Træring-analyse forklarer fysiologien bag tørkeintolerance

Træringe fortæller historien om, hvad der sker fysiologisk, da brandhæmning gør skovene mere tætte og mindre tolerante over for tørke, skadedyr og naturbrande, ny forskning viser.

Forskere ved Oregon State University og Utah State University studerede 2, 800 hektar blandet nåletræsskov i det centrale Oregon, med mange af ponderosa -fyrretræerne i studieområdet, der går flere hundrede år før 1910, da slukning af brande blev forbundspolitik.

Andre træer i området, hvor brandhistorien er blevet undersøgt grundigt, var yngre, forholdsvis ild- og tørkeintolerante storgraner.

Fundene, udgivet i Global ændringsbiologi , angive, at da træerne blev tykkere i løbet af det sidste århundrede, træer blev tvunget til gradvist at bruge mere af den tungere stabile isotop af kulstof til fotosyntese, tegn på stigende tørkestress, da de begrænsede passage af gasser til deres blade.

Forskningen tyder også på, at stigende kuldioxidniveauer - atmosfærisk CO2 er steget med 40 procent siden industritidens begyndelse - ikke kan hjælpe træer med at overvinde virkningerne af, at skove er blevet tættere uden brande.

"Vi ønskede at dokumentere banen for følsomhed over for tørkestress som reaktion på gradvist stigende brandunderskud, og tærskelniveauet for standbelægning, hvor faldende modstand og modstandsdygtighed over for tørkestress, barkbiller og løbeild satte ind, "sagde studieforfatter Christopher Still fra OSU College of Forestry." Dette var et skæringspunkt mellem brandøkologi og fysiologisk økologi-to områder, der ikke mødes så ofte, som de burde. "

Før 1910, hyppige overfladebrande med lav sværhedsgrad spillede en central rolle i vedligeholdelsen af ​​skovene i de tørre bjergområder i det vestlige USA. I årtierne siden, de brandunderskud, der skyldtes føderal politik - i samklang med græsning, skovhugst og ændringer i arealanvendelse-har forårsaget store strukturelle forskydninger i ældre skove, efterhånden som skyggetolerante og brandintolerante arter er flyttet ind.

I samme periode, koncentrationer af kuldioxid i atmosfæren har ikke kun været stigende, men gør det i stigende grad; de højere CO2 -koncentrationer har indflydelse på bladgasudveksling - de processer, hvorigennem træer opnår ilt til vejrtrækning og kuldioxid til fotosyntese.

"Vi har længe vidst, at brandslukning har ført til overfyldte skove, hvilket betyder mere konkurrence om ressourcer, "sagde College of Forestry -kandidatstuderende Andrew Merschel, en anden medforfatter af undersøgelsen. "Vi har vidst det på grund af det, træer er mere tilbøjelige til tørke, hvilket giver mening - der er mindre vand, der når dybt under jorden og flere træer pumper det ud. Vores forskning viser på en fysiologisk måde, hvad der sker. Vi troede, at der ville være signaler i de årlige træringe, og der er. "

Et træ tilføjer en ring for hvert år med vækst, og i en nåletræ består ringen af ​​en lysere "tidlig træ" del og en mørkere "sen træ" komponent.

Ringstørrelsesvariation afspejler temperatur og nedbør på det tidspunkt, hvor væksten opstod. Og kemien i hver ring fortæller også en historie, herunder om et træ kan bruge mere af den lettere carbon-12 isotop, det foretrækker, eller måtte ty til at bruge relativt flere af de tungere carbon-13 isotoper også til fotosyntese.

Træring-kulstofisotopregistre har også vist, at træer reagerer på tørke ved at blive mere effektive med deres vandforbrug.

Hvad der ikke var kendt, selvom, var om stigninger i vandforbrugseffektiviteten, styrket af stigende CO2 -koncentrationer, var nok til at overvinde øget tørkestress som følge af en nylig vækstpuls hos yngre, brandintolerante træer.

"Øget trædensitet synes at opveje fordelene ved carbondioxidgødskning, '"Sagde Merschel." Det er ikke nødvendigvis dårligt, hvis det er yngre, tørkefølsomme træer, der er etableret siden brandudelukkelse dør, fordi det er i overensstemmelse med den måde, disse skove plejede at se ud-mere åbne, tillader ponderosa fyr at leve for at være 600 år gammel. Færre træer og reduceret konkurrence tillader de gamle, brandsikre træer, der har overlevet århundreders tørke, insekter, og ild fortsætter som den strukturelle rygrad i tørre skove. "

Hovedforfatter Steven Voelker fra Utah State University bemærker, at skovens tørkefølsomhed i de tørre bjergområder i det nordvestlige Stillehav kan være forstærket, da klimaændringer øger længden af ​​den snefri sæson.

"Nyere forskning fra OSU og andre institutioner viser også, at tættere skove reducerer sneposer i hele Nordvest, "Voelker sagde." Vi kan ikke forudsige præcist, hvordan alle disse faktorer, der påvirker skove, vil interagere i fremtiden, men det er sikkert, at skove med lavere densitet vil have mere sne og mindre tørkestress. "

Og uden "større ændringer i politik og ledelse med det formål at reducere standstætheder, "mange skove i det centrale Oregon vil krydse en tærskel, der gør dem mindre modstandsdygtige over for tørke og mindre modstandsdygtige over for brande og udbrud af barkbiller, han sagde.

Fremtidigt arbejde fra denne forskningsgruppe vil udvide træring-isotopanalyser til forskellige områder i Oregon og andre dele af det vestlige USA for at vurdere effekten af ​​øget konkurrence på tværs af nåletræsskove, hvor den kan være tørrere og varmere-og derved give en mere omfattende opfattelse af, hvordan skovens modstandsdygtighed har ændret sig på grund af brandhæmning.