peran mereka sebagai wastafel karbon. Dalam suhu ekstrem, mereka bahkan bisa menjadi sumber karbon, mempercepat perubahan iklim.
Perhitungan back-of-the-envelope saya menunjukkan bahwa daun berukuran sedang yang terpapar 50 ° C dapat kehilangan sekitar sepertiga dari satu sendok teh air per hari melalui kutikula. Diperkalakan ke seluruh hutan, ini dapat mengubah air global dan siklus karbon – dampak yang mungkin diremehkan oleh model perubahan iklim kita saat ini.
Seberapa panas terlalu panas?
Dalam studi lain dari 200 tanaman jenis Di Vancouver, kami menemukan bahwa fotosintesis mulai rusak antara 40 dan 51 ° C. Selama kubah panas 2021, suhu melonjak hingga 49,6 ° C, mendorong tanaman ke batasnya.
Penelitian kami yang berkelanjutan menunjukkan bahwa 60 ° C mungkin merupakan tanaman suhu tertinggi dapat bertahan hidup – pada titik ini, protein rusak, yang menyebabkan cedera dan kematian sel. Hanya beberapa spesies gurun dan tropis yang pernah diamati bertahan pada suhu ekstrem.
Secara global, para peneliti bekerja untuk menentukan “titik kritis” di mana vegetasi Bumi melepaskan lebih banyak karbon dioksida daripada menyerapnya, beralih dari wastafel karbon ke sumber karbon. Perkiraan kami menunjukkan ini bisa terjadi sekitar 30 ° C, meskipun ketidakpastian utama tetap ada – terutama bagaimana mikroklimat dan ketersediaan air mempengaruhi fotosintesis di bawah panas yang ekstrem.
Dengan suhu global yang sudah rata -rata 16 ° C, memahami batasan -batasan ini sangat penting untuk memprediksi loop umpan balik iklim dan masa depan ekosistem Bumi di dunia yang hangat.
Apa yang bisa kita pelajari dari biospher buatan manusia?
Sebagai seorang rekan postdoctoral, saya bekerja di Biosphere 2, fasilitas penelitian yang awalnya dirancang sebagai sistem ekologis tertutup yang mandiri. Para peneliti, yang disebut Biospherians, disegel di dalam untuk percobaan dua tahun yang direncanakan untuk menguji apakah manusia dapat bertahan hidup tanpa oksigen atau pasokan eksternal. Tujuannya adalah untuk menguji konsep ini di Bumi, dengan gagasan mengirim kubah seperti itu ke luar angkasa suatu hari nanti. Namun, percobaan menghadapi tantangan yang tidak terduga: curing konkret menyebabkan penumpukan karbon dioksida, sementara isolasi yang berkepanjangan memicu tekanan sosial dan psikologis di antara para biosfer.
Biosphere 2 kemudian beralih ke pusat penelitian dan pendidikan publik, di mana saya mempelajari bagaimana suhu tinggi mempengaruhi tanaman di hutan hujan eksperimental.
Tanaman telah selamat dari pergeseran iklim selama ratusan juta tahun, tetapi semua spesies menghadapi batas atas yang ditetapkan oleh hukum fisika. Sementara beberapa tanaman dapat mentolerir suhu yang lebih tinggi lebih baik daripada yang lain, titik puncak yang tepat – dan seberapa cepat tanaman mungkin mencapainya – tetap tidak pasti. Tetapi berdasarkan pengukuran terbaru, kita mungkin lebih dekat dari yang kita pikirkan.
Referensi: “Suhu mengatur kontribusi relatif kutikula dan stomata terhadap konduktansi minimum daun” oleh Josef C. Garen dan Sean T. Michaletz, 14 Desember 2024, Phytologist Baru.
Doi: 10.1111/nph.20346
