עצי הסקוויה הנאה (Sequoia sempervirens) האייקוניים של קליפורניה רגילים לגדול באזורים קרירים הסמוכים לחוף, שבהם הטמפרטורה הממוצעת עומדת על כ-15 מעלות צלזיוס. אך ככל שהטמפרטורות השנתיות הממוצעות עולות וגלי חום גורמים לטמפרטורות לזנק אל מעבר ל-38 מעלות צלזיוס, העצים מגיבים בהאטת התהליך החיוני שמזין אותם – כך עולה ממחקר של אוניברסיטת קליפורניה בדייוויס.
בתנאי עקת חום, העצים הגבוהים בעולם (גובהו של עץ בוגר הוא יותר מ-100 מטרים) מאטים את קצב הפוטוסינתזה – התהליך הכימי שבאמצעותו הם הופכים את אור השמש, המים והפחמן הדו-חמצני מהאוויר לתוצר שבו הם משתמשים לצמיחה ולביצוע תהליכים חיוניים נוספים. במילים אחרות, נדמה שהעצים מאטים את ה"נשימה" שלהם, וכתוצאה מכך גם את ה"אכילה" שלהם. על כן, גובר החשש לגבי עתידם של יערות עצי הסקוויה – במיוחד בבתי הגידול במרכז, בדרום ובמזרח קליפורניה – שכן הם ממילא נחשבים פגיעים.
המחקר, שפורסם בכתב העת JGR Biogeosciences, הוא הראשון שנבחנה בו השפעת החום על קצב הפוטוסינתזה של סקוויה חופית. צוות המחקר הסתמך על מגוון מדידות שבוצעו במשך שלושה קיצים ביער של עצי סקוויה במחוז מנדוסינו (Mendocino) שבצפון קליפורניה. כאשר הטמפרטורות עברו את רף 30 מעלות צלזיוס, כפי שקרה בקיץ 2022 ובקיץ 2024, הטמפרטורה של חלק מהעלים הייתה גבוהה בכ-11 מעלות צלזיוס מטמפרטורת האוויר – סימן מובהק לעקת חום. "העלים אינם מצליחים להתקרר", אמרה לילי קלינק, דוקטורנטית ממעבדת האופטיקה הצמחית במחלקה למדעי הצומח של אוניברסיטת קליפורניה בדייוויס, שעמדה בראש צוות המחקר. "המשמעות היא שהם ככל הנראה סגרו את הפיוניות שלהם – נקבוביות זעירות דמויות פה, שבאמצעותן הם 'נושמים' וקולטים פחמן דו-חמצני מהאוויר".
עצי הסקוויה בקליפורניה, העצים הגבוהים ביותר בעולם, מאטים בעת עליית הטמפרטורות את תהליך הפוטוסינתזה החיוני לצמיחתם
(צילום: Gregory Urquiaga/UC Davis)
ענפי עצי סקוויה בתוך צנצנות מים, במעבדה שבאוניברסיטת קליפורניה בדייוויס, כדי לשמור על העלים רטובים ועל הפיוניות פתוחות. הדבר סייע לחוקרים למדוד את קצבי הפוטוסינתזה בטמפרטורות שונות
(צילום: Lily Klinek/UC Davis)
בדיקות נוספות שבוצעו בתנאי מעבדה, בטמפרטורות שהגיעו עד 43 מעלות צלזיוס, אישרו כי קצב הפוטוסינתזה ירד, גם כאשר הפיוניות נותרו פתוחות והעלים המשיכו לקלוט כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני. "איננו יודעים מהם ספי הטמפרטורה העליונים לפוטוסינתזה ולתמותה של עצי הסקוויה", אמרה קלינק. "במחקר הזה אנו רואים שלחום יש השפעה משמעותית על הפוטוסינתזה ועל התפקוד הפיזיולוגי. זו נקודת התחלה חשובה להבנת האזורים בתחום התפוצה של עצי הסקוויה שנמצאים בסיכון, להבנת מה שצפוי בעתיד ולשימור בריאותן של המערכות האקולוגיות של העצים הללו".
בתנאים המתאימים, עצים יכולים לווסת את הטמפרטורה שלהם באמצעות תהליך המכונה התאדות (Evapotranspiration) – סך המים המועברים משטח מכוסה צמחייה לאטמוספרה בתהליכים של אידוי (Evaporation) ודיות (Transpiration). אידוי הוא תהליך של הפיכת מים נוזליים לאדי מים המועברים לאטמוספרה באופן ישיר, בעוד דיות הוא התהליך בו אדי מים מהצמחייה עצמה מועברים לאטמוספרה דרך הפיוניות שבעלווה. העצים משתמשים באותן פיוניות זעירות כדי לשחרר חלק מהלחות האצורה בתוכם ובכך להתקרר. "זה דומה לאופן שבו אנחנו מזיעים כדי להישאר קרירים", הסבירה קלינק.
ענפי עץ סקוויה נאה, שנעטפו בנייר אלומיניום למשך 20 דקות כדי ליצור תנאי חושך. לאחר הסרת העטיפה, נמדדה תגובת הענפים לאור כדי להעריך את יכולת הפוטוסינתזה שלהם. בבדיקה התגלה כי העצים מאטים את חילוף החומרים שלהם במהלך גלי חום
(צילום: Lily Klinek/UC Davis)
נזקי שריפת יער של עצי סקוויה בקליפורניה
(צילום: Marcio Jose Sanchez/AP)
גלי חום קיצוניים לא רק מעלים את טמפרטורת האוויר, אלא גם גורמים להתפוגגות הערפל החופי שעצי הסקוויה תלויים בו כמקור עיקרי למים. קלינק הסבירה כי הפער הגדול שנמצא בין טמפרטורת האוויר לטמפרטורת העלים העיד על כך שהעלים ככל הנראה סגרו את הפיוניות שלהם כדי למנוע אובדן מים יקרים, וכתוצאה מכך התחממו יתר על המידה.
במעבדה הכניסו החוקרים את דגימות העלים לצנצנות מים, כך שהעלים קיבלו אספקת מים מספקת ויכלו "להזיע" ככל שרצו. למרות זאת, קצב הפוטוסינתזה ירד, גם כאשר הפיוניות נותרו פתוחות. "משמעות הדבר היא שגם אם לעצי הסקוויה יש יותר מים זמינים כדי להזיע ולהתקרר, החום עדיין עלול לפגוע בנשימה ובתפקוד שלהם", אמרה קלינק.
