Oddychające pnie? Nowe badania zmieniają spojrzenie na emisje z lasów

Okazuje się, że pnie drzew potrafią przystosować się do wyższych temperatur – z czasem oddychają wolniej, zamiast szybciej, jak wcześniej przypuszczano. To oznacza, że drzewa nie uwalniają aż tyle dwutlenku węgla, jak wcześniej przewidywały modele klimatyczne. A to spowalnia ocieplanie się klimatu. Czyli – drzewa działają jak naturalny „hamulec” zmian klimatycznych.

Niezwykłe adaptacje termiczne oddechu pni drzewa i ich wpływ na klimat

Międzynarodowy zespół naukowców, kierowany przez badaczy z Chin, odkrył coś niezwykłego. Przeanalizowali oni, jak drzewa „oddychają” – a konkretnie, jak oddychają ich pnie – i stworzyli pierwszy na świecie model, który wyjaśnia i przewiduje, jak ten proces zmienia się pod wpływem temperatury.

Co to znaczy, że drzewo „oddycha”?

Tak naprawdę każde drzewo – poza tym, że pochłania dwutlenek węgla podczas fotosyntezy – także samo go wydziela, kiedy oddycha. Dzieje się to nie tylko w liściach, ale też w pniu. To naturalny proces, który jednak – jak sądzono – będzie coraz silniejszy w cieplejszym klimacie. Czyli: cieplej = więcej CO₂ z pni drzew = szybsze ocieplenie.

Ale teraz wiemy, że to nie do końca prawda.

Oddech drzew – choć niewidoczny gołym okiem – odgrywa kluczową rolę w globalnym cyklu węgla. Co roku pnie drzew uwalniają do atmosfery około 27 miliardów ton CO₂. Aż do niedawna przyjmowano, że przy ociepleniu klimatu tempo tego procesu po prostu rośnie, pogłębiając globalne ocieplenie. Najnowsze badania pokazują jednak, że rzeczywistość jest bardziej złożona – i na dobrą sprawę wydajna.

Choć pnie drzew mogą wydawać się statyczne, są tak samo ważne i dynamiczne jak liście w cyklu życia rośliny. Poprzez ekologiczną i ewolucyjną teorię optymalności mamy nadzieję rzucić nowe światło na oddychanie pnia — ujawniając jego ukryte znaczenie w kształtowaniu funkcji i przetrwania roślin. Drzewa to nie tylko ciche olbrzymy; każda część, od korony do rdzenia, odgrywa kluczową rolę w skomplikowanej równowadze natury.

Zhang Han (Uniwersytet Tsinghua)

Teoria oparta na optymalności

Międzynarodowy zespół naukowców z Tsinghua University, na czele z Wang Hanem, opracował nowy model – teorię optymalności eko-ewolucyjnej (EEO) [ang. Eco‑Evolutionary Optimality (EEO)]. Zakłada on, że oddech pnia jest ściśle powiązany z funkcją transportu wody. Albo jeszcze ściślej: w miarę ocieplania się powietrza, transport wody staje się efektywniejszy, więc pnie potrzebują mniej energii do utrzymania przepływu wody – w efekcie zmniejsza się tempo oddychania.

EEO zakłada, że ​​organizmy ewoluują, aby zoptymalizować swoje działanie w określonym środowisku, biorąc pod uwagę kompromisy między różnymi cechami. Na przykład rośliny mogą potrzebować zrównoważyć pobieranie CO2 z utratą wody przez aparaty szparkowe. 

Model przewiduje dwa główne efekty:

• przy temperaturze odniesienia 25 °C, tempo oddychania na jednostkę masy spada o ok. 10 % na każdy stopień wzrostu temperatury,
• przy temperaturze miejsca wzrostu – o około 2,3 % na stopień.

Ogromna baza danych — potwierdzenie doświadczeniem

Naukowcy przeanalizowali ponad 8700 pomiarów z całego świata, obejmujących 187 gatunków drzew z różnych stref klimatycznych. Wyniki były zaskakująco spójne: drzewa na całym świecie wykazują zdolność adaptacji swoich pni do cieplejszego klimatu.

Na każdy dodatkowy stopień Celsjusza wzrostu temperatury, tempo „oddychania” pnia spada o około 10%. To bardzo dużo – i może mieć ogromne znaczenie dla przyszłości naszej planety. Wyniki zostały potwierdzone również w kontrolowanych eksperymentach – w warunkach ocieplenia zaobserwowano aż 9,8 % spadek przy 25 °C oraz 1,5 % w temperaturze wzrostu – bardzo zbliżone do przewidywanej teorii.

Co to zmienia?

Nowe badania pokazały, że drzewa potrafią przystosować się do wyższych temperatur. Ich pnie po pewnym czasie „uczą się” oddychać wolniej, niż robiłyby to bez tej adaptacji. Ten proces nazywa się aklimatyzacją termiczną.

W praktyce oznacza to, że jeśli klimat się ociepli, drzewa niekoniecznie będą wydzielać więcej CO₂ – a mogą nawet wydzielać mniej niż przewidują stare modele klimatyczne.

Skalując wyniki globalnie, naukowcy dowiedli, że uwzględnienie adaptacji termicznej między rokiem 2015 a 2100 może zmniejszyć emisje z oddechu pni o 24–46 %, co – w przypadku scenariusza wysokiego ocieplenia – oznacza redukcję o 7,4 do 16,5 PgC (petagramów węgla). W przeciwnym razie modele zupełnie zawyżają sprzężenie zwrotne klimat‑węgiel – przykładowo model CLM5 zaniża adaptację aż o 80 % w porównaniu z rzeczywistością.

To tak, jakby natura sama włączyła klimatyzację.

To odkrycie może pomóc naukowcom lepiej przewidywać zmiany klimatu i poprawić modele, na których opierają się decyzje polityczne dotyczące ochrony środowiska.

Pnie żywych drzew nie tylko hojnie unoszą swoje liściaste ramiona, rzucając nam przyjemny cień w gorące letnie dni, ale także obiecują złagodzenie przyszłego ocieplenia poprzez osłabienie pozytywnego sprzężenia zwrotnego klimat-węgiel. Dzięki spostrzeżeniom zaczerpniętym z eko-ewolucyjnej optymalności mamy nadzieję zrozumieć pnie drzew, ich życie i funkcje lepiej niż my.

Profesor Wang Han (Uniwersytet Tsinghua)

Dlaczego to ważne?

Wiele modeli klimatyczno‑biogeochemicznych (ESM) traktuje adaptację termiczną pni tak samo jak liści – co skutkuje znacznym zawyżeniem emisji w przyszłych scenariuszach. Dzięki nowemu modelowi i faktom z pomiarów możliwe są teraz precyzyjniejsze prognozy – uwzględniające ich „lepsze oddychanie” drzew z ocieplaniem oraz rewizje globalnych budżetów węglowych – a przez to lepsze fundamenty polityki klimatycznej.

Zespół naukowców chce teraz zbadać, co jeszcze wpływa na to, jak drzewa oddychają – np. czy dostęp do wody, poziom CO₂ w atmosferze albo cechy samej rośliny (np. rodzaj drewna) mają znaczenie.

Naukowcy planują teraz zbadać rolę wilgotności gleby, poziomu CO₂, cech hydraulicznych roślin oraz włączyć model EEO i wyniki adaptacji do pni do globalnych modeli ESM – takich jak CLM, CABLE czy QUINCY.

Pnie drzew adaptują swój oddech do rosnących temperatur – zgodnie z modelem EEO i potwierdzone empirycznie. Ignorowanie tej adaptacji w modelach ESM prowadzi do znacznego przecenienia emisji CO₂. Ujęcie tej adaptacji obniża prognozowane emisje z pni do 24–46 % do roku 2100. To odkrycie może zrewidować globalne prognozy klimatyczne i poprawić decyzje polityczne.

---

Literatura: