Klimapåvirkninger driver øst-vest skel i skovfrøproduktionen

Yngre, mindre træer, der udgør en stor del af Nordamerikas østlige skove, har øget deres frøproduktion under klimaændringer, men ældre, større træer, der dominerer skove i det meste af Vesten, har været mindre lydhøre, en ny Duke University-ledet undersøgelse finder.

Fald i disse træers frøproduktion, eller frugtbarhed, kunne begrænse vestlige skoves evne til at regenerere efter de storstilede nedslidninger forbundet med stigende temperaturer og intensivere tørke, som nu forekommer i mange stater og provinser.

Denne kontinentale kløft, rapporteret for første gang i den nye undersøgelse, "kan dramatisk ændre sammensætningen og strukturen af ​​det 21. århundredes nordamerikanske skove, " sagde James S. Clark, Nicholas Distinguished Professor of Environmental Science ved Duke, der ledede forskningen.

At kende de modstridende reaktioner, der opstår - og forstå, hvorfor de sker - vil hjælpe videnskabsmænd mere præcist at forudsige fremtidige ændringer i nordamerikanske skove og udvikle bevarings- og forvaltningsstrategier for at afbøde ændringerne, han sagde.

Forskere fra 48 institutioner samarbejdede med Clark om den peer-reviewede undersøgelse, som vises 23. februar i Naturkommunikation .

Frugtbarhed er et mål for træernes evne til at regenerere efter nedslidninger og andre storstilede forstyrrelser ved at sprede frø til levesteder, hvor deres chancer for fremtidig overlevelse er mere gunstige. Det er en væsentlig faktor for at bestemme fremtidige skovresponser på klimaændringer, men som mange økologiske processer er det støjende, meget varierende og utrolig svært at estimere.

Frugtbarheden ændrer sig over tid, baseret på ændringer i et træs størrelse, væksthastighed eller adgang til lys, vand og andre ressourcer, og er drevet af to indirekte klimapåvirkninger - virkningerne af vækst, der afhænger af klimaet, og virkningerne af klimaet, der afhænger af træstørrelsen - der i øjeblikket ikke er taget højde for i de modeller, der bruges til at forudsige fremtidige ændringer.

"Det var den eneste større demografiske proces, der drev skovens reaktion på klimaændringer, som vi manglede feltbaserede estimater på, " sagde Clark.

For at løse dette problem, han udtænkte ny statistisk software, der gjorde det muligt for ham at syntetisere årtiers rå data om størrelse, vækst, baldakin spredning, og adgang til ressourcer for næsten 100, 000 individuelle træer på langsigtede forskningssteder og eksperimentelle skove i hele Nordamerika. De ufiltrerede rådata afslørede, hvad tidligere metaanalyser baseret på gennemsnitlige målinger var gået glip af:På kontinental skala, frugtbarheden øges, når et træ vokser sig større, op til et punkt. Og så begynder det at falde.

"Dette forklarer forskellen mellem øst og vest. De fleste træer i øst er unge, vokser hurtigt og går ind i en størrelsesklasse, hvor frugtbarheden øges, så enhver indirekte påvirkning fra klimaet, der ansporer deres vækst, øger også deres frøproduktion, " sagde Clark. "Vi ser det modsatte ske med de ældre, større træer i Vesten. Der er små og store træer i begge regioner, selvfølgelig, men regionerne adskiller sig nok i deres størrelsesstruktur til at reagere på forskellige måder.

"Nu hvor vi forstår, samlet, hvordan det hele fungerer, Det næste skridt er at anvende det på individuelle arter eller bevoksninger og inkorporere det i de modeller, vi bruger til at forudsige fremtidige skovændringer, " han sagde.

Dataene brugt i undersøgelsen kom fra træer i Mast Inference and Prediction (MASTIF) overvågningsnetværket, som omfatter mere end 500 langsigtede feltforskningssteder landsdækkende, herunder parceller, der også er en del af National Ecological Observation Network (NEON).