متان فراموش شده منبع: گیاهان خودشان متان تولید می کنند و مستقیماً به جو منتشر می کنند

2023 نویسنده: Sophia Otis | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-05-21 01:48

در چند سال اخیر، تحقیقات بیشتر و بیشتری بر روی بیوسفر متمرکز شده است. به ویژه، در مورد چگونگی مبادله گازهایی که بر اقلیم تأثیر می گذارد بین زیست کره و جو. محققان موسسه فیزیک هسته ای ماکس پلانک اکنون به دقت تجزیه و تحلیل کرده اند که کدام گازهای آلی از گیاهان ساطع می شود. آنها به کشف شگفت انگیزی دست یافتند که گیاهان متان، یک گاز گلخانه ای آزاد می کنند - و این برخلاف تمام فرضیات قبلی است. به همان اندازه شگفت آور این بود که تشکیل متان با حضور اکسیژن مانع نمی شود.

این کشف که در مجله Nature منتشر شده است، نه تنها برای محققان گیاهی بلکه برای درک ارتباط بین گرم شدن کره زمین و افزایش تولید گازهای گلخانه ای نیز مهم است.

متان گاز گلخانه ای است که بعد از دی اکسید کربن دومین اثر بزرگ بر آب و هوا دارد. غلظت متان در جو در 150 سال گذشته تقریباً سه برابر شده است. متان بیشتر به عنوان گاز طبیعی شناخته می شود که در حال حاضر یک منبع انرژی مهم است. با این وجود، تنها بخشی از جذب متان در جو به دلیل فعالیت های صنعتی مرتبط با تولید و استفاده از انرژی است. مهمتر از آن برای افزایش متان در جو، افزایش منابع به اصطلاح "بیوژنیک" است، به عنوان مثال، کشت برنج یا نشخوارکنندگان اهلی مرتبط با افزایش جمعیت جهان. امروزه، متان موجود در جو در واقع عمدتاً منشأ بیوژنیک دارد.

تا کنون، فرض بر این بود که متان بیوژن به صورت بی هوازی، یعنی از طریق میکروارگانیسم ها و در غیاب اکسیژن تشکیل می شود.به این ترتیب استات یا هیدروژن و دی اکسید کربن به متان تبدیل می شوند. آنها خود در تجزیه بی هوازی مواد آلی ایجاد می شوند. بزرگترین منابع بی اکسیژن متان تالاب ها و مزارع برنج و همچنین هضم نشخوارکنندگان و موریانه ها، مکان های دفع زباله و گاز تولید شده توسط تصفیه خانه های فاضلاب است. بر اساس برآوردهای قبلی، این منابع دو سوم از 600 میلیون تن تولید سالانه متان در سراسر جهان را تشکیل می دهند.

دانشمندان موسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک اکنون دریافته‌اند که گیاهان خود متان تولید می‌کنند و آن را به اتمسفر منتشر می‌کنند، حتی در محیط‌های کاملا طبیعی و غنی از اکسیژن. محققان طی تحقیقاتی در مورد اینکه چه گازهایی از برگ های مرده و تازه منتشر می شود، به کشف شگفت انگیزی دست یافتند. سپس، در آزمایشگاه و در حیات وحش، دانشمندان به انتشار گازها از گیاهان زنده مانند ذرت و چچم نگاه کردند. در این تحقیق مشخص شد که گیاهان زنده 10 تا 1000 برابر بیشتر از مواد گیاهی مرده متان خارج می کنند.سپس محققان توانستند نشان دهند که میزان تولید متان زمانی که گیاهان در معرض نور خورشید قرار گرفتند به شدت افزایش یافت.

اگرچه دانشمندان نشانه های اولیه ای دارند، اما هنوز مشخص نیست که چه فرآیندهایی مسئول تشکیل متان در گیاهان هستند. محققان هایدلبرگ فرض می‌کنند که مکانیسم واکنشی ناشناخته و پنهانی وجود دارد که دانش فعلی در مورد گیاهان نمی‌تواند آن را توضیح دهد - به عبارت دیگر، حوزه جدیدی از تحقیقات برای بیوشیمی و فیزیولوژی گیاهی.

از نظر مقدار کل تولید در سراسر جهان، اولین حدس دانشمندان بین 60 تا 240 میلیون تن متان در سال است. این بدان معناست که حدود 10 تا 30 درصد از تولید سالانه متان فعلی از گیاهان حاصل می شود. بیشترین بخش آن - حدود دو سوم - از مناطق گرمسیری سرچشمه می گیرد، زیرا بیشترین زیست توده در آنجا قرار دارد. شواهد انتشار مستقیم متان از گیاهان همچنین غلظت بالای غیرمنتظره متان را در جنگل های استوایی توضیح می دهد که اخیراً توسط یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه هایدلبرگ از طریق ماهواره اندازه گیری شده است.

اما چرا چنین کشف به ظاهر بدیهی تنها در حال حاضر، 20 سال پس از آن که صدها دانشمند در سراسر جهان شروع به تحقیق در مورد چرخه جهانی متان کردند، رخ داد؟ دکتر فرانک کپلر می گوید: «متان واقعاً نمی تواند به این شکل ایجاد شود. "تاکنون همه کتاب‌های درسی گفته‌اند که متان بیوژن تنها در غیاب اکسیژن می‌تواند تولید شود. به همین دلیل ساده، هیچ‌کس به این موضوع دقت نکرده است."

واقعیت این است که برای تعیین مقدار انتشار، دانشمندان در واقع باید اندازه گیری های بسیار دقیقی انجام دهند. محققان هایدلبرگ بیشتر آزمایش های خود را در هوای بدون متان انجام دادند تا زمینه طبیعی بالای متان را بررسی کنند. علاوه بر این، آنها از تجزیه و تحلیل ایزوتوپ استفاده کردند تا بدون شک نشان دهند که این یک فرآیند کشف نشده تولید متان است. آنها با "نگاهی دقیق" - علیرغم عقیده ثابت شده - به کشفی دست یافتند که به بازنویسی متن های درسی در مورد تولید متان نیاز دارد.

با پیگیری این کشف، دانشمندان اکنون به کار آزمایشگاهی و همچنین مطالعات میدانی و سنجش از دور برای تعیین کمیت بهتر قدرت انتشار گاز متان ادامه خواهند داد. یک سوال هیجان انگیز مرتبط این است که بیوسفر چه نقشی در تولید متان در تاریخ زمین داشته است و افزایش دمای جهانی و غلظت دی اکسید کربن چه نوع تأثیری بر تولید متان از گیاهان دارد. پاسخ به این سؤالات برای درک مکانیسم های بازخورد بین تغییرات آب و هوا و تولید گازهای گلخانه ای مهم است.