Drámian felgyorsítaná a globális felmelegedést az óriásfák pusztulása

Hogyan élik túl a trópusi óriásfák a gyilkos aszályt? Egy friss kutatás szerint zseniális trükkel dacolnak a fizika törvényeivel.

Képzeld el, hogy egy olyan szívószállal próbálsz meginni egy hűsítő koktélt, amely egy nyolcemeletes bérház tetejéről lóg le az utcára. Bármilyen erősen szívod, a fizika törvényei miatt a folyadékoszlop megszakadna, a szívószál fala a hatalmas vákuumtól összelapulna, te pedig egyetlen kortyhoz sem jutnál.

A délkelet-ázsiai esőerdőkben élő óriásfák, a dipterocarpus-félék (Dipterocarpaceae) pontosan ezt a lehetetlennek tűnő feladatot hajtják végre minden egyes nap. Ezek a növényi Góliátok akár a 60–80 méteres magasságot is elérik, miközben a gyökereikből tonnaszámra pumpálják fel a vizet a lombkoronájuk legfelső leveleihez.

A növénytanban évtizedeken át megfellebbezhetetlen dogmának számított, hogy a klímaváltozás miatti aszályok a legmagasabb fákra mérik a legsúlyosabb csapást. Úgy hittük, minél magasabb egy fa, a gravitáció és a belső súrlódás miatt annál nehezebben jut fel benne a víz, így a szárazság idején ők pusztulnak el először. A Science tudományos folyóiratban megjelent, és a Nature által is szemlézett forradalmi kutatás azonban teljesen átírja ezt a tankönyvi elméletet.

A növényi szívinfarktus: a hidraulikus kudarc

Ahhoz, hogy megértsük a felfedezést, be kell tekintenünk a fák belső „vízvezeték-rendszerébe”, a xilémbe (faedényekbe). A fák nem aktív izommunkával pumpálják a vizet, hanem a levelek apró gázcserenyílásain keresztül elpárologtatott víz szívóerejét használják ki. Ez a szívóhatás egy összefüggő, feszült vízoszlopot húz maga után a gyökerektől a lombkorig.

Amikor beköszönt a szárazság, a talaj kiszárad, a levegő pedig forróvá válik. A fa ekkor kénytelen még nagyobb erővel szívni a vizet. Ha ez a feszültség elér egy kritikus pontot, a vízoszlop elszakad, és a csőben egy légbuborék keletkezik. Ezt a jelenséget kavitációnak, a növényi edény elzáródását pedig embóliának nevezzük. Ez gyakorlatilag a fa keringési rendszerének „szívinfarktusa”: ha túl sok edény záródik el, a vízszállítás összeomlik, a faágak elhalnak, az óriás pedig kiszárad.

Mivel a gravitáció miatt a magas fák csúcsán alapból sokkal nagyobb a szívóerő (negatív nyomás), a kutatók eddig biztosra vették, hogy a klímaváltozással járó aszályok legelső áldozatai ezek az ökológiailag pótolhatatlan óriások lesznek.

Hogyan állnak ellen az óriásfák a gyilkos szárazságnak?

A nemzetközi kutatócsoport a malajziai Borneó szigetén, a Kabili-Sepilok erdőrezervátumban végzett rendkívül veszélyes terepmunkát. A tudósok felmásztak a trópusi esőerdő lombkoronájába, hogy mintákat vegyenek 38 különböző méretű (10-től egészen 70 méteres magasságig terjedő) dipterocarpus fáról. A biológusok megvizsgálták a fák belső anatómiáját, és követték a növekedési ütemüket a 2023–2024-es év rendkívül súlyos, az El Niño jelenség által felerősített aszályos időszaka alatt.

Az eredmények minden várakozást felülmúltak: a legmagasabb fák ugyanolyan jól vészelték át a szárazságot, mint a lábuknál élő kisebb társaik. A növekedési ütemük egyáltalán nem csökkent jobban a törpékénél.

A laboratóriumi elemzések feltárták, hogy az óriások az evolúció során zseniális mérnöki módosításokkal „hackelték meg” a fizika korlátait:

• Táguló belső fővezetékek: a kutatók felfedezték, hogy minél magasabbra nő egy dipterocarpus, a törzse alapzatánál annál tágasabb vízszállító edényeket fejleszt. Egy 70 méteres óriásfa törzsének alján lévő edények átmérője átlagosan 2,2-szerese egy 10 méteres fiatal fa edényeinek. Ez a tágulat drasztikusan csökkenti a vízáramlással szembeni belső ellenállást, így ellensúlyozza a gravitáció hatását.
• „Sivatagi” levelek a felhők felett: a lombkorona legtetején lévő levelek mikroszkopikus felépítése teljesen átalakul. Olyan egyedi anatómiai és hidraulikus tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek révén rendkívül súlyos kiszáradást és negatív nyomást is képesek elviselni anélkül, hogy elfonnyadnának vagy feladnák a gázcserét.

A fák belső rendszere tehát dinamikusan és tökéletesen alkalmazkodik a növény saját magasságához, szinte teljesen semlegesítve a méretből adódó hátrányokat.

Miért létfontosságú ez a felfedezés nekünk is?

Bár az esőerdők fái közt a hatalmas óriások számszerűleg kisebbségben vannak, az erdei biomassza (és így a megkötött szén-dioxid) több mint 50%-át ez a néhány, kiemelkedő faóriás tárolja. Ha ezek a gigantikus szén-dioxid-nyelők az aszályok miatt tömegesen pusztulnának el, a globális felmelegedés folyamata drámaian felgyorsulna.

A jelenlegi klímamodellek jelentős része abból a téves feltevésből indult ki, hogy a magas fák hidraulikus rendszere sérülékenyebb. Ez a friss kutatás bizonyítja, hogy az esőerdők legértékesebb matuzsálemei sokkal ellenállóbbak a klímaváltozással szemben, mint hittük – feltéve, ha az emberi erdőirtások nem rombolják le a mikroklimatikus védőhálót a fejük felül.

Fotó: Pexels