Ağaçlar yaşamaya devam edebilmek için kilowatt saat cinsinden ne kadar enerjiye ihtiyaç duyuyor? Araştırmacılar ilk kez, bir ağacın suyu köklerinden yapraklarına pompalamak için ne kadar çalışması gerektiğini hesapladılar; bu işlem yerçekimi ve ağacın damar sisteminin direnci nedeniyle çok fazla enerji gerektiriyor. Sonuç olarak, her bir ağaç metrekare başına 0,0056 watt veya metrekare yüzey alanı başına 0,06 watt kullanıyor ve ağaçlar birlikte su taşımacılığı için yılda 9,4 trilyon kilovat saat üretiyor ki bu neredeyse hidroelektrikten elde ettiğimiz dünya çapındaki enerji çıktısına eşdeğer.
Dünya üzerinde üç trilyondan fazla ağaç ya da her insan için yaklaşık 422 ağaç bulunmaktadır. Fotosentez yoluyla ürettikleri oksijen, Dünya'daki tüm yaşam için hayati önem taşır ve doğal bir sıcaklık düzenleyici görevi görür. Ağaçlar ayrıca yapraklarından buharlaşan su nedeniyle önemli bir serinletici etkiye sahiptir. Amazon gibi yeterince geniş yüzey alanına sahip yağmur ormanları kendi mikro iklimlerini yaratır ve doğal olarak kendi yağışlarını üretir.
Emme Buharlaşma ve Fotosentez Tarafından Üretilir
Ancak bir ağacın bunları yapabilmesi için önce çok çaba sarf etmesi lazım: Suyu yerden tepeye kadar taşıması gerekir. Bir ağaç bunu yapmak için hem yerçekimine hem de tüp sisteminin yarattığı sürtünmeye karşı mücadele etmek zorundadır. Ağaçta suyun taşınması tamamen pasiftir. Taçtaki buharlaşmanın neden olduğu emme suyu yukarı doğru çekerken, insan kan dolaşımında ise kendi pompası olan kalp tarafından itilir.
Ancak bu ulaşım şekli için gereken enerji oldukça fazladır. Işık bunu hem suyun yapraklardan terlemesini hem de fotosentez sırasında dönüşümünü kolaylaştırarak sağlar. Bitkiler bu gereksinimi karşılamak için kendi metabolizmaları yoluyla tek başlarına yeterli enerji üretemezler.
Suyu bir ağaçta bir yerden başka bir yere götürmek için ağacın ne kadar çalışması gerekir? Bilim insanları nihayet bu konuda daha doğru bir hesaplama yaptı. Bunu, biyofiziksel modellerden ve orman örtüsünün uydu görüntülerinden elde edilen verileri, özsu yükselişi ve bitkinin dolaşım sistemi ölçümleriyle birleştirerek yaptılar.
Yıllık Küresel Kullanım 9,4 Petawatt Saat
Dünyanın dört bir yanındaki orman ekosistemlerindeki bitkiler, suyu köklerinden yapraklarına taşımak için adım kare başına 0,0056 watt veya metre kare başına 0,06 watt enerjiye ihtiyaç duyar. Kulağa fazla gelmeyebilir, ancak bu, bir ağacın fotosentez sırasında güneş ışığını şekere dönüştürmek için ihtiyaç duyduğu enerjinin %14,2'sidir. Fotosentezin aksine, bu emek pasiftir ve sıcaklık ve nem gibi çevresel koşullar değiştiğinde ve fotosentez için daha fazla su kullanılabilir hale geldiğinde artar.
Genel olarak bu çok büyük bir meblağa tekabül etmektedir: Dünya çapında tüm orman ekosistemleri, özsuyun yükselmesi için yılda 9,4 petawatt-saate ihtiyaç duymaktadır ki bu da tüm insan yapımı hidroelektrik enerjinin yıllık üretiminin tamamına eşittir. Kilowatt-saat cinsinden aynı rakam 9,4 katrilyondur. Tropikal yağmur ormanlarında ağaçlar bu emeğin çoğunu, fotosentezle üretilen enerjinin yaklaşık %18'ini kullanan suyu taşıyarak gerçekleştirir.
Bu Kök Direnci ile İlgili
Araştırmacılar, yerçekiminin üstesinden gelmek için gereken enerjinin, ağaçtaki suyun yukarı doğru transferinde gereken toplam enerjinin sadece küçük bir kısmını oluşturduğunu keşfetti. Enerjinin çoğu, ağacın dolaşım sistemindeki direncin üstesinden gelmek için kullanılıyor. Örneğin kuraklığa adapte olmuş bir ardıç ağacının iç direnci oldukça büyükken, sel yatağında yetişen kara kavak dev bir su pompası gibi davranır.
Bu nedenle, ağaç özsuyunun yükselmesi için gereken dünya çapındaki tahmini enerji de aynı şekilde çok bilinmemektedir ve 7,4 ila 15,5 petawatt-saat arasında bir yere düşmektedir. Bu bilinmeyenler, bitki direncinin biyocoğrafyası ve daha az ölçüde terleme hakkında ne kadar az şey bildiğimizi vurgulamaktadır. Hiç kimsenin bu ölçekte küresel bir enerji akışını ölçmeye çalışmamış olması hayret vericidir.
