Vrućina usporava fotosintezu kalifornijskih sekvoja, pokazuje nova studija

Kada temperature naglo skoče, obalne sekvoje (Sequoia sempervirens) usporavaju fotosintezu. To je ključni nalaz studije objavljene 22. septembra u časopisu JGR Biogeosciences, a on otvara pitanje kako će se jedna od najpoznatijih vrsta drveća na svijetu nositi sa sve toplijom klimom i hoće li i dalje moći skladištiti ugljik iz atmosfere u dosadašnjoj mjeri.

Kalifornijske sekvoje čine šume koje spadaju među najveća nadzemna skladišta ugljika na Zemlji. Riječ je o vrsti autohtonoj za centralnu i sjevernu Kaliforniju, koja se kroz historiju razvijala u blagim klimatskim uslovima tog područja. U posljednjim decenijama njen areal se, međutim, znatno smanjio, a regija se zagrijava i sve češće bilježi ekstremno vruće dane s temperaturama iznad 37 stepeni Celzija (100 stepeni Farenhajta).

Niko ranije nije mjerio uticaj vrućine

Lily Klinek, prva autorica studije i doktorandica u Laboratoriji za optiku biljaka na Univerzitetu Kalifornije u Davisu, kazala je za Live Science da se radi o stablima prilagođenim umjerenoj klimi, zbog čega se dosad niko nije ozbiljno bavio time šta vrućina čini njihovoj fotosintezi.

Istraživanje je trajalo od 2022. do 2024. godine, a provedeno je u šumi Garcia River u okrugu Mendocino. Jednom ili dvaput mjesečno tim bi uzeo po tri uzorka lišća sekvoje i izmjerio im temperaturu i fluorescenciju. Svjetlost koju biljka upije može završiti na tri načina: utrošiti se u fotosintezi, osloboditi se kao toplota ili ponovo emitovati kao svjetlost, što se naziva fluorescencija. Klinek pojašnjava da fluorescencija služi kao posredna mjera za procjenu fotosinteze.

Pored toga, četvrti list su na 20 minuta zamotavali u aluminijsku foliju kako bi ga „uspavali", a potom ga osvjetljavali impulsom one talasne dužine koju biljka koristi za fotosintezu. Na taj način dobijali su podatak o maksimalnoj stopi fotosinteze koju list može postići.

Razlika od deset stepeni

Pokazalo se da je tokom vrućih dana lišće na suncu bilo i do 10 stepeni Celzija (18 stepeni Farenhajta) toplije od zraka oko njega. Prema riječima Klinek, tolika razlika je ogromna i znak je da je lišće pod takvim stresom da više ne uspijeva efikasno održavati vlastitu temperaturu.

Biljke inače temperaturu i fotosintezu drže pod kontrolom pomoću stoma – sićušnih pora na površini lista koje se otvaraju i zatvaraju. Kroz njih se reguliše koliko ugljen-dioksida ulazi u biljku, a koliko kisika i vodene pare izlazi. Kada unos ugljen-dioksida opadne, opada i fotosinteza, pa biljka raspolaže s manje energije. Velika razlika između temperature zraka i lista, smatra Klinek, govori da su sekvoje po vrućini zatvorile stome kako bi sačuvale vodu od isparavanja, ali su se zbog toga pregrijale.

Laboratorij potvrdio direktan efekat

Kako bi dodatno ispitali šta vrućina radi fiziologiji lista, istraživači su uzorke prenijeli u laboratorij, stavili ih u vodu i izložili nizu različitih temperatura. Iako je voda bila dostupna, a stome otvorene, fotosinteza je i dalje slabila kako se temperatura povećavala. Autori iz toga zaključuju da vrućina sama po sebi ograničava fotosintetski kapacitet sekvoja, a ne tek posredno, kroz zatvaranje stoma.

Studija stoga predviđa da će s rastom temperatura slabiti i sposobnost sekvoja da obavljaju fotosintezu i vežu ugljik.

Lucy Rowland, ekologinja s Univerziteta u Exeteru u Velikoj Britaniji koja nije bila dio istraživačkog tima, izjavila je za Live Science da pad fotosinteze ne dolazi samo od zatvorenih stoma, već da fotosintetski sistemi ovih stabala već sada direktno trpe od vrućine.

Granica nepovratne štete nije poznata

Rowland upozorava da ovi nalazi imaju ozbiljne posljedice po budućnost sekvoja i srodnih biljaka, ali i da se vrlo malo zna o tome kada oštećenje prelazi u nepovratno. Upravo je to, naglašava, ključno razumjeti ako se želi predvidjeti kako će buduća klima djelovati na biljni svijet.

Klinek i njen tim u narednoj fazi namjeravaju s nivoa pojedinačnog lista preći na cijela stabla i njihove ekosisteme te utvrditi gdje se ti pragovi nalaze. Za sada, kaže ona, nije jasno koliko je uočeni efekat privremena reakcija na stres, a koliko stabla zbog stalnog stresa već trpe trajnu štetu. Potrebno je, dodaje, prikupiti više podataka kako bi se, izvan nivoa lista, bolje razumjelo kako ovi ekosistemi odgovaraju na vrućinu i sušu.