Det kræver et mikroklima at rejse et pinyontræ

Med al diskussionen om globale klimaændringseffekter, ny forskning viser, at en anden form for klima er en vigtig faktor i genopretning af regionale pinyonfyrtræer efter tørkehændelser - mikroklimaet.

Mikroklimaer er lokaliserede klimaer, der findes i et større klima, som en kølig canyon i ørkenen sydvest. Disse mikroklimaer opstår på grund af lokale forskelle i landskabet og eksisterende vegetation, der styrer temperaturen, vindmønstre, fugtighed, og tilgængeligt vand. De fysiske finesser skaber mindre jordniveaumiljøer kaldet mikrosites, som ofte er nødvendige for at understøtte individuelle livsformer som en pinyon fyrretræ.

Pinyon fyrretræer er integreret i processer, der kontrollerer vand- og energiudsving på tværs af sydvest. Træerne lagrer også store mængder kulstof til regionen. Pinyonfyr har længe leveret mad — pinjekerner, bruges til at lave pesto - husly og andre produkter til mennesker og dyr.

"De seneste tørkeperioder har resulteret i udbredt dødelighed af pinyonfyr i store dele af det sydvestlige USA, " sagde Miranda Redmond, CSU adjunkt og hovedforfatter af undersøgelsen. "Vores team var virkelig interesseret i, om disse skove ville komme tilbage eller ej, og hvordan lokale miljøfaktorer påvirker deres genopretning."

Redmond samarbejdede om denne forskning med professor Peter Weisberg fra University of Nevada Reno, Forskningsprofessor Neil Cobb fra Northern Arizona University, og assisterende forskningsprofessor Michael Clifford fra Desert Research Institute.

I undersøgelsen, de undersøgte, hvordan den næste generation af pinyon fyrretræer var ved at komme sig efter en alvorlig tørke i 2002-2004 forårsagede udbredt dødelighed i voksne træer. Holdet fastslog, at pinyonfyrs modstandsdygtighed varierede i landskabet, fordi mikroklimaet skal opfylde specifikke betingelser for at fremme fornyelse af unge frøplanter og overlevelse af unge træer.

Resultaterne er offentliggjort i Tidsskrift for økologi 7. nov.

Mikroklimakriterier

Undersøgelsesstederne var spredt ud over 5, 000 kvadrat miles af pinyon-ener skove i Colorado, New Mexico og Arizona, for at fange den brede vifte af højder og jordgradienter, som disse træer slår rod i. Prøvetagning på tværs af et stort område var nødvendigt for at bestemme mikroklimazoner, der var bedst egnede til genopretning i disse skove, der optager over 50, 000 kvadratkilometer af Four Corners-området alene.

"Den gode nyhed er, at selvom der var nogle områder med minimal regenerering, der var også områder, der havde megen fornyelse af pinyonfyr, " sagde Redmond. "Disse områder var generelt køligere og vådere, med højere trædække."

Forskere identificerede fire faktorer, der bestemmer potentialet for, at pinyonfyrpopulationer kan komme sig efter en periode med længere tørke:

• Kølere og vådere lokaliserede klimaer med større jordvandskapacitet
• Trækronedække giver skyggefulde mikrositeforhold
• Rigelige ældre unge træer, der havde overlevet tørken
• Modne pinyontræer med høj frøproduktion, der også overlevede tørken.

Disse samtidige krav synes umulige at opfylde efter høj trædødelighed, men Redmond sagde, at det faktum, at områder stadig opfylder disse kriterier, betyder, at mange unge træer har en kæmpe chance for at genetablere skove og undslippe deres forfædres mere dystre skæbne.

Microsite konkurrence

Pinyon fyrretræer er afhængige af mikroklimaer for at prime mikrosites på jordniveau, hvorfra de vokser. Den fællesnævner, der ser ud til at vejlede tilstedeværelsen eller fraværet af modstandskraft på det enkelte træniveau, var skygge.

Skraverede mikrositeområder fundet under modne pinyonfyr baldakiner (eller overbygninger) har lavere jordtemperatur og bevarer et højere jordfugtindhold, som begge er grundlæggende for fornyelse af nye træer. Mængden af ​​skygge blev stærkt reduceret i områder, der oplevede de største ofre for pinyonfyr. Redmonds team sammenlignede pinyonfrøplanter og unge træer fra forskellige områder for at se, hvordan mere sollys påvirkede deres mikrosteder og fandt et interessant resultat.

Shade så ud til at udføre en anden indirekte funktion. Disse lidt mørkere og køligere områder forhindrede solelskende græsser i at udvide deres rækkevidde til passende pinyon-regenereringssteder. Selvom pinyon fyrretræer generelt er godt tilpasset sydvestens tørre varme, græs er endnu bedre, hvilket gør dem til en potentiel trussel mod pinyon fyrreriget.

"Græsser ser ud til at konkurrere med pinyon-unger, Det tyder på, at trædødeligheden kan have en negativ indvirkning på pinyonrekruttering, hvis disse mikrosteder oplever en enorm infiltration af græs." sagde Redmond.

En anden rival kunne være det co-dominerende træ i pinyon-enebær-økosystemer. Generelt, enebærtræer har modstået tørke bedre end pinyonfyr, og forskning har dokumenteret enebærregenerering i græsklædte områder. En mangel på denne tilpasning kan i sidste ende blive en ulempe for pinyon fyrretræer, men i øjeblikket tilbyder eksisterende mikrosider både den offensive og defensive taktik, der er nødvendig for at forsvare deres jord mod indtrængende græs.

En usikker fremtid

Den seneste tørke påvirkede ikke alle pinyon fyrretræer lige i det sydvestlige. Denne variation fra sted til sted og stat til stat inspirerede forskerholdet til at udføre denne undersøgelse i meget større skala. Resiliensindikatorerne, de identificerede, indsnævrer regionen til mindre lokaliteter, der stadig er bæredygtige i øjeblikket.

Deres resultater tilbyder en underliggende forklaring på videnskabelige påstande om, at denne nylige tørke blot var en forsmag på, hvad det opvarmende klima kan gøre ved pinyon-enebærøkosystemer. Det er svært at forudsige, om eller hvor hurtigt disse modstandsdygtighedsområder kan skrumpe, efterhånden som århundredet skrider frem. Redmond sagde, at de nuværende opvarmningstendenser kunne reducere antallet af områder med mikroklimaer, der er gunstige for fremtidig genopretning af pinyonfyr, ikke hvis, men når den næste tørke sker.

"På grund af de seneste ændringer i klimaet og forventede ændringer i klimaet, disse sydvestlige økosystemer vil sandsynligvis opleve nogle virkelig alvorlige vegetationsskift, " hun sagde

Muligheden for tørkemodstandsdygtighed på tværs af sydvest kan forsvinde, hvis det er tilfældet.