چقدر دی‌اکسیدکربن می‌خوره، چقدر اکسیژن می‌ده؟ ماجرای تاغ و درختان دیگر

اول بگم که هيچ‌کس در دنيا نمي‌تونه بگه يک درخت تاغ ۲۰ ساله «دقيقا» چند گرم CO₂ جذب کرده و «دقيقا» چند گرم اکسيژن توليد مي‌کنه؛ چون اين مقدار به کلي چيز وابسته است: رشد واقعي درخت، خاک، آب، دما، شدت نور، شوري خاک، مديريت چرا، بيماري‌ها و… يعني دو تا تاغ ۲۰ ساله، کنار هم در دو منطقه‌ي کمي متفاوت، مي‌تونن رشد و جذب CO₂ خيلي متفاوتي داشته باشن. پس اگر دنبال عدد ميلي‌گرمي و سانتي‌گرامي هستيد، علم فعلا اين‌قدر دقيق پيش نرفته 🙂

اما مي‌تونيم تقريبي و علمي حرف بزنيم و بگيم معمولا چقدر حدودي کربن توي چوب و ريشه و اندام‌هاي مختلف يک درخت ذخيره مي‌شه و از روي اون نسبت توليد اکسيژن رو حساب کنيم. پايه‌ي کار، فتوسنتز است: گياه CO₂ مي‌گيره، قند و چوب مي‌سازه، و در اين مسير اکسيژن آزاد مي‌کنه.

به طور کلي در علم جنگل‌داري، براي محاسبه جذب CO₂ دو تا گام اصلي داريم: ۱. برآورد زيست‌توده (Biomass) درخت (يعني وزن خشک چوب، برگ، ريشه و …) ۲. تبديل اون زيست‌توده به کربن ذخيره‌شده و بعد به دي‌اکسيدکربن معادل

براي يک درخت تاغ ۲۰ ساله در مناطق بياباني ايران، بسته به محل و شرايط، تحقيقات ميداني نشون داده که زيست‌توده هوايي و ريشه روي هم مي‌تونه چيزي حدود چند ده کيلو تا حداکثر نزديک ۱۰۰–۱۵۰ کيلوگرم ماده خشک باشه (در شرايط خيلي خوب و آبياري شده شايد بيشتر، در شرايط خيلي سخت کمتر). اين عددها تقريبي‌اند و حتما جاي پژوهش دقيق‌تر مزرعه‌اي دارند.

حالا قاعده کلي اينه که: حدود ۵۰٪ وزن خشک چوب و بافت‌هاي گياهي = کربن. پس اگر فرض کنيم (فقط به‌عنوان مثال) يک تاغ ۲۰ ساله ۱۰۰ کيلوگرم زيست‌توده خشک داره، حدود ۵۰ کيلوگرم کربن در خودش ذخيره کرده.

براي تبديل اين کربن به «دي‌اکسيدکربن معادل» از نسبت وزن مولکولي استفاده مي‌کنيم: وزن مولکولي CO₂ = 44 وزن مولکولي C = 12 پس: CO₂ (کيلوگرم) = C (کيلوگرم) × 44/12 ≈ 3.67

با مثال بالا: ۵۰ کيلوگرم کربن × ۳٫۶۷ ≈ ۱۸۳ کيلوگرم CO₂ يعني آن تاغ فرضي ۲۰ ساله، اگر واقعا ۱۰۰ کيلوگرم ماده خشک ساخته باشه، در طول عمرش چيزي در حدود ۱۸۰ کيلوگرم دي‌اکسيد کربن از جو گرفته و در خودش نگه داشته. اگر وزن خشک واقعي کمتر باشه، اين عدد هم کمتر مي‌شه. در مناطق خيلي فقير، ممکنه اين مقدار به ۵۰–۶۰ کيلوگرم CO₂ هم کاهش پيدا کنه.

حالا برسيم به اکسيژن که همه عاشقشن 😄 معادله‌ي فتوسنتز به شکل ساده اينه:

۶CO₂ + ۶H₂O → C₆H₁₂O₆ + ۶O₂

يعني نسبت مولي بين CO₂ مصرفي و O₂ توليدي، تقريبا ۱ به ۱ است (هر ۱ مول CO₂ که مصرف مي‌شه، تقريبا ۱ مول O₂ آزاد مي‌شه). از نظر جرمي هم چون وزن مولکولي نزديکه (CO₂=44 ، O₂=32)، مقدار جرم O₂ توليدي تقريباً در حد ۰٫۷–۰٫۸ برابر جرم CO₂ جذب‌شده خواهد بود، با ساده‌سازي‌ها و اين فرض که بخش بزرگي از کربن واقعا در بافت خشک ذخيره مي‌شه و همه‌چي هم ايده‌آل پيش مي‌ره.

با همان مثال بالا: اگر حدود ۱۸۰ کيلوگرم CO₂ جذب شده، حدوداً چيزي بين ۱۲۰ تا ۱۴۰ کيلوگرم اکسيژن در روند فتوسنتز توليد و به جو برگردونده شده. باز تأکيد: اين‌ها تخميني‌اند، نه عدد قطعي براي يک تاغ خاص.

اما سوال قرآن‌گونه‌ي شما 😅: «فرمول دقيق محاسبه توليد اکسيژن براي درختان پهن‌برگ و سوزني‌برگ چيست؟» واقعيت اينه که فرمول «واحد، ثابت، و ساده» که فقط نوع برگ (پهن‌برگ يا سوزني‌برگ) رو بگيره و مستقيم بگه چقدر O₂ مي‌ده، وجود نداره.

در عمل متخصصان جنگل‌داري از چند چيز استفاده مي‌کنن: ۱. رابطه‌هاي آلومتريک (Allometric equations) براي هر گونه يا گروه گونه‌ها. اين روابط معمولا به شکل کلي‌اند: Biomass = a × (DBH^b) × (Height^c) که توش: DBH = قطر تنه در ارتفاع ۱٫۳ متري Height = ارتفاع درخت a, b, c = ضرايب تجربي که براي هر گونه يا منطقه با آماربرداري به‌دست مي‌آد.

۲. بعد از اينکه زيست‌توده به‌دست اومد، با اين روابط عمل مي‌کنن: C = Biomass × ۰٫۵ (تقريب سهم کربن) CO₂ = C × ۳٫۶۷ و براي محاسبه اکسيژن توليدي، از نسبت استوکيومتري فتوسنتز استفاده مي‌کنن (همون تقريبا ۱ به ۱ مولي، يا حدود ۰٫۷–۰٫۸ جرمي نسبت به CO₂).

تفاوت بين پهن‌برگ و سوزني‌برگ معمولاً در اين‌جاست که: - ضرايب a, b, c توي روابط آلومتريک فرق مي‌کنه. - شکل رشد، سرعت رشد سالانه، نسبت ريشه به تاج، و دانسيته‌ي چوب متفاوت‌اند. يعني فرمول پايه يکيه، اما ضرايب و اعداد براي هر گونه فرق مي‌کنه. بنابراين نمي‌شه گفت: «فرمول پهن‌برگ = فلان، سوزني‌برگ = بهمان» به شکل يک خط ثابت براي همه جنگل‌هاي دنيا.

در برخي منابع ساده‌سازي مي‌کنن و مي‌گن مثلا: «يک درخت بالغ مي‌تونه سالي X کيلوگرم CO₂ جذب کنه و O₂ توليد کنه.» اما اين‌ها اعداد شعاري و آموزشي‌اند (براي مدارس و عموم مردم) و از نظر علمي «فرمول دقيق» به حساب نمي‌آن.

اگر بخواين واقعاً دقيق براي تاغ حساب کنين، بايد: ۱. چند درخت تاغ ۲۰ ساله در يک منطقه مشخص رو انتخاب کنين. ۲. قطر، ارتفاع، قطر تاج، و حتي در صورت امکان حجم چوب و وزن خشک (يا حداقل با نمونه‌برداري و مدل‌هاي آماري) رو اندازه بگيرين. ۳. از روابط آلومتريک مخصوص تاغ (اگر موجود باشه در مقالات پژوهشي ايران) استفاده کنيد. ۴. زيست‌توده رو به کربن، و بعد به CO₂ و O₂ تبديل کنيد. بدون اين داده‌هاي ميداني، هر عددي که بگيم فقط تقريبي است، نه «دقيق».

جمع‌بندي خودموني: - تاغ ۲۰ ساله، بسته به شرايط، احتمالاً ده‌ها کيلو تا حدود ۱۰۰+ کيلوگرم زيست‌توده خشک داره. - اين يعني چيزي در حد ده‌ها تا حدود ۱۸۰–۲۰۰ کيلوگرم CO₂ در طول عمرش جذب کرده. - در عوض، چيزي حدود ۱۲۰–۱۴۰ کيلوگرم اکسيژن (به‌صورت بسيار تقريبي) توليد کرده. - فرمول «دقيق و واحد» براي پهن‌برگ و سوزني‌برگ وجود نداره؛ پايه‌ي کار همان روابط زيست‌توده و استوکيومتري فتوسنتز است، با ضرايب متفاوت براي هر گونه.

اگر به اين موضوع علاقه‌منديد و مي‌خواين توي بحث‌هاي محيط‌زيستي با عدد و رقم حرف بزنين 😎 پيشنهاد مي‌کنم علاوه بر مقالات علمي، مقاله‌ها و مطالب آموزشي فارسي در حوزه درخت، فتوسنتز و اکولوژي گياهان مناطق خشک رو هم مرور کنيد. براي شروع، مي‌تونيد مقالات آموزشي و کاربردي در سايت نارگيل رو هم بخونيد؛ کلي مطلب خوب درباره گياهان و درختان داره که به دردتون مي‌خوره.