آزمایشی برای نگاهی اجمالی به آمازون آینده - در تصاویر

از بالا، تکه جنگل آمازون مانند یک ملیله عظیم، پر از سایه و بافت به نظر می رسد. برج‌های فلزی برآمده از چشم‌انداز سبز هستند که شش حلقه در بالای سایبان تشکیل می‌دهند. اینجاست، در 80 کیلومتری شمال مانائوس در برزیل، که دیوید لاپولا، اقلیم شناس در دانشگاه دولتی کامپیناس (یونیکمپ) در برزیل، و تیمش برای گوش دادن به تنفس جنگل آمده اند.

این حلقه‌ها محل آزمایش غنی‌سازی CO 2 هوای آزاد آمازون (AmazonFACE) است که قرار است در چند ماه آینده راه‌اندازی شود. این پروژه یک دهه ای آزمایش خواهد کرد که چگونه جنگل ممکن است به اتمسفرهای آینده واکنش نشان دهد، زمانی که افزایش سطح دی اکسید کربن احتمالا رشد گیاهان و ذخیره کربن را تحت تأثیر قرار می دهد.

دیوید لاپولا، اقلیم شناس، زیر یکی از حلقه ها ایستاده است.

CO 2 یک عنصر ضروری در فتوسنتز است، فرآیندی که گیاهان برای سوخت رسانی به متابولیسم خود استفاده می کنند. با تبدیل این گاز - همراه با نور خورشید و آب - به قند و اکسیژن، درختان در آمازون رشد خود را حفظ می کنند و CO2 را از جو حذف می کنند.

بر اساس ششمین گزارش ارزیابی هیئت بین‌دولتی سازمان ملل متحد در مورد تغییرات آب و هوا (IPCC) - سازمانی که علم آب و هوا را برای اطلاع‌رسانی به سیاست‌های جهانی ارزیابی و ترکیب می‌کند - افزایش CO 2 اتمسفر ممکن است منجر به افزایش نرخ فتوسنتز در جنگل، حذف کربن بیشتر از هوا و تحریک رشد گیاهان شود. لاپولا و تیمش به دنبال آزمایش این چرخه هستند که از آن به عنوان "اثر لقاح" یاد می شود.

لاپولا از یکی از سازه ها به جنگل نگاه می کند.

پس از راه اندازی، حسگرها در امتداد یک برج مرکزی در هر حلقه، جهت باد و سطوح CO 2 را اندازه گیری می کنند. لوله‌هایی که در امتداد برج‌های بیرونی سه حلقه قرار دارند، هوای غنی‌شده با CO2 را در سطوحی بر اساس خوانش‌های حسگر آزاد می‌کنند و درختان را در محیط خود می‌شویید. سه حلقه دیگر به عنوان کنترل درمان نشده عمل می کنند.

لاپولا می‌گوید: «اتمسفر ما حدود 420 قسمت در میلیون CO2 دارد. کاری که ما انجام می‌دهیم این است که آن را به حدود 620 p.pm افزایش دهیم و ببینیم چه اتفاقی می‌افتد». محققان به چگونگی تأثیر این امر بر برخی از فرآیندهای کلیدی جنگل آمازون، که از چرخه کربن آغاز می شود، نگاه خواهند کرد.

برونا لیما، زیست شناس، پس از قرار دادن دوربینی که سلامت ریشه و رشد آن را تا دو متر زیر خاک ثبت می کند، لوله اکریلیک را تمیز می کند.

لاپولا و تیمش می‌خواهند بدانند که آیا کربن اضافی که تحت سطوح بالای CO 2 جذب می‌شود، همانطور که IPCC پیش‌بینی کرده است، واقعا در درختان ذخیره می‌شود یا خیر. لاپولا می‌گوید که اگرچه فتوسنتز اصلی‌ترین راه ورود کربن به اکوسیستم آمازون است، اما این تنها مسیر نیست. او توضیح می دهد: "ممکن است [کربن] وارد برگ درختان شود و از خاک فرار کند. اگر اینطور باشد، ما پاسخی را که جهان انتظار دارد نخواهیم داشت - کربن بیشتری در جنگل ذخیره می شود."

نسخه هایی از آزمایش AmazonFACE در جنگل های دیگر در سراسر جهان انجام شده است، اما این اولین آزمایش در یک اکوسیستم گرمسیری است. لاپولا می‌گوید: آزمایش‌های قبلی «بیشتر در جنگل‌های معتدل بود، جایی که تنوع گونه‌های درختی بسیار کمتر از آمازون است».

یکی از آن آزمایش‌ها در نزدیکی سیدنی، استرالیا بود: یک مطالعه در سال 2017 نشان داد که فتوسنتز بیشتر به ذخیره کربن بیشتر در جنگل اکالیپتوس بالغ تبدیل نمی‌شود. سطوح پایین فسفر در خاک به عنوان یک دلیل احتمالی ذکر شد - عامل دیگری که آزمایش AmazonFACE به دنبال آزمایش آن است.

یک جعبه فلزی در کف جنگل شامل یک سیستم جمع آوری آب است.

لوله‌هایی که در اعماق مختلف خاک دفن شده‌اند، آب را در یک سری بطری سیفون می‌کنند. سپس آب برای مواد آلی، مواد مغذی و سایر مولکول‌ها آزمایش می‌شود که برای درک سلامت خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

لاپولا توضیح می‌دهد: «فسفر در ساخت غشاهای سلولی، مواد ژنتیکی، مولکول‌های انرژی و کربوهیدرات‌های پیچیده که ساختاری برای تنه درختان دارند، ضروری است». هنگامی که خاک از نظر مواد مغذی متعادل است، کربن جذب شده از جو بعدا به بافت تنه تبدیل می شود، شکلی از ذخیره کربن با عمر طولانی. بیشتر جنگل‌های آمازون بر روی خاک‌های سفت و خشک قرار دارد که فسفر کمی دارد. با این حال، مشخص نیست که چگونه این ممکن است توانایی درختان را برای تبدیل کربن به مواد آلی محدود کند.

تغییرات در سطوح CO 2 ممکن است بر یکی دیگر از اجزای جنگل نیز تأثیر بگذارد - آب. افزایش سطح کربن اتمسفر به این معنی است که روزنه ها - منافذ ریز پشت برگ ها - برای جمع آوری کربن مورد نیاز برای فتوسنتز نیازی به باز بودن طولانی مدت ندارند.

لاپولا می‌گوید این می‌تواند از درختان در برابر خشکسالی محافظت کند، اما همچنین ممکن است منجر به جو خشک‌تر در منطقه شود، زیرا درختان زمان کمتری برای تعرق دارند. او می افزاید: «این فرآیند را برای یک جنگل کامل ضرب کنید و چرخه هیدرولوژیکی را در سطح محلی و فراتر از آن مختل کنید.

یک وسیله الکتریکی متصل به تنه درخت، حرکت آب را از ریشه به سمت تاج پوشش می سنجد.

برای بررسی رشد درخت از نوار اندازه گیری استفاده می شود.

برای آزمایش این نظریه، این تیم در حال جمع‌آوری داده‌ها در مورد سطح آب در درختان در کرت‌ها هستند. یک نوار فلزی که در اطراف تنه هر درخت قرار می‌گیرد، ماهانه با استفاده از کولیس - ابزاری با فک‌های قابل تنظیم - برای اندازه‌گیری ضخامت، عرض، قطر و عمق درختان بررسی می‌شود. درختان به دلیل تغییر سطح آب در بافت تنه به صورت فصلی منبسط و منقبض می شوند. رشد درختان نیز اندازه گیری خواهد شد.

یک محقق در آزمایشگاه INPA دو لوله آزمایش حاوی نمونه های ریشه را نگه می دارد.

پروژه AmazonFACE توسط موسسه ملی تحقیقات آمازون (INPA) در Manaus و توسط Unicamp هدایت می شود. لاپولا از طرف یونیکمپ پروژه را هماهنگ می کند و بتو کوئسادا بوم شناس نیز همین نقش را در سمت INPA دارد. لاپولا می‌گوید که این پروژه برای اولین بار طی یک کارگاه آموزشی در INPA در اواخر سال 2011 شکل گرفت و ساخت آن در سال 2014 آغاز شد.

کارگران در طول ساخت و ساز بر روی سازه های حلقه فلزی می نشینند. این ویدیو صدا نداره

او می افزاید که این پروژه بدون موانع نبوده است. تاخیرهایی بین شروع پروژه و ساخت سازه های حلقه وجود داشت. لاپولا می‌گوید در سال 2017، تیم امیدوار بود که دو یا سه سال از داده‌های پایه جمع‌آوری شده باشد، «اما پول [برای حلقه‌ها] نمی‌آمد». او می‌گوید که تیم به جمع‌آوری اندازه‌گیری‌های پایه، مانند سطوح CO 2 در جنگل ادامه داد.

لاپولا یک محفظه باز در محل را بازرسی می کند.

همانطور که لاپولا در اطراف سایت قدم می زند، که هر ماه از آن بازدید می کند، روزهای اولیه پروژه را به یاد می آورد. او می‌گوید: «چیزهایی در حلقه‌ها وجود دارد که من با دستانم قرار داده‌ام، مانند سکوهای پلاستیکی که باید روی آن‌ها راه برویم، بنابراین پوشش گیاهی درست زیر آن تنگ نمی‌شود». امروزه، او به سادگی با کسانی که در حال جمع‌آوری داده‌هایی هستند که مدل‌های آب و هوایی آینده را مطلع می‌کنند، چک می‌کند.

او می‌گوید: "بازدیدهای میدانی من کمتر از آنچه که تصور می‌شود هیجان‌انگیزتر است. من با اسناد، فرم‌هایی که باید پر کنم، تماس‌هایی که باید برقرار کنم - و همچنین بازدیدهای مطبوعاتی و استقبال مقامات احاطه شده‌ام."

او می افزاید: «دلم برای حضور در جنگل تنگ شده است - حتی زمانی که از ماه ها قبل برای بازدیدهای میدانی برنامه ریزی می کنم، همیشه نمی توانم روی زمین باشم. نبودن در جنگل گاهی اوقات می تواند ناامید کننده باشد، اما او می داند که این پروژه در دستان خوبی است. "تیم باعث می شود جادو اتفاق بیفتد."

نمایی هوایی از یکی از سازه های فلزی گرد که از سایبان برمی خیزد.