Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Wzrost temperatury i ilość CO2 zdecydują o przetrwaniu lasów

Recommended Posts

Rośliny potrzebują dwutlenku węgla do przeprowadzania fotosyntezy. Zatem więcej dwutlenku węgla w atmosferze zwiększa wzrost roślin (mechanizm ten, o czym informowaliśmy, w tak prosty sposób działa jedynie w warunkach laboratoryjnych). Jednocześnie jednak więcej CO2 w atmosferze oznacza wyższą temperaturę, co może m.in. spowodować niedobory wody potrzebnej rośliną, ograniczać ich wzrost i zwiększać ryzyko usychania. Na łamach PNAS ukazał się właśnie artykuł, którego autorzy stwierdzają, że od poziomu CO2 czy ogólnego wzrostu temperatury ważniejszy dla roślin jest stosunek obu tych czynników.

Korzyścią, jaką lasy odnoszą ze zmiany klimatu, jest zwiększony poziom atmosferycznego CO2, dzięki czemu drzewa mogą zużywać mniej wody przy bardziej intensywnej fotosyntezie. Jednak problemem związanym ze zmianą klimatu są rosnące temperatury, które powodują, że drzewa zużywają więcej wody, a fotosynteza przebiega wolniej. Na podstawie realistycznego modelu fizjologii drzew zbadaliśmy wpływ tych przeciwstawnych sobie zjawisk, czytamy w artykule.

Z badań wynika, że niekorzystny wpływ wzrostu temperatury tylko do pewnej granicy będzie kompensowany przez wzrost stężenia dwutlenku węgla. Jeśli wzrost temperatury będzie szybszy niż wzrost CO2, a proporcje pomiędzy oboma zjawiskami przekroczą pewien poziom, lasy mogą sobie nie poradzić. Jak mówią naukowcy, istniały pewne różnice pomiędzy różnymi typami lasów, ale ogólny wpływ obserwowanych zjawisk był prawdziwy dla wszystkich lasów.

Wspomniana granica, powyżej której lasy przestaną sobie radzić, zależy od tego, jak szybko będą w stanie dostosować się do zmian klimatu. Niektóre gatunki drzew są w stanie zareagować fizycznymi zmianami na suszę czy inne stresory środowiskowe i dzięki nim zmaksymalizować wykorzystanie dostępnych zasobów. Drzewa te mogą na przykład zmienić kształt liści czy dostosować tempo fotosyntezy.

Autorzy badań przyjrzeli się wpływowi wzrostowi CO2 i temperatury na lasy w USA. Sprawdzili też, czy zdolności aklimatyzacyjne różnych gatunków drzew będą odgrywały tutaj rolę.

Okazało się, że jeśli lasy będą w stanie się zaaklimatyzować, to dodatkowa koncentracja CO2 na każdy 1 stopień wzrostu temperatury musi wynieść co najmniej 67 ppm, by drzewa nadal mogły rosnąć. Taki scenariusz rozwoju sytuacji przewiduje 71% modeli klimatycznych wykorzystanych na potrzeby obecnych badań. Jeśli zaś drzewom nie uda się zaaklimatyzować, to wzrost koncentracji CO2 musi wynieść co najmniej 89 ppm na każdy stopień. Taki scenariusz jest przewidywany przez nieco ponad połowę wykorzystanych modeli. To zaś oznacza, że wciąż istnieje olbrzymia niepewność co do tego, co stanie się z lasami.

Dodatkowym problemem jest fakt, że nawet jeśli wspomniany stosunek CO2 do temperatury wykroczy poza określoną granicę na jeden sezon lub podobnie krótki czas, drzewa mogą zacząć wymierać. Ponadto autorzy badań nie brali pod uwagę wzrostu temperatur na pasożyty drzew czy pożary lasów.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Arktyka to jedno z najszybciej ocieplających się miejsc na Ziemi. Wiemy, że ocieplanie się przyspieszają roztapiające się śniegi i lody, że przyczynia się do niego zmiana cyrkulacji atmosferycznej. Jest wiele powodów, dla którego to w Arktyce ocieplenie zachodzi wyjątkowo szybko. Teraz naukowcy uważają, że znaleźli dodatkowy czynnik. A są nim... drzewa.
      Nie tylko zresztą drzewa, ale w ogóle rośliny mogą mieć niespodziewany wpływ na globalne ocieplenie.
      Gdy w atmosferze rośnie ilość dwutlenku węgla, rośliny bardziej wydajnie przeprowadzają fotosyntezę. Bardziej wydajny proces oznacza często mniejsze straty wody, czyli mniejsze parowanie z roślin. Parowanie zaś jest procesem powiązanym z chłodzeniem. Jeśli się ono zmniejsza, otoczenie ogrzewa się. I właśnie na ten proces zwrócili uwagę naukowcy z University of Edinburgh na łamach Nature Communications.
      Dotychczas przegapiano wpływy roślin. To badanie pokazuje wpływ roślinności na ocieplanie się Arktyki w warunkach zwiększonej koncentracji CO2 w atmosferze, mówi współautor badań Jin-Soo Kim.
      Naukowcy wykorzystali modele klimatyczne, w których uwzględnili parowanie z roślin. Modele te wykazały, że wraz z rosnącym poziomem atmosferycznego dwutlenku węgla rośliny na półkuli północnej tracą mniej wody. W wyniku tego procesu poszczególne regiony ocieplają się bardziej niż wynikałoby z samej tylko zmiany klimatu.
      Autorzy badań szacują, że opisany przez nich wpływ roślin jest odpowiedzialny za niemal 10% ocieplenia w Arktyce i nawet 28% ocieplenia na niższych szerokościach półkuli północnej. Podkreślają jednocześnie, że ich szacunki obarczone są sporym marginesem błędu.
      Podczas badań naukowcy wykorzystali 8 modeli i porównali je między sobą. Okazało się, że istnieją spore różnice w uzyskiwanych wynikach dotyczących wpływu roślin na ocieplanie się Arktyki. Może się tak dziać zarówno z powodu sporej niepewności odnośnie reakcji lodu morskiego na ocieplający się klimat jak i z powodu braku zgody w środowisku naukowym odnośnie wpływu zwiększonej koncentracji CO2 na rośliny. Z jednej strony gdy mamy więcej dwutlenku węgla w atmosferze, rośliny nie muszą tak szeroko otwierać aparatów szparkowych, więc tracą mniej wody. Z drugiej strony CO2 może czasem przyspieszać wzrost roślin. A jeśli roślin jest więcej, to mamy i większe parowanie. Te oba zjawiska – większy wzrost roślin i mniejsze rozwarcie aparatów szparkowych – mogą mieć przeciwny wpływ na lokalne temperatury.
      Omawiane tutaj badanie sugeruje jednak, że silniejszy jest wpływ zmian w otwarciu aparatów szparkowych. W wielu ekosystemach nie obserwujemy takiego wzrostu roślin, jaki naiwnie założyliśmy myśląc o wzroście stężenia CO2, mówi doktor Leander Anderegg z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pod koniec triasu poziom atmosferycznego CO2 był podobny, jak ten, przewidywany dla poziomu w XXI wieku. Trias trwał od 252 do 201 milionów lat temu. Rozpoczął się i zakończył dużym wymieraniem gatunków. Na łamach Nature Communications naukowcy opisali wyniki badań nad bazaltami z formacji Central Atlantic Magmatic Province (CAMP).
      Naukowcy z Uniwersytetów w Padwie, Budapeszcie, Tomsku, Oslo, Leeds oraz z kanadyjskiego McGill University i z Sorbony przeanalizowali 200 skał, w których były uwięzione bąble powietrza. Najpierw upewnili się, że zawarty w nich dwutlenek węgla rzeczywiście pochodzi z atmosfery. Następnie przeprowadzili analizy, które pozwoliły im obliczyć stężenie CO2 w atmosferze, w czasie, gdy bąble zostały w magmie uwięzione.
      CAMP to największa na Ziemi wielka pokrywa lawowa. Pokrywa ona powierzchnię około 11 milionów kilometrów kwadratowych. CAMP powstała przed około 201 milionami lat. Doszło wówczas do serii czterech gigantycznych erupcji, z których każda trwała od kilkuset do kilku tysięcy lat. W wyniku tych wydarzeń na powierzchnię wydostały się nawet 3 miliony km3 magmy.
      Teraz dowiadujemy się, że podczas takich długotrwałych erupcji do atmosfery przedostało się wystarczająco dużo CO2, by zwiększyć średnie temperatury na Ziemi o 2 stopnie Celsjusza. Masowe wymieranie, które było następstwem tych erupcji, doprowadziło do wyginięcia około 75% gatunków i otworzyło drogę do dominacji dinozaurów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W odległości zaledwie 900 kilometrów od Bieguna Południowego odkryto pozostałości lasu deszczowego sprzed 90 milionów lat. Analiza znalezionej tam gleby z okresu kredy wykazała obecność korzeni, pyłków i zarodników. To dowodzi, że klimat był wówczas znacznie cieplejszy niż dotychczas sądzono.
      Odkrycia dokonał niemiecko-brytyjski zespół naukowy z Centrum Badań Polarnych i Morskich w Niemczech oraz Imperial College London. Współautorka badań profesor Tina van de Flierdt z Imperial, powiedziała: zachowanie pozostałości po lesie sprzed 90 milionów lat jest czymś wyjątkowym, jednak jeszcze bardziej zaskakujące jest to, czego się dowiadujemy. Nawet w czasie nocy polarnej bagniste lasy deszczowe mogły rosnąc w pobliżu Bieguna Południowego, pokazując nam, ze klimat był wówczas cieplejszy niż sądziliśmy.
      To również sugeruje, że poziom CO2 w atmosferze był w tym okresie wyższy, niż przypuszczano, co może być przyczynkiem do zmian w modelach klimatycznych dla tamtego okresu. Środkowy okres kredy (115–80 milionów lat temu) to okres największego rozkwitu dinozaurów i jednocześnie najgorętszy okres ostatnich 140 milionów lat. Poziom oceanów był wówczas o 170 metrów wyższy niż obecnie, a średnie temperatury w tropikach mogły sięgać 35 stopni Celsjusza.
      Niewiele jednak wiemy o warunkach, jakie wówczas panowały w okolicach bieguna południowego. Teraz naukowcy odkryli tam pozostałości lasu deszczowego, który mógł być podobny do lasów występujących obecnie na Nowej Zelandii. I to mimo faktu, żę przez cztery miesiące w roku panuje na tym terenie mrok. Obecność lasu deszczowego sugeruje że średnie temperatury wynosiły tam około 12 stopni Celsjusza. Mało prawdopodobne, by był tam jakikolwiek lód.
      Pozostałości gleby z tropikalnego lasu pochodzą z osadów pobranych w pobliżu lodowców Pine Island i Thwaites w Zachodniej Antarktyce. Uwagę naukowców przykuła część osadów o nietypowym kolorze. Przeprowadzili więc skanowanie tomografem komputerowym i ujawnili gęstą siec korzeni, które były tak dobrze zachowane, iż można było zobaczyć strukturę poszczególnych komórek. Próbka zawierała też olbrzymią ilość pyłków i zarodników, w tym pierwsze znalezione na tej szerokości geograficznej pozostałości roślin kwitnących.
      Wykonana przez naukowców rekonstrukcja klimatu wykazała, że średnia roczna temperatura na tamtym obszarze wynosiła około 12 stopni Celsjusza, czyli była sporo wyższa niż w Polsce. Z kolei średnia temperatura w miesiącach letnich to około 19 stopni Celsjusza. Temperatura wody w rzekach i bagnach dochodziła do 20 stopni Celsjusza, a ilość opadów dorównywała obecnej ilości opadów w Walii.
      Przed naszymi badaniami uznawano, że w kredzie koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze wynosiła około 1000 ppn. Jednak z modeli uwzględniających zdobyte przez nas dane wynika, że taka jak opisywana temperatura na Antarktyce może być osiągnięta przy koncentracji CO2 rzędu 1120–1680 ppm, mówi główny autor badań, doktor Johann Klages z Centrum Badań Morskich i Polarnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jedną z największych niewiadomych dotyczących koronawirusa SARS-CoV-2 jest jego zachowanie w zależności od pór roku. Fizycy z University of Utah otrzymali w ramach projektu Rapid Response Research grant z Narodowej Fundacji Nauki. Kwota 200 000 dolarów ma im wystarczyć na zalezienie odpowiedzi, jak wirus będzie się rozprzestrzeniał i zachowywał w zmieniających się porach roku.
      Tworzymy wiarygodną replikę zewnętrznej otoczki wirusa (kapsydu), która utrzymuje wszystko razem. Chcemy sprawdzić, co powoduje, że wirus się rozpada, że ginie, mówi Michael Vershinin. To nie jest szczepionka. Te badania nie rozwiążą problemu. Będą one stanowiły jedynie informację przydatną do podejmowania decyzji, dodaje uczony.
      Najpierw naukowcy zdobyli informacje o w pełni zsekwencjonowanym genomie wirusa. Następnie przeanalizowali geny odpowiedzialne za jego integralność strukturalną. Teraz syntetyzują te geny w żywych komórkach i pozwalają ich proteinom odtworzyć cząsteczkę wirusa.
      Koronawirus rozprzestrzenia się podobnie do wirusa grypy – w kropelkach zawieszonych w powietrzu. Panuje dominujący pogląd, który mówi, że wirusy tracą swoją efektywność, gdyż ich cząstki tracą integralność. O tym, jak bardzo zaraźliwy jest wirus decydują zjawiska fizyczne wpływające na ewolucję tych kropelek w zmieniającej się temperaturze i wilgotności, dodaje drugi autor badań, Saveez Saffarian.
      Vereshinin i Saffarian od samego początku epidemii zaczęli czytać literaturę specjalistyczną, by dowiedzieć się jak najwięcej o koronawirusach i podobnych wirusach, jak wirus grypy. Zauważyli, że autorzy wielu badań skupiali się na rozprzestrzenianiu się grypy na poziomie epidemiologicznym. Dysponujemy za to znacznie mniejsza liczbą badań nad pojedynczą cząsteczką wirusa i jej zachowaniu w różnych warunkach atmosferycznych.
      Obaj naukowcy od dawna prowadzą badania w skali nano. Laboratorium Vershinina specjalizuje się w użyciu optycznych szczypców, które pozwalają na próbkowanie pojedynczych molekuł. Z kolei laboratorium Saffariana bada wirusy RNA i ich zachowanie.
      Ich laboratoria współpracują w ramach Center for Cell and Genome Sciences, gdzie fizycy, chemicy i biolodzy prowadzą badania interdyscyplinarne.
      Tutaj mamy wgląd nie tylko na to, co dzieje się w makroskali. Przyjrzenie się pojedynczej cząsteczce wirusa to kluczowy element do tego, by dowiedzieć się, co się tak naprawdę dzieje. Współczesna biologia i biofizyka pozwalają nam na prowadzenie badań, jakie wcześniej nie były możliwe, mówi Vershinin.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pomiędzy latem 2015 a wiosną 2016 roku między Alaską a Kalifornią ocean wyrzucił na brzeg około 62 000 martwych nurzyków zwyczajnych. Większość z nich wykazywała oznaki śmierci głodowej. Gdy naukowcy zaczęli temu przyglądać i ekstrapolowali liczbę martwych ptaków na cały obszar, stwierdzili, że we wspomnianym okresie musiało zginąć około miliona ptaków.
      Rodziło się więc pytanie, w jaki sposób milion ptaków mogło zginąć mniej więcej w tym samym czasie na przestrzeni 6000 kilometrów. I co było przyczyną ich śmierci, mówi John Piatt z US Geological Survey.
      Nurzyki ginęły już masowo w przeszłości, ale zjawisko to obserwowano tylko lokalnie i na mniejszą skalę. Tymczasem to, co zauważono w latach 2015-2016 było tym bardziej niezwykłe, że ptaki te są dobrze przystosowane do swojego środowiska. Potrafią głęboko nurkować by zdobywać ryby, będące głównym źródłem ich pożywienia.
      Po kilku latach badań ptaków, temperatury wody i danych z połowów Piatt i jego zespół doszli do wniosku, że nurzyki zabiła... wysoka temperatura wody i wywołana nią konkurencja ze strony innych drapieżników.
      Pomiędzy końcem roku 2013 a rokiem 2016 u zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej woda miała rekordowo wysoką temperaturę. W takiej wodzie wiele zmiennocieplnych drapieżników, jak na przykład dorsz, muszą jeść więcej, by utrzymać prawidłową temperaturę ciała. Dorsze mają jednak nad nurzykami przewagę. Ptaki muszą bowiem zjeść każdego dnia pokarm o wadze odpowiadającej połowy masy ich ciała i giną po 3–5 dniach bez pożywienia. Tymczasem dorszowi wystarczy, że w ciągu dnia zje pożywienie o masie 1% masy jego ciała. Dorszom więc łatwiej się pożywić, ale gdy zjadają więcej ryb, mniej i pozostaje dla nurzyków, które są bardziej wrażliwe na niedostatki pokarmu.
      To jedyne logiczne wyjaśnienie śmierci tak wielu nurzyków na tak dużym obszarze w tak krótkim okresie. Tym bardziej, że Piatt wykluczył, iż śmierć ptaków spowodowały zakwity toksycznych glonów. Badania padłych ptaków wykazały bowiem, że ilość toksyn w ich organizmach jest niższa niż podczas wcześniejszych pomorów wywoływanych właśnie przez glony.
      Problem może stanowić to, że fale upałów i obszary gorącej wody mają pojawiać się coraz częściej. Już zresztą pojawiły się informacje wskazujące, na ponowne formowanie się gorącego bloba u zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej. Ma on jednak znacznie mniejszy rozmiar, więc jego wpływ będzie też mniejszy.
      Piatt mówi, że nurzyki nie są zagrożone wyginięciem, ale populacja będzie odradzała się przez dziesięciolecia, gdyż proces ten będą spowalniały kolejne wydarzenia tego typu.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...