Forskere, der studerer træringe, ser klimaændringsspor

Nogle gange er det at komme derhen, hvor du vil hen, et spørgsmål om at finde den rigtige guide.

Fire hold af forskere, ledet af Harvard Forest-økologer, ledte efter en plet af gamle træer dybt inde i skovene i det vestlige Pennsylvania denne sommer som en del af et projekt for at studere, hvordan klimaændringer påvirkede træer gennem århundreder. En af forskerne var stødt på dem 40 år tidligere, men de så ud til at være forsvundet. Lige da gruppen var ved at give op og komme videre, stødte de på en, der gav dem et værdifuldt fingerpeg.

"Da han sprang ud af sin Jeep for at hilse på os, var vi ved at kaste os ud i en anden skov, der var mindst tre kvarter eller en mil væk," sagde Neil Pederson, en senior økolog og medleder af Tree Ring Lab kl. Harvard-skoven. Jeep-chaufføren, en husky mand med blødt sølvhår, væltede dem til en klump af skrappet udseende østlige hemlocks. Flere timer senere:"Vi havde endelig fundet dem," sagde Pederson.

Dagens eftersøgning var en del af laboratoriets ambitiøse projekt for at finde og kerne de ældste træer i det nordøstlige. At studere farven og størrelsen på deres ringe giver forskerne et indblik i fortiden, hvilket giver dem mulighed for at se, hvordan træer og skove reagerede på ekstreme klimabegivenheder, som tørker eller tidligere forårsfrost. De bruger derefter disse data til at kortlægge den langsigtede udvikling af disse skove og modellere den fremtidige indvirkning på deres sundhed fra klimarelaterede vejrbegivenheder, som bliver hårdere, efterhånden som planeten opvarmes.

"Skovforstyrrelser i stor skala kan repræsentere den slags ekstreme klimabegivenheder, som vi forventer vil stige med klimaændringer, så at forstå mere om deres hyppighed i fortiden kan hjælpe med at informere om, hvor langt tingene bevæger sig fra baseline," sagde Laura Gayle Smith , en forskningsassistent ved Harvard Forest, der arbejder som medlem af Tree Ring Lab. "Den fælles ramme for tempererede skove er, at de grundlæggende er i ligevægt over store skalaer og noget agnostiske over for klimaet. Små forstyrrelser sker på individ-træ-til-stand-niveau, men samlet set forbliver sammensætningen meget stabil over lange perioder. – århundreder til årtusinder."

For omkring et årti siden viste Pederson og David Orwig, en senior skovøkolog og medleder af Tree Ring Lab, at dette ikke altid er tilfældet. De fremlagde bevis for, at tørke og hård forårsfrost fra 250 år siden påvirkede forskellige skove på tværs af hundreder af miles i sydøst. Forstyrrelserne dræbte pludselig nogle træer, men fremskyndede andres vækst.

"Denne undersøgelse vil forhåbentlig give os mere indsigt i forholdet mellem klimabegivenheder og skovforstyrrelser, så vi bedre kan forudsige skovens reaktion under forskellige klimascenarier," sagde Gayle Smith.

Til det søger laboratoriet vejledning fra træringe. Ringene, der ligner de koncentriske cirkler på en dartskive, angiver et træs alder og giver hints om, hvad det har udstået. Jo større antal årringe, jo ældre er træet. Lyse farver repræsenterer år med ekstrem kulde. Wafertyndt træ indikerer tørre forhold og hæmmet trævækst.

"Vi bruger trækerner til at udvinde det, jeg har hældet til at kalde træets hukommelse," sagde Pederson. "Når en tørke ankommer, når en orkan ankommer, når der kommer ild, eller en isstorm eller insekter, kan træer ikke løbe og gemme sig, som vi kan, eller som andre dyr kan. De tager disse begivenheder, disse misbrug af tid, og de blive optaget i deres ringe, og vi kan udtrække den information og lære om hvad som helst."

Det første skridt til denne videnskab, kaldet dendrokronologi, er at få prøver af ringene. For forskere involverer det ofte at køre ad grusveje, gå under kilometervis af løv og op og ned ad bjergskråninger.

For at kerne træerne bruger forskerne primært inkrementborere, værktøjer, der ligner en krydsning mellem en boremaskine og en skrue. De skal vrides manuelt gennem barken og ind i dens kerne. Efterhånden som den vrider sig ud, trækker den ud i blyantstørrelser af træringen.

"Borren bliver meget sværere at vende, når du borer ind i træet, og nogle gange vil den sidde fast på vej ud, så du er nødt til at lægge din kropsvægt i at trække bagud, mens du drejer," sagde Gayle Smith. "Jeg fortæller altid folk, at mellem at vandre ind på stederne og derefter kerne træer, er det en helkropstræning. Det kan virkelig rive dine hænder op."

Udboring efterlader et sår i træet, men skader det ikke dødeligt. Hele processen tager mellem to og tre timer. Udover at tage prøver, noterer forskere visuelle markeringer på træerne og afgrænser et plot, der har en radius på 20 meter.

Forskerne planlægger at udkerne mellem 2.500 og 3.500 træer i 35 skove. Feltarbejdet er en del af et fireårigt projekt finansieret af National Science Foundation, og startede denne sommer med besøg i 15 skove. Indtil videre har gruppen rejst til skove i Pennsylvania, New York, Maine og New Jersey. Gruppen vil med tiden samle 600 års trævækstdata.

Start feltarbejde for et drømmeprojekt:at studere den langsigtede udvikling, synkronicitet og økologiske hukommelse i gamle skove i Nordøstlige USA Første dage i det sydlige Adirondacks pic.twitter.com/OiZ2qrNxqf

— Neil Pederson (@YellowBuckeye) 18. maj 2022

Forskerne begiver sig ud i fuldt vandreudstyr og rygsække fyldt med forsyninger. Udstyret til kerneboring tilføjer omkring 40 pund.

"En gang kom jeg tilbage fra en tur på en onsdag, men jeg følte, at min krop ikke ankom før søndagen," sagde Pederson.

Laboratoriemedlemmer, som også omfatter to sommerforskningsassistenter, omtaler projektet som en naturelskers drøm og en ære.

Når de er ude i marken, vænner forskerne sig til en flot udsigt over landskaber, klippeformationer og solnedgange. De ser dyreliv, nogle gange gør de ejendommelige ting. I juni så holdet for eksempel en sort rotteslange skælve et tykt sukkerahorntræ i Ricketts Glen, Pennsylvania.

Skoven er også et ydmygt sted at arbejde, især for eksperter, der ved, hvordan den skal se ud.

"Each forest we visited had lost or was in the process of losing an overstory tree species due to an introduced disease or insect," Orwig said. "A few forests lost two species and one was in the process of losing a third. So even these forests, which have been the least directly disturbed by humans over the last few centuries, are being indirectly impacted in a big way."

Harvard's Tree Ring Lab sits inside a repurposed garage on the edge of the Harvard Forest in Petersham, Massachusetts. Collections of the extracted wood slivers fill stacks of boxes while larger tree stumps that show the full rings are piled in corners. The lab has a pleasant woody, earthy smell.

The samples are painstakingly made smooth with a belt sander, then by hand sanding. "It's a long process sometimes, particularly for species where the ring boundaries aren't very apparent," Gayle Smith said. "We have to get them sanded down to the point that we can see the cellular structure."

The samples then go under a high-powered microscope, which digitizes the data.

The ancient eastern hemlocks that took them hours to find, for example, showed that the two oldest trees traced to 1490. They all lived through the 1500s and 1600s—two periods with severe, prolonged drought. The trees survived the so-called 16th century megadrought, which affected an area that extended from portions of Mexico to much of the continental U.S., including Boston. It likely slowed the growth of these trees, which were smaller than most. The trees also showed signs from the Year Without a Summer in 1816 when a massive volcanic eruption in Indonesia triggered unusually cold, wet conditions across Europe and North America.

"I feel very lucky to be on this project as we get to visit, sample, and learn from centuries-old trees," said Orwig. "These forests are truly magical places. … There is a sense of awe I get knowing that the forests we are investigating have been there for hundreds of years and are now revealing clues to past climate, disturbance, and environment." + Udforsk yderligere

Monocultures or mixed species? New research shows how different forests cope with drought

Denne historie er offentliggjort med tilladelse fra Harvard Gazette, Harvard Universitys officielle avis. Besøg Harvard.edu for yderligere universitetsnyheder.