الگوهای تنفس گیاهان چگونه بر خشکی اکوسیستم تأثیر می گذارد؟ – شما آنلاین هستید


الگوهای تنفس گیاهان چگونه بر خشکی اکوسیستم تأثیر می گذارد؟
الگوهای تنفس گیاهان چگونه بر خشکی اکوسیستم تأثیر می گذارد؟

تحقیقات جدید گروه اکوهیدرولوژی سنجش از دور در استنفورد در ایالات متحده که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، دقت مدل‌هایی را که اثرات خشکسالی بر اکوسیستم‌ها را از طریق الگوهای تنفسی گیاهان مطالعه می‌کنند، بهبود بخشیده است. خشکسالی در سراسر جهان در حال افزایش است. بر اساس گزارش ۲۰۲۲ سازمان ملل، بیش از […]

تحقیقات جدید گروه اکوهیدرولوژی سنجش از دور در استنفورد در ایالات متحده که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، دقت مدل‌هایی را که اثرات خشکسالی بر اکوسیستم‌ها را از طریق الگوهای تنفسی گیاهان مطالعه می‌کنند، بهبود بخشیده است.
خشکسالی در سراسر جهان در حال افزایش است. بر اساس گزارش ۲۰۲۲ سازمان ملل، سالانه بیش از ۲۹ میلیون هکتار زمین به دلیل خشکسالی و بیابان زایی از بین می رود. در این میان، درک بهتر نقش گیاهان در خشکسالی برای برنامه ریزی واکنش های سازگارانه به این پدیده مهم است.
در مقاله ای که زیر نظر منگ ژائو، محقق فوق دکتری در علوم سیستم زمین تهیه شد، از داده های ماهواره ای مربوط به ذخیره آب و داده های بارش برای تهیه نقشه جامع بیلان آب استفاده شد. داده‌های ذخیره‌سازی آب از پروژه بازیابی جاذبه و آزمایش آب و هوای گریس و گریس فو و داده‌های بارش از پروژه آب‌وهواشناسی بارش جهانی به‌دست آمدند.
با استفاده از این داده های جدید و دقیق تر، ژائو و همکارانش از دانشگاه کالیفرنیا، ایروین و دانشگاه ایالتی اوهایو توانستند تغییرات توده آب ناشی از تبخیر و تعرق گیاهان را ردیابی کنند. این به آنها اجازه می دهد تا علائم تغییر در از دست دادن آب در گیاهان در مناطق خاص را تخمین بزنند.
گیاهان از طریق تبخیر و تعرق آب را از خاک جذب می کنند و بخار آب را از طریق منافذ موجود در برگ ها وارد جو می کنند. این منافذ مانند روزنه های کوچک در برگ های گیاه عمل می کنند. بر اساس این مقاله، واکنش گیاهان به خشکی می تواند شرایط خاک را تحت تنش آبی بدتر یا محافظت کند. در طول خشکسالی، کاهش رطوبت خاک ممکن است دسترسی گیاه به آب را محدود کند. با این حال، این منافذ ممکن است به دلیل کاهش رطوبت هوا مجبور به باز شدن بیشتر شوند و از دست دادن آب بیشتر شود.
یافته‌ها نشان می‌دهد که از دست دادن آب از طریق پوشش گیاهی تقریباً در نیمی از ماه‌های خشک سال در سراسر جهان، زمانی که آب کمتری در خاک وجود دارد، افزایش می‌یابد. محققان به این نتیجه رسیدند که تأثیر تقاضای جوی بالا برای آب در طول فصل خشک به طور کلی به افزایش اتلاف آب از طریق گیاهان در طول خشکسالی کمک می کند.
ژائو و همکارانش دریافتند که ۴۴ درصد از گیاهان آب بیشتری را از طریق تبخیر و تعرق در طول فصل خشک از دست می‌دهند که دو برابر تخمین ۲۵ درصدی مدل فعلی سیستم زمین (CMIP 6) است.
ژائو و همکارانش در این مقاله نوشتند که این دست کم گرفتن به ویژه در آب و هوای نسبتا خشک و مناطق با زیست توده کمتر مشاهده می شود.
طبق این مقاله، خطاها در مدل‌های موجود سیستم زمین ممکن است ناشی از دست کم گرفتن سهم رطوبت از لایه‌های عمیق‌تر خاک باشد که می‌توانند توسط گیاهان جذب شوند، حتی اگر مقدار آب نزدیک لایه بالایی خاک به دلیل خشکسالی کمتر باشد. دلیل احتمالی دیگر، درک نادرست از واکنش بیولوژیکی گیاه به خشکی است.
محققان در این مقاله نوشتند که رویکردهای سنتی فرآیندهای فیزیولوژیکی مربوط به هیدرولیک گیاهان را نادیده می گیرند. برای مناطقی با زیست توده محدود، از دست دادن مستقیم آب های زیرزمینی به دلیل تبخیر از خاک می تواند قابل توجه باشد، اما این در مدل های موجود دست کم گرفته شده است.
بر اساس مقاله منتشر شده در استنفورد نیوز، مفهوم این مطالعه این است که اثرات خشکسالی بر اکوسیستم ها با از دست دادن آب از طریق تبخیر و تعرق گیاهان بیش از پیش بینی قبلی تشدید می شود. کاهش سریع آب در خاک به دلیل تبخیر و تعرق می تواند باعث خشکسالی ناگهانی در عرض چند هفته شود. این را می توان با این مدل بهبود یافته بهتر پیش بینی کرد.
این مقاله نشان می دهد که چگونه مناطقی که در حال حاضر خشکسالی را تجربه می کنند، ممکن است خشکسالی های ناگهانی را تجربه کنند که شدیدتر از الگوهای فعلی است، زیرا گیاهان آب خاک را تخلیه می کنند.
پیش بینی اثرات خشکسالی بر اکوسیستم با بررسی الگوهای تنفسی گیاهان
این تحقیق همچنین می تواند دانشی را در مورد بهبود مدل های موجود در اختیار دانشمندان قرار دهد.
در نتیجه گیری، محققان شکاف های دانش در درک دانشمندان از رطوبت خاک، ساختار، هدایت هیدرولیکی و واکنش گیاه به تنش خشکی را ترسیم کردند. آنها گفتند که در آینده، مدل‌های سیستم زمین می‌تواند برای پیش‌بینی بهتر تبخیر در مناطقی که کمتر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، بهبود یابد. در این مناطق اثرات خشکسالی به دلیل بحث های عدالت زیست محیطی افزایش یافته است.
ژائو گفت: “من فکر می کنم کار ما می تواند به بهبود دانش در مورد مناطقی که تحت تنش آبی هستند کمک کند.” با استفاده از داده های مستند مانند تصاویر ماهواره ای، الگوهای جدید را می توان به سرعت ایجاد کرد. بدون نیاز به شروع به جمع آوری داده ها.
بازیابی جاذبه و آزمایش آب و هوا، که به اختصار GRACE نامیده می شود، پروژه مشترک ناسا و مرکز هوافضای آلمان است که دو ماهواره آن از زمان پرتاب در مارس ۲۰۰۲ تا پایان ماموریت در اکتبر ۲۰۱۷ در اندازه گیری دقیق نقش دارند. ناهنجاری های گرانشی در میدان گرانش زمین گریس با اندازه‌گیری ناهنجاری‌های جاذبه، اجسام پراکنده در اطراف زمین و میزان تغییر آنها در طول زمان را نشان داد. داده های ماهواره ای گریس ابزار مهمی در مطالعه اقیانوس ها، زمین شناسی و اقلیم شناسی است.