ImageA mély gyökérzet sokkal szorosabb összefüggésben van az éghajlattal, mint azt eddig feltételezték: A fák a mélyben lévő vizet főgyökerükön keresztül a talaj sekélyebb rétegeibe emelik, hogy később felhasználhassák – állítják a California Egyetem kutatói. A folyamatot az esős évszakban megfordítják, és visszaszorítják a vizet a mélyebb talajrétegekbe, egy úgynevezett hidraulikus újraelosztás formájában

A Berkeley központú California Egyetem biológusai és éghajlatkutatói által készített tanulmány szerint a fák, különösen a mély gyökérzetűek sokkal nagyobb mértékben járulnak hozzá a Föld éghajlatának alakulásához, mint ahogy azt korábban gondolták.
A globális klímaváltozást vizsgáló tudósok – ismerve a vegetáció jelentőségét a légköri széndioxid kivonásában és párologtatásukkal a környezet hűtésében –, egyszerű modellt készítettek arról, hogyan szívják ki a növények a talajból a vizet és „lehelik” vissza a vízpárát a légkörbe.
Amazónia erdeiről készült az az új tanulmány, mely bemutatja, mennyivel összetettebb módon hasznosítják a fák a vizet, mint azt gondolták. A főgyökerek esők után a felszínről a mély, földalatti tározókba szállítják az esővizet, és úgy szabályozzák a felfelé haladó vizeket, hogy a talaj felső rétegeit nedvesen tartsák, ezzel erősítve egyúttal a száraz időszakban mind a szénfelvételt, mind a helyi légkör hűtését.
A kutatók becslése szerint a száraz időszakban ez a hatás az, ami 40 százalékkal növeli a fotoszintézis folyamatát és a transpirációnak nevezett vízpárologtatást, abban az időszakban, amikor a fotoszintézis egyébként mérsékeltebb lenne.
A gyökereknek ez a vízmozgató munkája a növényekre fiziológiai hatást gyakorol, mivel többet szintetizálva, több széndioxidot képesek kivonni a légkörből, állítja Tood Dawson professzor a Berkeley California Egyetemről. Eddig ezt a hatást nem vették számításba, így az emberek valószínűleg alábecsülték azt a szénmennyiséget, amit az Amazonas medence fel képes venni, és alábecsülték azt a hatást is, amit az amazóniai erdőirtások az éghajlatváltozásra gyakorolnak.
Jung-Eun Lee, a tanulmány egyik szerzője szerint, az Amazonas vidéke, mint a bolygónk legnagyobb kiterjedésű erdősége, jelentős szerepet játszik a légköri széndioxid kivonásában, és így globális hatással van az éghajlat alakulására is.
A Berkeley Egyetem tudósai, Dawson, Lee és kollégáik, köztük Inez Fung, aki egyéb jelentős megbízatásai mellett egyúttal a Berkeley légkörkutató központ igazgatója is, nemrégen adták közre eredményeiket a Nemzeti Tudományos Akadémiai Jelentések decemberi számában.
A kutatók beillesztették ezeket az új részleteket a legszélesebb körben elfogadott globális éghajlatmodellbe, és feltételezéseik szerint, ez a válasz a száraz évszakban megfigyelt, de eddig magyarázat nélkül maradt hőmérséklet visszaesésre.
– A kipárolgás-belélegzés ennek a „saját”, főgyökér által az esős évszakban elraktározott vízkészletnek a hatására, az elhúzódó száraz évszakban is a korábban véltnél magasabb szinten marad. Ahogy a csapadék lehűt bennünket, a június és július hónapokban a fák által végzett fokozott kipárologtatás magyarázza az Amazonas vidékén jellemző hőmérséklet visszaesést.
Ez a hatás változtatja a csapadékeloszlást, ahogyan a légkör hűt és fűt – jegyezte meg Dawson.
Attól függően, hogy a világon máshol, különösen Afrikában, más trópusi és trópusokon kívüli területeken a fák milyen mértékben osztják el újra a vizet a talajban, hatásuk a globális felmelegedésre jelentős mértékű lehet.
A párologtatás hatása a legnagyobb az Amazonas vidékén és Kongó erdeiben, de a Berkeley kutatóinak modellje az Egyesült Államokat és más olyan helyeket is bemutat, ahol megtalálható a száraz és az esős időszak.
Régóta ismert, ahogy a fák a levélnyílásokból, (stomata) kipárologtatott vízzel a talajszintről, a nedvességet nagy magasságokba emelik. Húsz évvel ezelőtt azonban rájöttek, hogy bizonyos kisebb növények többre is képesek annál, hogy vizet a talajtól a levelekig eljuttassák. A mélyben lévő vizet főgyökerükön keresztül a talaj sekélyebb rétegeibe emelik, hogy később felhasználhassák. A folyamatot az esős évszakban megfordítják, és visszaszorítják a vizet a mélyebb talajrétegekbe. Dawson 1990-ben jött rá arra, hogy a fák is ezt teszik, egy úgynevezett hidraulikus újraelosztás formájában, melynek folyamatát 60 különféle mélygyökérzetű növényfaj esetében találta érvényesnek.
Az év elején a berkeleybeli és Sao Pauló-i kollégáival, Brazíliában felfedezték az amazóniai fák hasonló tulajdonságát. Az esős évszak alatt ezek a növények az éves csapadékmennyiség akár 10 százalékát is képesek 13 méter mélységben tárolni, hogy a száraz hónapokban aztán „kinyissák a vízcsapot” a növény számára.
A fák gyökérrendszerében történő vízmozgás egy kémiai grádiens által erősített passzív folyamat. A fák gyökere csőrendszerként viselkedik, ez teszi lehetővé, hogy a víz sokkal gyorsabban mozog fel-le a növényben, mintha a talajszintek között szivárogna.
Vannak olyan főgyökerek, melyek a növény felszín feletti magasságánál százszorta mélyebbre nyúlnak le a föld mélyébe. Az ilyen mély gyökereknek feladata és értelme a száraz évszakban a víz újraelosztása. A víz a száraz évszakban a sekélyebb, talajfelszínhez közelebb fekvő gyökerek számára hasznosítható, bár Dawson gyanítja, hogy a talajfelszín nyirkosan, nedvesen tartásának valódi oka, hogy a növény számára megkönnyítse a tápanyag felvételét. 
A hidraulikus elosztás a vízre vonatkozik, nem vizsgálható azonban a növényi táplálkozás összetett folyamatán kívül.
A három kutató, Dawson, Lee és Fung a hidrulikus elosztás elvén alapuló elképzelést be szeretné építeni egy modellbe (NCAR CAM2). A globális éghajlatmodellekkel ugyanis nem lehet igazán jól felfogni a növények éghajlatra gyakorolt lehetséges hatásait.
Lee az Amazonas vidékén folytatott vizsgálatai során mind a napi, mind az évszakra jellemző szárazságot figyelembe véve kimutatta, hogy a kettő együttesen igen nagy hatással van a térség klímájára.
A kutatók szerint, mivel ezek a növények a vizet azért raktározzák el az esős évszakban, hogy azt a száraz hónapokban hasznosíthatták, az esős évszakban hulló kevesebb csapadék hatására, – mint ahogy az a legutóbbi El Nino években történt – az azt követő száraz évszak folyamán feltehetően csökken a fotoszintézisük mértéke.
Dawson és Fung a közös kutatómunkát folytatja, hogy a növények szerepét a globális éghajlatmodellekben még jobban kimutathatóvá tegye.