بر اساس پژوهش جدیدی که توسط دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، دیویس (UC Davis) انجام شده است، درختان سرخ‌چوب ساحلی (Coast Redwoods) کالیفرنیا که از کهنسال‌ترین و بلندترین موجودات زنده روی زمین محسوب می‌شوند، در برابر امواج گرمای شدید ناشی از تغییرات اقلیمی دچار واکنش دفاعی پدیده‌ای به نام «گرمازدگی گیاهی» می‌شوند. این درختان برای حفظ آب، روزنه‌های برگ خود را می‌بندند که این امر روند فتوسنتز و جذب کربن را متوقف کرده و اکوسیستم‌های پیچیده آویخته در تاج آن‌ها را با خطر فروپاشی مواجه می‌سازد.
کشف پدیده گرمازدگی و گرسنگی کربنی در زیست‌شناسی سکویاها
زیست‌شناسان و اکولوژیست‌های گیاهی دانشگاه UC Davis در طول یک بازه زمانی دو ساله و با پایش دو هفته یک‌بار برگ‌های درختان سرخ‌چوب در شهرستان مندوسینو (Mendocino County)، مکانیزم دفاعی ناشناخته‌ای را در این غول‌های گیاهی ثبت کردند. هنگامی که دمای محیط به شدت افزایش می‌یابد، برگ‌های درخت همانند سطح آسفالت در برابر نور خورشید داغ می‌شوند. در حالت عادی، درختان با باز کردن روزنه‌ها (Stomata) و تبخیر آب (تعرق)، خود را خنک می‌کنند؛ عملی شبیه به تعریق در انسان. اما با تشدید امواج گرما و کاهش ذخایر رطوبتی، درخت مجبور به بستن کامل روزنه‌ها برای جلوگیری از از دست رفتن آب می‌شود.
نتیجه این اقدام دفاعی، توقف ورود دی‌اکسید کربن به داخل ساختار برگ و در نتیجه افت شدید فرایند فتوسنتز است. این پدیده که دانشمندان آن را «گرسنگی کربنی» (Carbon Starvation) می‌نامند، مانع از ذخیره‌سازی انرژی لازم برای رشد و بازسازی ساختارهای گیاهی در طولانی‌مدت می‌شود. اگرچه چنین رفتاری پیش‌تر در درختان جنگل‌های استوایی مشاهده شده بود، اما این نخستین باری است که رخ دادن آن در جنگل‌های سرخ‌چوب ساحلی شمال کالیفرنیا به اثبات می‌رسد.
📊 شناسنامه داده‌های فنی و نتایج پژوهش UC Davis
- محل انجام پژوهش: زیست‌بوم‌های جنوبی سرخ‌چوب در شهرستان مندوسینو، کالیفرنیا
- دوره زمانی ارزیابی: پایش مداوم به مدت ۲ سال (اندازه‌گیری دو بار در ماه)
- محدوده دمای بهینه زیستی سکویاها: ۸ تا ۲۷ درجه سانتی‌گراد (۴۶ تا ۸۰ درجه فارنهایت)
- کاهش پوشش مه ساحلی: افت ۳۰ تا ۴۰ درصدی مه خنک‌کننده در دهه اخیر
- شاخص جذب کربن: بالاترین میزان ذخیره‌سازی کربن در هکتار نسبت به تمام جنگل‌های جهان
- سازوکار آسیب‌دیدگی: انسداد روزنه‌ها (Stomata Closure) ⟸ توقف فتوسنتز ⟸ گرسنگی کربنی
فروپاشی اکوسیستم‌های معلق؛ طبقات دوم جنگل در ارتفاع ۵۰ متری
سرخ‌چوب‌های ساحلی تنها درختانی ساده نیستند، بلکه خود یک «جنگل روی جنگل دیگر» را تشکیل می‌دهند. در ارتفاع بیش از ۴۰ تا ۵۰ متری از سطح زمین، تاج این درختان پس از قرن‌ها رشد، بستر پیچیده‌ای از خاک معلق، سرخس‌ها و خزه‌ها را می‌سازد. این اکوسیستم‌های بالادست، زیستگاه انحصاری موجوداتی نظیر «سمندر سرگردان» (Wandering Salamander) است که تمام چرخه زندگی خود را بر فراز یک درخت می‌گذراند، و همچنین پرنده نادر «مرغ‌سقای مرمری» (Marbled Murrelet) که در شاخسارهای بالایی آشیانه می‌سازد.
با تشدید امواج گرما در تابستان‌های اخیر (از جمله تابستان‌های ۱۴۰۲ و ۱۴۰۳ شمسی) و کاهش توان خنک‌سازی درختان، این بسترهای خاکی آویخته به سرعت خشک می‌شوند. به گفته آنتونی آمبروز (Anthony Ambrose)، اکولوژیست زیست‌شناختی در موسسه Ancient Forest Society، خشک شدن این بسترها چرخه تنوع زیستی تاج‌برگ‌ها را نابود کرده و موجب آوارگی یا مرگ گونه‌های وابسته به این microclimateهای منحصر‌به‌فرد می‌شود.
بحران ناپدید شدن مه ساحلی و اثر متقابل بر چرخه اقلیم
یکی از ارکان اصلی بقای سرخ‌چوب‌ها، برهم‌کنش دقیق آن‌ها با مه غلیظ ساحل اقیانوس آرام است. این مه نه‌تنها مانند یک سیستم تهویه مطبوع طبیعی، دمای هوا را در محدوده استاندارد (۸ تا ۲۷ درجه سانتی‌گراد) نگه می‌دارد، بلکه درختان به دلیل ارتفاع زیاد، آب را مستقیماً از توده‌های مه موجود در هوا جذب می‌کنند. با این حال، گرم شدن آب‌های اقیانوس و خشک‌تر شدن هوای مجاور، بر اساس گزارش تاد داوسون (Todd Dawson) از دانشگاه برکلی، میزان حضور مه ساحلی را بین ۳۰ تا ۴۰ درصد کاهش داده است.
+-----------------------------------------------------------------------+
| Climate Heat Stress Cycle |
+-----------------------------------------------------------------------+
|
v
+-------------------------------------+
| Rising Global/Regional Temperatures |
+-------------------------------------+
|
v
+-------------------------------------+
| Ocean Warming & Loss of Coastal |
| Fog (30-40%) |
+-------------------------------------+
|
v
+-------------------------------------+
| Redwoods Stomata Close to Save Water|
+-------------------------------------+
|
v
+-------------------------------------+
| Photosynthesis Stops -> Carbon |
| Starvation & Stunted Growth |
+-------------------------------------+
|
v
+-------------------------------------+
| Degradation of Canopy Ecosystems |
| and Global Carbon Sink Cap |
+-------------------------------------+ارزیابی آینده و پیامدهای جهانی گرسنگی کربنی
جنگل‌های سرخ‌چوب کالیفرنیا چگال‌ترین و کارآمدترین چاهک‌های کربن (Carbon Sinks) روی سیاره زمین هستند و در هر هکتار، بیش از هر اکوسیستم دیگری دی‌اکسید کربن ذخیره می‌کنند. بخش عمده‌ای از جنگل‌های فعلی کالیفرنیا را درختان نسبتاً جوان‌تر تشکیل می‌دهند که در دو قرن گذشته کاشته شده‌اند؛ این درختان در مرحله رشد سریع قرار دارند و برای ادامه حیات به میزان قابل توجهی دی‌اکسید کربن نیاز دارند. عدم توانایی آن‌ها در فتوسنتز به دلیل گرمای شدید، زنجیره‌ای منفی در مهار کربن جهانی ایجاد می‌کند.
لیلی کلینک (Lily Klinek)، پژوهشگر ارشد دانشگاه UC Davis تاکید می‌کند که اگرچه برگ‌های مورد مطالعه پس از فروکش کردن موج گرما در پاییز و زمستان توانایی فتوسنتز خود را بازمی‌یابند و دچار آسیب دائمی در ساختار سلولی نمی‌شوند، اما افزایش فرکانس و شدت امواج گرما در سال‌های آینده (مانند افق‌های ۱۴۰۵ تا ۱۴۱۰ شمسی) ممکن است فرصت بازابی و ریکاوری را از این درختان سلب کند.
