Yeni araştırma, dev tropik ağaçların suyu tepe dallarına kadar verimli biçimde taşıdığını gösteriyor

 (news.exeter.ac.uk)
1 puan yazan GN⁺ 5 시간 전 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • University of Exeter ve Cardiff University öncülüğünde Science'ta yayımlanan araştırma, dünyanın en büyük tropik Dipterocarp ağaçlarının iç taşıma yapılarını ayarlayarak suyu tepe dallarına kadar taşıdığını öne sürüyor
  • Mevcut teori, ağaç boyu arttıkça su taşıma yükünün büyüdüğünü ve bunun büyüme sınırı ile kuraklığa kırılganlığı artırdığını savunuyordu; ancak bu araştırmada söz konusu yükün “tamamen telafi” edildiği bulundu
  • Malaysian Borneo'da boyu 7~71m olan Dipterocarp ağaçlarının incelenmesi, büyük ağaçlarda su taşıyan damarlar ve yaprak özelliklerinin yüksekliğe uyum sağlayacak şekilde değiştiğini gösterdi
  • Araştırmacılar ayrıca 2023~2024 dönemindeki güçlü El Niño kuraklığı öncesinde, sırasında ve sonrasında gövde büyüme oranlarını da ölçtü; uzun ağaçların daha küçük Dipterocarp'lara kıyasla daha kırılgan olduğuna dair kanıt bulunmadı
  • En büyük %1'lik ağaç grubu, ormanın yer üstü karbonunun yarısından fazlasını depoladığından, uzun ağaçların zayıf bir hidrolik sisteme sahip olduğu varsayımına dayanan bazı iklim değişikliği etki modellerinin yeniden değerlendirilmesi gerekebilir

Boyun su taşınmasını sınırladığı hipotezine itiraz

  • Yeni araştırma, dünyanın en büyük tropik ağaçlarının suyu tepe dallarına kadar çekmekte ciddi bir sorun yaşamadığını gösteriyor
  • Önceki teoriler, ağaç büyüdükçe köklerden yapraklara su taşınmasının zorlaştığını, bunun da büyüme kısıtı ve kuraklığa kırılganlığı artırdığını öne sürüyordu
  • Analize göre dev Dipterocarp ağaçları, iç su taşıma yapılarını ayarlayarak yüksekliğin getirdiği yükü tamamen telafi ediyor
  • Yalnızca ağaç boyu, su taşıma sistemini küçük ağaçlara göre kuraklığa daha açık hale getirmedi; şiddetli kuraklık sırasında da boyla ilişkili bir büyüme kaybı görülmedi

Dipterocarp'ın su taşıma yapısı ve uyumu

  • Dipterocarp türleri, dünyanın en büyük çiçekli ağaçları arasında yer alıyor ve Asya tropik yağmur ormanlarına hakim
  • Ağaçlar suyu çok sayıdaki ince ve boş damar üzerinden taşıyor, tepe kısmında düşük basınç oluşturarak suyu yukarı çekiyor
  • Bu damarlar, 80m'yi aşan ağaçların tepesine su taşımak için gereken son derece düşük basınç altında bile suyun sıvı halde kalmasını sağlayacak şekilde uyum sağlamış durumda
  • Çok uzun Dipterocarp'ların hidrolik sistemi, ağaç yüksekliğine uyum sağlayacak biçimde evrimleşmişti ve aynı kuraklık koşullarındaki daha küçük Dipterocarp'lardan daha fazla hasar görmediği görüldü

Malaysian Borneo'da saha ölçümleri

  • Araştırmacılar Malaysian Borneo'da boyu 7~71m arasında değişen Dipterocarp ağaçlarını inceledi
  • Her ağacın çeşitli noktalarında farklı özellikleri ölçerek, uzun ağaçların yüksekliğin etkisini nasıl telafi ettiğini doğruladı
    • Yere yakın kısımlardaki su taşıyan damarlar daha geniş hale geliyor
    • Yapraklar, solmadan önce daha yüksek su stresine dayanacak şekilde uyum sağlıyor
  • 2023~2024'teki güçlü El Niño kuraklığı öncesi, sırası ve sonrasındaki gövde büyüme oranları da birlikte ölçüldü

Karbon depolama ve iklim değişikliği modellerine etkisi

  • En büyük %1'lik ağaçlar, ormanın yer üstü karbonunun yarısından fazlasını depoluyor
  • Bazı mevcut tahminler, uzun ağaçların hidrolik sisteminin zayıf olduğu ve bu yüzden kuraklık nedeniyle ölme riskinin daha yüksek olduğunu varsayıyor
  • Bu varsayım bazı iklim değişikliği etki modellerine dahil edilmiş durumda
  • Bu sonuçlar, söz konusu varsayımın doğru olmayabileceğini gösteriyor ve diğer uzun ağaçların hidrolik sistemi ile kuraklığa dayanıklılığı konusunda ek araştırmalara ihtiyaç olduğunu ortaya koyuyor

Araştırmaya katılım ve makale bilgileri

  • Ortak yazarlardan Palasiah Jotan, Dipterocarp'ların Malaysian Borneo tropik yağmur ormanlarına hakim olduğunu ve bölgesel ekoloji ile biyolojik çeşitliliğin merkezinde yer aldığını söylüyor
  • En uzun Dipterocarp'ların bile kuraklığa karşı hidrolik açıdan dirençli olduğunun gösterilmesinin, değişen iklim koşullarında bu ormanların korunması gerektiğine dair gerekçeyi güçlendirmesini umduğunu belirtiyor
  • Araştırma ekibinde Sabah Forestry Department, UK Centre for Ecology & Hydrology, University of Aberdeen ile Çekya, Almanya, İspanya, Brezilya ve ABD'deki kurumlar yer alıyor
  • Araştırma, Natural Environment Research Council tarafından desteklendi
  • Makalenin başlığı “Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.”

İlgili okumalar

1 yorum

 
GN⁺ 5 시간 전
Hacker News yorumları

  • Bu cümle olguyu epey küçültüp anlatıyor gibi. Buradaki aşırı düşük basınç aslında birkaç bar düzeyinde negatif basınç; suyu sıvı halde tutmadaki asıl zorluk ise kavitasyondan (cavitation) kaçınmakta
    École Polytechnique giriş sınavında ağaç fiziğiyle karşılaşmıştım, hâlâ aklımdan çıkmıyor: http://alainrobichon.free.fr/Concours/X_PC_PH1_01.pdf
    Bildiğim kadarıyla öğrenciler 25 yıl sonra bile bu başyapıtı alıştırma sorusu olarak çözüyor

    • Ben de concours sürecinden geçtim ama epey paslandım; mümkünse çözümünü de görmek isterim. Bu konudaki Veritasium videosu da bakmaya değer: https://youtu.be/BickMFHAZR0

  • Ara sıra marihuana ve biber yetiştiriyorum; işe epey alışınca bitkilerin hayal ettiğimden çok daha esnek olduğunu fark ettim. Bu yüzden bu yazı bana pek şaşırtıcı gelmedi
    Bitkiler sonunda gerekeni yapıyor. CO2’yi yoğun vererek ya da besinleri artırarak tamamen yeni bir böcek ekosistemi ve koşulların oluşmasına bile yol açtığım oldu
    O kadar ilginç ki aslında böyle bir hayat yaşamak istiyorum. Bilgisayar bilimciyim ama artık bitki bilimini özlüyorum
    İlginiz varsa yaprak alma stratejileri ve düşük stresli eğitim yöntemlerini şiddetle tavsiye ederim. Bitkiler aptal canlılar değil; elde edilebilen sonuçlar şaşırtıcı ve bitkilerin doğasına dair bilim her gün daha da derinleşiyor

    • Uzaktan eğitim veren bir üniversitede yarı zamanlı bahçe bitkileri lisansı okuyorum; bitki yetiştirme tarafına daha çok ilgin varsa botanikten çok bahçe bitkileri sana daha uygun olabilir. Bitkilerin nasıl çalıştığını anlamakla daha çok ilgileniyorsan botanik daha iyi olur; ama bahçe bitkileri diplomasında da elbette bolca botanik öğreniyorsun
    • Yazılımın önemli bir bölümünün yutulduğunu gördükçe biyolojiye giderek daha çok ilgi duyuyorum. Büyük kâr sağlayabilecek son sınır alanlarından biri gibi görünüyor ve yapay zeka da biyolojiyi anlamak için çok uygun görünüyor
    • Sanal bitkileri modelleyen hesaplamalı botanik diye bir alan da var gibi
    • Hesaplamalı biyoloji de değerlendirilebilir. Sürekli insan aranan bir alan; Knuth da eskiden biyolojide hâlâ çözülmesi gereken çok sayıda açık ve faydalı problem olduğunu söylemişti
    • Devasa bir ağacın yapraklarının kurumamış olduğunu gören herkes bunun şaşırtıcı olmadığını düşünmeli

  • Aslında büyük ağaçlarla ilgili mevcut araştırma ve ölçüm sonuçlarıyla çelişiyor. Bu yazı sanırım en fazla 80m civarına bakmış; ayrıca dünyada 130m’den uzun ağaç sayısının tam olarak 0 olduğu gerçeği de var [1]
    Makalede sözü edilen dipteki geniş kılcal damarlar ilgili görünmüyor
    [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...

    • Sezgisel olarak da pek mantıklı gelmiyor. Yağmur ormanında 500m’lik ağaç nerede var ki? Yine de moleküler biyoloji ve genetik mühendisliği için harika bir hedef olabilir
      İnsan eşey hattı düzenlemesine başlamadan önce uygarlığımızın bu tür teknolojilerde çok daha yetkin hale gelmesi gerekiyor; nihayetinde bir gün insan eşey hattını düzenlemek isteyeceğiz. Şu anda büyük bir itidal gösteriliyor ama bunun ne kadar süreceğini bilmiyorum. Her hâlükârda 1.000m’lik bir ağaç gerçekten muhteşem olurdu
    • İkisi de doğru olamaz mı? Su taşınması sınırlayıcı etken değil de başka bir şey sınırlayıcı etken olabilir

  • Kurzgesagt’ın ağaçlar ve bu tür sorular üzerine iki videosu var
    https://m.youtube.com/watch?v=ZSch_NgZpQs
    https://m.youtube.com/watch?v=pHJIhxZEoxg

  • En başta bir sorun olmasını beklemiyorum. Ancak ağacın içinde yukarıdan aşağıya uzanan açık borular olduğunu safça hayal edersen sorun gibi görünür
    Kova zinciri, ister 10 kat ister 100 kat merdiven çıkıyor olsun aynı şekilde çalışır. Vanaları açıp kapatan bir sistem de böyledir
    Bir binanın bir katındaki kovadan bir sonraki kattaki kovaya su pompalamak kolaydır; sonra bunu bir sonraki katta tekrarlarsın. Bağlantılı bir su sütunu olmadığı için üst katlardaki basınç etki etmez

  • Kayıtlardaki en büyük ağaç, teorik sınırı aştığı gerekçesi de dahil olmak üzere reddedildi: https://en.wikipedia.org/wiki/Nooksack_Giant
    Neredeyse tüm dev Douglas-fir ağaçlarıyla birlikte bunun da kesilmiş olması üzücü

    • İnsanın barbarlığı yeni bir şey değil
      Tabelada Nooksack ağacının “en yüksek kaliteli” keresteden 96,345 board feet ürettiği yazıyordu
      New York Times, 7 Mart 1897 tarihli sayısında bu ağacı “insan gözünün gördüğü en görkemli köknar” olarak değerlendirmiş, yok edilişini ise “gerçekten acıklı bir hikâye” ve “suç” diye nitelemişti
      28 Şubat 1897 tarihli The Morning Times, bu kereste 1 inç genişliğinde biçilirse “Whatcom’dan Çin’e kadar” uzanacağını iddia etmişti
    • Ilıman yağmur ormanı ağaçlarındaki yosunun, ağacın suyu topraktan değil dallardan çekebilmesini sağlayarak azami yüksekliği artırdığına dair bir anlatı var
      Bir dönem bu işlevi gören yosunu kaçak toplayan insanlar vardı; sorun şu ki yosun yılda yalnızca birkaç inç büyüyor
    • Birkaç hafta önce bu güzel ağacı[1] görmeye gittim. 400ft değil ama bunun yarısından uzun ve dip çevresi 13ft’ten fazla
      Vancouver Island’da hâlâ birkaç büyük Douglas Fir, Sitka Spruce ve Western Red Cedar kalmış olması büyük şans
      [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Lonely_Doug

  • “Dev ağaçların suyu en tepedeki dallara kadar pompalamakta sorunu yok” deniyor; ama bunun nedeni baştan beri suyu gerçekten pompalamıyor olmaları olabilir

    • O zaman buna ne demek gerekir?

  • Buna karşılık birçok dev ağaç, sis yoluyla havadan su elde eder
    Kıyı sisinin yoğunlaşması, ağacın su ihtiyacının önemli bir bölümünü karşılar[23]
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens#Fog_and_f...
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens

    • Benzer şekilde, tüm ağaçların havadan, daha doğrusu havadaki karbondan oluştuğu gerçeği hâlâ şaşırtıcı. Eskiden biyokütlenin topraktan geldiği düşünülürdü, ama gerçek daha ilginç
    • Sequoia'nın yüksekliği hâlâ yerçekimi nedeniyle sınırlıdır; bunun da muhtemelen kılcal basınçtan kaynaklanması olası [1]
      Eğer segmentli bir yapı evrimleştirmiş olsaydı, muhtemelen daha da uzayabilirdi
      [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...
    • Bu ağaçlardaki yosunların basit bir epifit değil, karşılıklı yararlı ortak yaşam olduğu yönünde bir teori de var. Yosun suyu tutuyor, ağaç da bu suya erişebiliyor

  • Herkes hâlâ yapılandırılmış suyu hafife alıyor
    Tartışmalı olduğunu ve University of Washington'dan Gerald Pollack'ın laboratuvarı dışında yalnızca az sayıda laboratuvarda yeniden üretildiğini kabul ediyorum; ancak su ve özsuyun ağacın tepesine kadar taşınmasında rol oynayabileceğine dair sağlam gerekçeler var. En azından yeterli çevresel radyasyon enerjisi, yani UV/kızılötesi olduğunda hidrofilik borularda indüklenen harekette etkili oluyor
    İlgili makaleler:
    “Exclusion-zone water inside and outside of plant xylem vessels.” 2024 Scientific Reports. https://www.nature.com/articles/s41598-024-62983-3
    “Surface-induced flow: a natural microscopic engine using infrared energy as fuel.” 202 Science Advances. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aba0941
    “Long-range forces extending from polymer-gel surfaces.” 2003 Phys. Rev. E. https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.68.031408
    Pollack sitesi: https://www.pollacklab.org/
    Pollack teorisine yönelik eleştiriler:
    Schurr, J.M. (2013). Phenomena associated with gel–water interfaces: analyses and alternatives to the long-range ordered water hypothesis. J. Phys. Chem. B, 117(25), 7653–7674. https://doi.org/10.1021/jp302589y
    Elton, D.C., Spencer, P.D., Riches, J.D. & Williams, E.D. (2020). Exclusion zone phenomena in water — a critical review of experimental findings and theories. Int. J. Mol. Sci., 21(14), 5041. https://doi.org/10.3390/ijms21145041
    Elton, D.C. & Spencer, P.D. (2021). Pathological water science — four examples and what they have in common. In Water in Biomechanical and Related Systems (Biologically-Inspired Systems, vol. 17), pp. 155–170. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67227-0_8 (preprint: https://arxiv.org/abs/2010.07287)

    • Kaydetmediğime üzülüyorum ama çok uzun zaman önce Usenet sci.physics'te gerçekten komik bir konu vardı. Bir şeye karşı yeterince kanıt biriktiğinde ya da kabul edilmiş uzlaşıya aykırı olduğunda, artık o konuda araştırmanın yasaklandığı ve yeni kanıtların da kabul edilmediği hakkındaydı
      Konu, bu tür maddelerin listelenmesini istiyordu ve liste yüzlerce maddeye kadar uzamıştı. Çok daha saçma maddeler olmasına rağmen insanlar kendi tetikleyici kelimelerini görüp öfkelerini tutamıyordu
      Bunu homeopati maddesine koyabiliriz

  • Ağaçların belirli bir sınırın üzerine suyu çıkaramayacağına neden inanıldığını anlamıyorum. Gerekli olan tek şey bir valf sistemi; bitkiler zaten başka amaçlar için buna sahip. Ağaçların kelimenin tam anlamıyla suyu emerek yukarı çekme biçimiyle sınırlı olduğunu söylemek mantıklı değil. Öyle olsaydı, çoğu ağacın kolayca aştığı yüksekliklerde zaten takılmaları gerekirdi
    Bence ağaçlar artık o kadar büyümüyor. Ladin gibi yaygın ağaçlar bile 100 m’ye kadar çıkabilecek gibi görünüyor, ama genelde o kadar büyümüyorlar
    Bir olasılık besin tükenmesi. Ama şahsen nedenin fillerin yokluğu olduğunu düşünüyorum. Filler genç ağaçlara sürekli zarar veriyordu; yalnızca şans eseri hayatta kalan az sayıdaki ağaç devasa boyutlara ulaşmış olabilir. Belki de redwood’lar, yerli halkların genç ağaçları temizleyip yaşlı ağaçları bırakmasıyla ortaya çıkmıştır

    • “Gerekli olan tek şey bir valf sistemi” fikri işe yarayabilir, ama gerçek mekanizma bu gibi görünmüyor. Bu Veritasium videosuna göre sebep negatif basınç, yani gerilim
      https://www.youtube.com/watch?v=BickMFHAZR0
      Tavsiye ederim. Derek’in yaptığı en iyi Veritasium videolarından biri olduğunu düşünüyorum
    • Sanayi Devrimi başlamadan önce atmosferdeki 250 ppm CO2 yoğunluğu, jeolojik zaman ölçeğinde tarihsel bir dip nokta değil miydi?
      Daha yakın dönemdeki eski uzun ormanlar daha soğuk bir Dünya’da da iyi dayanmıştı; bu yüzden özellikle ilgili olmayabilir
      Yine de daha sıcak, daha nemli ve atmosferde CO2 yoğunluğu daha yüksek bir Dünya’nın daha uzun ağaçların büyümesine elverişli olacağını hayal etmek kolay
      Öte yandan bu benim uzmanlık alanım değil; dolayısıyla ne dediğimi pek bilmiyor da olabilirim