기후가 따뜻해지면서 나무들은 '호흡'에 어려움을 겪습니다

나무들은 열을 가두는 이산화탄소(CO)를 격리하기 위해 애쓰고 있습니다.₂) 더 따뜻하고 건조한 기후에서 이는 지구가 계속 따뜻해짐에 따라 더 이상 인류의 탄소 발자국을 상쇄하기 위한 해결책 역할을 하지 못할 수 있다는 것을 의미한다고 Penn State 연구진이 주도한 새로운 연구에 따르면.

“우리는 더 따뜻하고 건조한 기후에 있는 나무들이 숨을 쉬는 대신 본질적으로 기침을 한다는 것을 발견했습니다.”라고 펜실베니아 주립대 지구과학 부교수이자 최근에 발표된 연구의 주요 저자인 Max Lloyd는 말했습니다. 국립과학원(National Academy of Sciences)의 간행물. “그들은 CO를 보내고 있다₂ 더 시원하고 습한 환경에서는 나무보다 훨씬 더 빨리 대기 속으로 돌아갑니다.”

나무는 광합성 과정을 통해 CO를 제거합니다.₂ 대기권에서 새로운 성장을 만들어냅니다. 그러나 스트레스가 많은 조건에서는 나무가 CO를 방출합니다.₂ 대기로 돌아가는 과정을 광호흡이라고 합니다. 연구팀은 나무 조직에 대한 전 세계 데이터 세트를 분석하여 따뜻한 기후, 특히 물이 제한적인 경우 광호흡 속도가 최대 2배 더 높다는 것을 입증했습니다. 그들은 아열대 기후에서 이러한 반응의 한계점은 평균 주간 기온이 대략 화씨 68도를 초과할 때 교차되기 시작하고 기온이 더 상승함에 따라 악화된다는 것을 발견했습니다.

이번 연구 결과는 대기 중 탄소를 끌어내거나 사용하는 데 있어 식물의 역할에 대한 널리 퍼진 믿음을 복잡하게 만들어 식물이 기후 변화에 어떻게 적응할 수 있는지에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 중요한 것은, 연구자들은 기후가 따뜻해짐에 따라 식물이 CO를 덜 끌어낼 수 있다는 사실을 발견했다는 점에 주목했습니다.₂ 대기에서 배출되어 지구를 식히는 데 필요한 탄소를 흡수합니다.

Lloyd는 “우리는 이 필수 사이클의 균형을 무너뜨렸습니다.”라고 말했습니다. “식물과 기후는 불가분의 관계에 있습니다. CO의 가장 큰 단점은₂ 우리 대기에는 광합성 유기체가 있습니다. 이는 대기 구성에 큰 영향을 미치므로 작은 변화가 큰 영향을 미친다는 의미입니다.”

식물은 현재 CO의 약 25%를 흡수합니다.₂ 미국 에너지부에 따르면 매년 인간 활동에 의해 배출되지만, 특히 물이 부족한 경우 기후가 따뜻해짐에 따라 이 비율은 미래에 감소할 가능성이 높다고 Lloyd는 설명했습니다.

“기후의 미래에 대해 생각할 때 우리는 CO가 다음과 같이 예측합니다.₂ 로이드는 “이론적으로 식물이 호흡하는 분자이기 때문에 식물에 좋다”고 말했다. “그러나 우리는 일부 일반적인 모델이 설명하지 못하는 상충관계가 있을 것임을 보여주었습니다. 세상은 점점 더 따뜻해질 것입니다. 이는 식물이 CO를 흡수하는 능력이 저하된다는 것을 의미합니다.₂.”

이번 연구에서 연구자들은 메톡실 그룹이라고 불리는 나무 부분의 특정 동위원소 풍부함의 변화가 나무의 광호흡 추적자 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 동위원소는 다양한 원자로 생각할 수 있다고 Lloyd는 설명했습니다. 바닐라와 초콜릿 버전의 아이스크림이 있는 것처럼 원자도 질량의 변화로 인해 고유한 “맛”을 지닌 다양한 동위원소를 가질 수 있습니다. 연구팀은 광호흡의 추세를 관찰하기 위해 전 세계 다양한 기후와 조건에서 채취한 약 30개 나무 표본의 목재 샘플에서 동위원소의 메톡실 “맛” 수준을 연구했습니다. 표본은 1930년대와 40년대에 수집된 수백 개의 목재 샘플이 포함된 버클리 캘리포니아 대학의 기록 보관소에서 나왔습니다.

“이 데이터베이스는 원래 전 세계 여러 곳의 나무를 식별하는 방법을 산림 관리인에게 교육하는 데 사용되었으므로 이러한 숲을 본질적으로 재구성하여 CO를 얼마나 잘 흡수하고 있는지 확인하는 데 데이터베이스의 용도를 변경했습니다.₂“라고 로이드는 말했다.

지금까지 광호흡률은 살아있는 식물이나 구조적 탄수화물을 보유하고 있는 잘 보존된 죽은 표본을 사용해서만 실시간으로 측정할 수 있었습니다. 즉, 식물이 대규모로 또는 과거에 탄소를 흡수하는 속도를 연구하는 것이 거의 불가능했습니다. 로이드는 설명했다.

이제 팀은 목재를 사용하여 광호흡률을 관찰하는 방법을 검증했으며, 이 방법은 나무가 미래에 얼마나 잘 “호흡”할 수 있는지, 과거 기후에서 어떻게 지냈는지 예측할 수 있는 도구를 연구자들에게 제공할 수 있다고 말했습니다.

대기 중 이산화탄소의 양은 급속히 증가하고 있습니다. 미국 국립해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration)에 따르면 이는 지난 360만년 중 어느 때보다 이미 더 큰 규모입니다. 그러나 그 기간은 지질학적으로 비교적 최근의 것이라고 Lloyd는 설명했다.

이제 팀은 화석화된 나무를 사용하여 최대 수천만 년 전의 고대 과거의 광호흡률을 발굴하기 위해 노력할 것입니다. 이 방법을 통해 연구자들은 지질 시대에 걸쳐 식물 광호흡이 기후에 미치는 영향의 변화에 ​​관한 기존 가설을 명시적으로 테스트할 수 있습니다.

“나는 지질학자이고 과거에 일했습니다”라고 Lloyd는 말했습니다. “따라서 기후가 오늘날과 매우 다를 때 이 순환이 어떻게 작동했는지에 대한 큰 질문에 관심이 있다면 살아있는 식물을 사용할 수 없습니다. 우리의 미래가 어떻게 될지 더 잘 이해하려면 수백만 년 전으로 돌아가야 할 수도 있습니다. 같아.”

이 논문의 다른 저자로는 University of California, Berkeley의 Rebekah A. Stein, Daniel A. Stolper, Daniel E. Ibarra 및 Todd E. Dawson이 있습니다. 스미소니언 국립 자연사 박물관의 Richard S. Barclay와 Scott L. Wing, 아칸소 대학교의 David W. Stahle.

이 연구는 Agouron Institute, Heising-Simons Foundation 및 미국 국립과학재단(US National Science Foundation)에서 부분적으로 자금을 지원 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240131183540.htm