Artan CO₂ Afrika savanlarında otları çoğaltıyor; peki bunun sonucu ne?

Bitkiler, büyümek için ihtiyaç duydukları karbonhidratları fotosentez yoluyla üretirken karbondioksit (CO₂) kullanır. Atmosferdeki CO₂, büyük ölçüde insanların fosil yakıt yakması nedeniyle arttıkça birçok bitki daha fazla fotosentez yapabilir ya da suyu daha verimli kullanabilir. Bu etkiye “CO₂ gübrelemesi” deniyor. Ormanlarda, tarım bitkilerinde ve ılıman bölgelerdeki ekosistemlerde bu konuda çok sayıda çalışma yapıldı. Ancak tropikal savanlardaki yabani otların tepkisi çok daha az araştırıldı.

On yıllar boyunca bilim insanları, savanların tabanını kaplayan otların artan CO₂’ye ağaçlardan ve başka bitkilerden daha zayıf tepki vereceğini düşündü. Bunun nedeni, bu otların çoğunun C4 fotosentezi adı verilen bir yöntem kullanması. Kırmızı ot (Themeda triandra) ve çalı savan sinyal otu (Urochloa mosambicensis) gibi yaygın Afrika türleri de bu grupta. C4 otları fotosentez sırasında yapraklarının içinde zaten CO₂’yi yoğunlaştırır. Bu nedenle araştırmacılar, ek CO₂’nin büyümelerine fazla katkı sağlamayacağını varsaymıştı.

Bir bitki ekoloğu olarak savanların çevresel değişimlere nasıl tepki verdiğini inceliyorum. Uluslararası bir ekoloji ve ekosistem bilimi ekibiyle birlikte, yabani savan otlarının atmosferdeki CO₂ arttıkça daha fazla büyüyüp büyümediğini ve bu etkinin yağışlı ve kurak koşullarda değişip değişmediğini araştırdık. Önce, yabani C4 otlarının normal ve yüksek CO₂ düzeylerinde, suyun bol ya da kıt olduğu koşullarda nasıl tepki verdiğini karşılaştıran 70 yayımlanmış deneyi değerlendirdik. Ardından Güney Afrika’daki Kruger Ulusal Parkı’nda 1989-2021 arasında 533 noktada kaydedilen yıllık ot büyümesi verilerini inceledik. Otların egemen olduğu bu park, otuz yılı aşkın kesintisiz saha gözlemlerinden oluşan ender bir veri dizisine sahip. Son olarak, yüzyılın geri kalanında CO₂ düzeyleri artarken sıcaklık ve yağışın değişmesinin C4 otlarını nasıl etkileyebileceğini bilgisayar modeliyle araştırdık.

Bulgularımız, Kruger Ulusal Parkı’nda ot üretiminin otuz yılda yüzde 28 arttığını gösterdi. Atmosferde daha fazla CO₂ bulunması, savan otlarının suyu daha iyi korumasına ve kurak koşullarda daha fazla büyümesine yardımcı oluyor. Bu artış, iklim daha sıcak ve kurak hâle gelse bile sürebilir. Afrika’nın yaklaşık yarısını kaplayan savanlarda ot miktarındaki değişim; yaban hayvanları ve çiftlik hayvanlarının besinini, yangınlarda yanacak malzeme miktarını ve karbonun kara ile atmosfer arasındaki hareketini etkileyebilir.

Su kıt olduğunda yüksek CO₂, C4 otlarının fotosentezi sürdürürken daha az su kaybetmesini sağlıyor. Başka bir deyişle, kaybedilen her birim su karşılığında daha fazla karbon kazanıyorlar. Suyun sınırlı olduğu savanlarda bu, toprak üstündeki bitki miktarının artması anlamına geldi. Su bol olduğunda ise etki çok daha zayıftı. Kruger’deki bulgular da bu örüntüyle örtüşüyor. Bir yangından sonraki ilk yılda toprak üstünde bulunan ot miktarını yıllık büyüme için en iyi gösterge olarak kullandık. Bu miktar 1989-2021 arasında yüzde 28 yükselirken atmosferdeki CO₂ yaklaşık yüzde 18 arttı. Yağış, yangın ve diğer çevresel etkenlerdeki değişimleri hesaba kattığımızda da ot üretimindeki artış eğilimi sürdü.

Yüzde olarak en büyük artış, su tasarrufunun en çok fark yaratmasının beklendiği, parkın en kurak savanlarında görüldü. Daha uzun ve daha verimli büyüyen ot türleri de giderek daha yaygın hâle geldi. Bu durum, artan CO₂’nin yalnızca toplam ot miktarını değil, hangi türlerin baskın olduğunu da etkileyebileceğini düşündürüyor. Modelimiz, bu tepkinin 21. yüzyıl boyunca sürebileceğine işaret etti. Yüksek sıcaklıklar ve artan kuraklık CO₂’nin etkisini zayıflatsa da ortadan kaldırmadı; atmosferdeki CO₂ yükseldikçe C4 otlarının üretiminin artması bekleniyor.

Daha fazla ot, otlayan hayvanlar için daha çok besin sağlayabilir; ancak miktar ile besin kalitesi aynı şey değil. Yüksek CO₂, bitkilerdeki karbon ve azot dengesini değiştirerek otları daha az besleyici hâle getirebilir. Ayrıca savan yangınlarının çoğunu otlar besler; dolayısıyla daha fazla büyüme, yanacak malzemenin de artması demek olabilir. Otlarla ağaçların rekabeti ve karbonun bitkiler, toprak ve atmosfer arasındaki dolaşımı da değişebilir.

Bitkilerin büyürken daha çok karbon alması, bu karbonun uzun süre depolandığı anlamına gelmiyor. Savan otları yenir, ayrışır ya da yanar; yaprak ve gövdelerindeki karbonun büyük bölümü yeniden atmosfere döner. Otlaklarda uzun vadeli karbon depolamanın başlıca yeri, özellikle toprak altıdır. Deneyleri incelediğimizde yüksek CO₂’nin kök miktarını tutarlı biçimde artırdığına dair kanıt bulamadık. Bu nedenle gözlemlediğimiz ot artışının küresel ısınmayı dengelediği sonucuna varamayız. Bulgularımız, iklim değişikliğinin temel nedenlerinden biri olan CO₂’nin, savanları ısınma ve yağış değişimlerinin yanı sıra otların büyümesini ve su kullanımını doğrudan etkileyerek de dönüştürdüğünü gösteriyor. Araştırmacılar ve arazi yöneticileri artık savanlardaki değişimi yalnızca sıcaklık ve yağışla açıklamamalı; ot miktarını, türleri, otlatmayı ve yangında yanabilecek bitki örtüsünü uzun süre izlemeli. Fazladan otun hayvanlara mı, yangına mı yoksa topraktaki organik maddeye mi dönüştüğünü anlamak, savanlardaki yaban hayatı, hayvancılık, yangınlar ve karbon depolama üzerindeki etkileri belirlemek için bir sonraki adım olacak.