Skove står over for klimaændringer

I en verden med stigende niveauer af atmosfærisk kuldioxid, planter skal være glade, ret? Eksperimenter har vist, at Ja, øget kuldioxid gør det muligt for planter at fotosyntetisere mere og bruge mindre vand.

Men den anden side af mønten er, at varmere temperaturer får planter til at bruge mere vand og fotosyntetisere mindre. Så, hvilken kraft, CO ₂ befrugtning eller varmestress, vinder denne klima -tovtrækkeri?

Svaret, Forskere fra University of Utah skriver i en ny undersøgelse i Procedurer fra National Academy of Sciences , er, at det afhænger af, om skove og træer er i stand til at tilpasse sig deres nye miljø. Studiet, de siger, inkorporerer aspekter af et træs fysiologi for at undersøge, hvordan træer og skove reagerer på et ændret klima.

"Det tager fysiologien af ​​individuelle celler og skalerer det op i en computer for at lave fremskrivninger af et kontinent værd af skove, "siger studieforfatter William Anderegg.

Stammende vandtab

For at sætte scenen for denne tovtrækning, Det er vigtigt at forstå, hvordan træer og planter bruger vand.

I et træ, vand trækkes op fra rødderne gennem xylemet, træets vaskulære system. Vandet bevæger sig til bladene, hvor fotosyntesen sker. På bladets underside, små porer kaldet stomata åbne for at indrømme CO ₂ til fotosyntese. Vanddamp kan slippe ud gennem stomata, selvom, så lukket stomata er påkrævet for at beskytte mod vandtab under tørre eller varme tider.

Under en intens tørke, træer skal arbejde hårdere for at trække vand ind i træet og gennem xylemet. Hvis jorden er tør nok, spændingen på vandet får en luftboble til at danne sig i xylemet, effektivt reducerer vandtransport og skader eller dræber træet. Det ligner et hjerteanfald.

En fysiologisk model

John Sperry fra U's School of Biological Sciences tilbragte årtier med at studere fysiologien ved brug af trævand, og i de senere år har fået selskab af Anderegg og postdoktor Martin Venturas, sammen med andre kolleger. Sammen, de har udviklet en model for, hvordan træers fysiologiske træk, primært regulering af stomatal åbning, påvirker fotosyntese og vandtab som reaktion på et skiftende miljø, herunder tørke.

Denne model, Sperry siger, har nu muliggjort en ny måde at forudsige udfaldet af klimatrækningen, kvantificering af de konkurrerende virkninger af CO ₂ befrugtning og varmestress for at finde balancepunktet.

Men det har også muliggjort endnu et fremskridt i forståelsen:Anderegg siger, at modellen giver dem mulighed for at simulere træers evne til at tilpasse sig varme og tørke - både i korte tidsskalaer, ved at lukke eller åbne stomata, eller på lang tid skalaer, ved ekstra trævækst eller skovdæmpning. "Vi går ud fra, at planterne er tilpasset til at være noget kloge med hensyn til at reagere på klimaet og miljøet, "Siger Anderegg.

Noget akklimatisering blev set i tidligere forsøg, hvor træer blev badet i CO ₂ -beriget luft, Venturas tilføjer, og ses også i skove, der ligner hinanden, men er placeret i lidt forskellige klimaer.

"Vores nutidige modeller laver ikke fysiologi eller akklimatisering, "Anderegg siger." De har en enorm betydning for skovenes fremtid. Vi fandt på måder at indarbejde dem på. "

Det handler om forholdet

Modelresultaterne, Sperry siger, antyder, at vinderen af ​​tovtrækningen ikke afhænger af den absolutte mængde CO ₂ stigning eller opvarmning - bare forholdet mellem de to.

"Så du kan få den samme skov til at bevæge sig over store stigninger i klimaforandringerne, hvis dette forhold er på det neutrale punkt, "Sperry siger." Men alt, der skubber dette forhold til den opvarmende side, vil have potentiale til alvorlig negativ indvirkning. "

Hvis skovene ikke kan akklimatiseres, forskerne skriver, så skal forholdet være over 89 dele pr. million CO ₂ grader C af opvarmning for at undgå betydelig stress og trædød. Kun 55% af klimaprognoser viser, at dette scenario forekommer. Men hvis skovene er i stand til at akklimatisere, så kan de tåle et lavere forhold:67 dele pr. million CO ₂ pr. opvarmningsgrad, hvilket forekommer i 71% af prognoserne.

Andre vippefaktorer

Men selv med akklimatisering, andre faktorer kan tippe balancen mod skovkatastrofe. Modellen tager ikke højde for skovbrande eller insektangreb, Venturas siger, kun træernes fysiologi - selvom stressede skove er mere modtagelige for både brande og insekter.

"Det forbedrer et stykke af puslespillet, men vi mangler stadig at lære meget om de andre stykker og hvordan de er integreret, " han siger.

Forskerne skriver også, at usædvanligt tørre år også kan tippe balancen. "I de tilfælde, hvis vi falder under en jordfugtighedsgrænse, vi kunne få hele skoven til at dø, "Venturas siger. Dødeligheden kan ske relativt pludseligt." Du ser dette i din urtepotte derhjemme, hvis du glemmer at vande, "Sperry siger." Det vil se fint ud til et bestemt tidspunkt, men så rammer du den fugtighedsgrænse, og i løbet af få dage kan planten dø. Hvis du ikke får regn i den periode, systemet går ind i en cyklus, hvor jorden tørrer for hurtigt ud og sender træerne i vaskulært svigt. "

Sperry tilføjer, at undersøgelsen forudsiger en usikker stramning af klimaforholdene, som fremtidige skove kan navigere i. "Undersøgelsen giver på ingen måde grønt lys til status quo."