با کوتاه‌تر شدن روزها و پایین آمدن دما در نیمکره شمالی، رنگ برگ‌ها شروع به تغییر کردن می‌کند. خب تمام این‌ها نشانه شروع فصل زیبای پاییز است؛ ما نیز می‌توانیم وقتی که برگ‌ها به رنگ‌های قرمز، قهوه‌ای و طلایی تغییر رنگ می‌دهند، از این فصل زیبا لذت بیشتری ببریم. اما اکنون اطلاعاتی به دست آمده است که نشان میدهد برگ برخی درختان خیلی زودتر شروع به تغییر رنگ داده‌اند، در ادامه با آی‌تی‌رسان همراه باشید تا دلایل این امر را با هم بررسی کنیم.
با افزایش دوباره دمای هوا در بهار، رشد درختان از سر گرفته می‌شود. در طول ماه‌های گرمتر، درختان دی‌اکسیدکربن را از جو گرفته و آن را در مولکول‌های پیچیده خود ذخیره می‌کنند و اکسیژن را به عنوان محصول جانبی آزاد می‌کنند. به طور خلاصه می‌توان به این فرآیند فتوسنتز نام داد. هرچه فتوسنتز بیشتر باشد، کربن بیشتری در درخت ذخیره می‌شود.
می‌دانیم که دی اکسیدکربن عامل اصلی تغییرات آب و هوایی است، بنابراین هر چه دی اکسیدکربن بیشتری توسط گیاهان بتواند از جو خارج شود، بهتر است. با توجه به اینکه آب و هوای گرمتر به یک فصل رشد طولانی‌تری منجر می‌شود، برخی از محققان اظهار داشتند که دی اکسید کربن بیشتری نسبت به دفعات قبلی توسط درختان و گیاهان دیگر جذب می‌شود. اما پژوهش جدیدی درست برعکس این نظریه را بیان کرده که می‌تواند تأثیرات عمیقی در نحوه سازگاری ما با تغییرات آب و هوایی داشته باشد.
به محدودیت رسیدن
محققان با کمک دبورا زانی (Deborah Zani) در موسسه فناوری فدرال سوئیس، زمان تغییر رنگ در برگ‌های درختان پاییزه را با رشد گیاه در بهار و تابستان سال قبل بررسی کردند.
طبق باور دانشمندان، دما و طول روز به عنوان عوامل اصلی تغییر رنگ و ریزش برگ‌ها شناخته می‌شوند، به همین دلیل برخی دانشمندان تصور می‌کردند که دمای بالا این روند را تا اواخر فصل به تعویق می‌اندازد. با مطالعه گونه‌های درختان برگریز اروپایی، از جمله شاه بلوط هندی، درخت فان نقره‌ای و بلوط انگلیسی، نویسندگان این پژوهش جدید ثبت کردند که هر درخت در هر فصل چقدر کربن جذب می‌کند و در نهایت مقدار آن چه تاثیری هنگام ریزش برگ‌ها دارد.
استفاده از داده‌های پدیده‌شناسی اروپا
محققان در این پروژه که تا 65 سال برخی درختان را مورد هدف پژوهش قرار داده بودند، در مطالعه مشاهداتی طولانی‌مدت خود دریافتند که با افزایش میزان فتوسنتز، برگ‌ها تغییر رنگ داده و در اوایل سال شروع به افتادن می‌کنند. به ازای هر 10 درصد افزایش فعالیت فتوسنتزی در فصل رشد بهار و تابستان، درختان به طور متوسط هشت روز زودتر برگ‌های خود را می‌ریزند.
آزمایشات کنترل شده آب و هوایی بر روی درختان پنج ساله راش اروپایی و درختان اسپیره کوهی ژاپنی نشان میدهد که چه چیزی می‌تواند پشت این نتیجه غیر منتظره باشد. در این آزمایشات، پژوهشگران درختان را در معرض آفتاب کامل، نیم سایه یا سایه کامل قرار گرفتند. نتایج نشان میدهد که محدودیتی در میزان فتوسنتز وجود دارد که یک درخت می‌تواند در یک فصل رشد خود انجام دهد. پر کردن یک سطل از آب را تصور کنید. می‌توان آن را به آرامی یا سریع انجام داد، اما وقتی سطل پر شد، دیگر جایی برای آب بیشتر باقی نمی‌ماند.
این تحقیقات نشان میدهد که درختان برگریز فقط می‌توانند سالانه مقدار مشخصی کربن جذب کنند و با رسیدن به این حد، دیگر نمی‌توان کربن بیشتری جذب کرد. در آن مرحله است که برگ‌ها شروع به تغییر رنگ می‌دهند. این محدودیت با در دسترس بودن مواد مغذی، به ویژه ازت، و ساختار فیزیکی گیاه، به ویژه عروق داخلی که آب و مواد مغذی محلول را به اطراف منتقل می‌کنند، تعیین می‌شود. نیتروژن ماده‌ای مغذی اصلی است که گیاهان برای رشد به آن نیاز دارند و اغلب مقدار نیتروژن موجود است که رشد کل را محدود می‌کند. به همین دلیل است که کشاورزان و باغداران برای غلبه بر این محدودیت از کودهای ازته استفاده می‌کنند.
در مجموع، این محدودیت‌ها به این معنی است که جذب کربن در طول فصل رشد مکانیسمی خودتنظیمی در درختان و گیاهان علفی است که اتفاق می‌افتد. در این فرآیند فقط مقدار زیادی کربن می‌تواند جذب شود.
رنگ‌های اولیه برگ‌های پاییزی
در جهان کنونی که میزان کربن در جو به طور مداوم در حال افزایش است، این یافته‌های جدید حاکی از آن است که آب و هوای گرم و فصل رشد طولانی‌تر اجازه نمی‌دهد تا درختان برگریز معتدل دی‌اکسید کربن بیشتری بگیرند. مدل پیش‌بینی‌کننده این پژوهش اینچنین نشان میدهد که تا سال 2100، زمانی که انتظار می‌رود فصول رشد درختان بین 22 تا 34 روز بیشتر باشد، برگ‌های درختان بین سه تا شش روز زودتر از درختان کنونی می‌افتند.
این مسئله پیامدهای قابل‌توجهی در مدل‌سازی تغییرات آب و هوایی به همراه دارد. اگر بپذیریم که میزان کربن جذب شده توسط درختان برگریز در کشورهای دارای درجه حرارت مانند انگلیس هر ساله بدون توجه به فصل رشد ثابت خواهد ماند، سطح دی‌اکسید کربن با سرعت بیشتری از آنچه پیش‌بینی می‌شده است، افزایش خواهد یافت. تنها راه برای تغییر این مسئله افزایش ظرفیت جذب کربن در درختان است.
گیاهانی که از نظر میزان نیتروژن موجود محدود نباشند، ممکن است بتوانند برای مدت طولانی‌تری در آب و هوای گرم رشد کنند. این‌ها درختانی هستند که می‌توانند نیتروژن را از هوا بگیرند، مانند توسکا. اما این گونه‌ها به دلیل کمبود نور روز و دمای سردتر، تقریباً در همان زمان برگ‌های خود را از دست می‌دهند.
اما اگر بخواهیم به این مسئله به حالت وارونه نگاهی بیاندازیم، با این احتمال که برخی درختان زودتر برگ‌های خود را از دست می‌دهند و برخی نیز اکنون برگ می‌ریزند، می‌توان گفت که ممکن است رنگ‌های پاییزی درختان به طور طولانی‌تری وجود داشته باشد.
