Bóg ma dwie księgi objawienia: stworzenie oraz Biblię. Stwierdzamy, że jako Autor obydwóch, wplótł On w obydwie te księgi liczbę 7. Nie jest zaskakujące, że ten sam Autor używa wspólnej kluczowej liczby jako znaku Swego autorstwa w obydwu z nich. W niniejszej serii zauważymy różne obszary natury, w których liczba 7 objawia Go jako Autora materialnego stworzenia – niektóre z nich są bardzo oczywiste, inne nieco ukryte, a wszystkie razem wzięte – wspaniałe.

Autor: br. P.O.

Część 12 – Optymalna temperatura fotosyntezy u roślin wyższych strefy umiarkowanej to najprawdopodobniej DWADZIEŚCIA JEDEN (7 razy 3) stopni Celsjusza – tyle bowiem według badań wynosi przeciętna średnioroczna temperatura wnętrza liści rozmaitych roślin/drzew rosnących w tej strefie klimatycznej.

(Dla zainteresowanych – polskie tłumaczenie artykułu na ten temat, oryginalnie zamieszczonego pod adresem: http://phenomena.nationalgeographic.com/2008/06/11/tree-leaves-keep-the-same-temperature-from-tundra-to-tropics/

Świerk kanadyjski i sosna karaibska nie mogłyby żyć w bardziej odmiennych środowiskach. Jedno kuli się wśród lodowatej tundry, a drugie kąpie się w tropikalnym gorącu. Ale pomimo swych szalenie różnych siedlisk, oba drzewa mają coś wspólnego – temperaturę wewnątrz swoich liści. W przeciągu roku ich liściom udaje się pozostać w łagodnej przeciętnej temperaturze 21 stopni Celsjusza – idealnej temperaturze dla fotosyntezy.

To niesamowite odkrycie pochodzi z badania 39 gatunków drzew dokonanego przez Brenta Hellikera i Suzannę Richter z Uniwersytetu Pennsylwanii. Ta dwójka przyglądała się zarówno liściastym, jak i wiecznie zielonym gatunkom drzew na całym Północno-amerykańskim kontynencie, od jego mroźnej północy po parne południe.

Wydawałoby się całkiem łatwym bezpośrednie zmierzenie temperatury liści, ale problem polega na skali. Potrzebne byłoby zdobycie odczytów dla setek liści, żeby uzyskać racjonalną wielkość dla pojedynczego drzewa. Zamiast tego więc, Helliker i Richter zdecydowali się na niezwykłe i nie bezpośrednie podejście – przyjrzeli się stosunkowi dwóch form tlenu – 16O i 18O, w drewnie pierścieni drzew.

Opowieść o dwóch tlenach

Praca z drewnem wydaje się dziwnym wyborem, jeśli chce się zbadać liście, ale stosunek tlenu we wszystkich tych częściach jest wewnętrznie powiązany. Molekuły wody w każdym dowolnym liściu zawierają mieszaninę dwóch izotopów tlenu. W czasie fotosyntezy liście używają tej wody by produkować cukry, które następnie są używane w innych częściach drzewa do budowy większych molekuł, takich jak celuloza. Przez cały ten czas stosunek 16O i 18O pozostaje taki sam. Jeżeli więc zbada się stosunek tlenu w pierścieniu drzewa, pośrednio wraca się w czasie, żeby zmierzyć go w liściach gdy tworzył się ten konkretny pierścień.

Stosunek 16O i 18O jest ściśle związany zarówno z temperaturą jak i wilgotnością. Temperatura otoczenia wpływa na pośrednią dostępność obu tych form w wodzie deszczowej, a w związku z tym także i w liściach. Natomiast gdy powietrze jest mniej wilgotne, lżejsza forma 16O wyparowuje z liścia szybciej niż cięższa 18O. Oznacza to, że wyższe poziomy 18O w odniesieniu do swego lżejszego odpowiednika są oznakami wyższej temperatury i wyższej wilgotności. Oznacza to także, że jeśli będzie się znało stosunek tlenu i wiedziało się jak wilgotne było powietrze, to można określić jak ciepłe musiały być liście.

I dokładnie właśnie to zrobili Helliker i Richter. Gdy rozpoczęli swój eksperyment, Richter miała już zebraną dużą ilość próbek pierścieni drzew na potrzeby innego badania, miała też obliczone stosunki tlenu dla wszystkich z nich. Wszystkie drzewa z których pochodziły próbki zostały wybrane ponieważ rosły niedaleko stacji pogodowych, które zbierały dane odnośnie lokalnego klimatu i cykli opadów deszczu, tak więc zespół posiadał także pomiary odnośnie wilgotności.

Korzystając z posiadanych danych, wykazali, że przeciętna temperatura dla wszystkich 39 gatunków wynosiła 21,4 stopnie Celsjusza, plus lub minus kilka w dowolną stronę. Helliker i Richter wierzą, że oznacza to punkt, w którym fotosynteza jest najbardziej wydajna.

Uczynione jak drzewo…

Oni nie sugerują jednak, że liście drzew posiadają taką samą temperaturę przez cały dzień, czy przez cały sezon. Owe 21 stopni Celsjusza są raczej długoterminowym celem, jaki drzewa przeciętnie osiągają w przeciągu roku. Liściom odpowiada pozostawanie w najlepszej temperaturze do fotosyntezy, ale musi to być zbalansowane z także innymi wymaganiami, takimi jak potrzeba wchłonięcia odpowiedniej ilości dwutlenku węgla. Z powodu owych, często konkurujących ze sobą, potrzeb oraz kaprysów otoczenia, temperatura liści może oscylować i z czasem właśnie tak robi. Ale zawsze robi to dookoła idealnego punktu, jakim jest 21 stopni Celsjusza.

Aby zachować swoje zielone fabryki w tej idealnej temperaturze, drzewa podgrzewają swoje liście w zimnej pogodzie, a ochładzają je w gorących klimatach. Ssaki i ptaki, czyli tak zwane „ciepłokrwiste” zwierzęta, także utrzymują stałą wewnętrzną temperaturę niezależnie od otoczenia. Ale czynią to poprzez spalanie paliwa by wygenerować swe własne ciepło. Drzewa używają odmiennej strategii; one utrzymują swe liście w stałej temperaturze wyłącznie poprzez manipulowanie procesami fizycznymi, takimi jak parowanie wody i odbijanie światła.

W gorących warunkach liście wyzwalają wodę, która ochładza je w miarę parowania z ich powierzchni – generalnie rzecz biorąc: pocą się. Liście mogą także wisieć pod niskimi kątami, przez co łapią mniej słońca, albo odbijać pewną część ciepła przez odbijające włoski. W chłodniejszych warunkach drzewa mają zwyczaj grupować swe liście bliżej siebie nawzajem, co zmniejsza stopień, w jakim pojedyncze liście tracą ciepło. Działa tu ta sama zasada, która sprawia, że włochate rękawiczki są cieplejsze niż skórzane, oraz że tulące się do siebie pingwiny są cieplejsze niż samotnicy.

Takie dostosowania umożliwiły drzewom zasiedlenie całej planety, w jej wielu różnych środowiskach. Ale idea, że one mogą pomóc drzewom w regulowaniu temperatury swych liści jest nowością. Niektóre inne badania dostarczają wsparcia temu wnioskowi. W jednym z nich odkryto, że liście drzew iglastych w zimnych amerykańskich górach były około 5-9 stopni Celsjusza cieplejsze niż otaczające je powietrze. Inny zespół badaczy zrobił termalne obrazy szwajcarskiego lasu i odkrył, że korony drzew są cieplejsze o 4-5 stopni Celsjusza od chłodnego, alpejskiego powietrza.

Nowe wyniki zaprzeczają historycznym przypuszczeniom, że warunki wewnątrz liści drzew odpowiadają warunkom powietrza dookoła nich, zarówno w odniesieniu do temperatury, jak i wilgotności. Wielu klimatologów używa stosunków tlenu z pierścieni drzew do odtwarzania temperatury środowiska w przeszłych klimatach. Ale takie podejście polega na bliskim związku pomiędzy temperaturami liści i powietrza, który to związek jest podawany w wątpliwość przez owo niniejsze badanie.

Źródło: Helliker, B.R., Richter, S.L. (2008). Subtropical to boreal convergence of tree-leaf temperatures. Nature DOI: 10.1038/nature07031)