Drzewa w lesie deszczowym doświadczają podwyższonych temperatur w nocy, a nowe badania wskazują, że może to również oznaczać wzrost. Zdjęcie dzięki uprzejmości Smithsonian Tropical Research Institute
Gdy świat się ociepla, niektóre części nagrzewają się szybciej niż inne i właśnie tam naukowcy znajdują wskazówki dotyczące zmian klimatu, które mogą zmienić nasze rozumienie wzrostu roślin w ogóle.
Podczas gdy od 1975 r. Średnie globalne temperatury rosną o około 0, 2 stopnia Celsjusza na dekadę, tropików ogrzewa się nieco szybciej, w tempie 0, 26 stopnia na dekadę. A w tropikalnej Panamie w nocy robi się coraz cieplej. Naukowcy Alexander Cheesman i Klaus Winter stwierdzili wzrost średniej temperatury nocnej o 1, 5 stopnia w ciągu ostatnich czterech dekad. Testując, co ten skok może oznaczać dla roślin tropikalnych, para wzięła sadzonki drzew figowych i balsa i zmierzyła ich wzrost w zakresie rosnących nocnych temperatur. To, co znaleźli, jest sprzeczne z konwencjonalną mądrością dotyczącą zmian klimatu: rośliny przybierają ponad dwukrotnie większą wagę niż sadzonki trzymane w normalnych warunkach.
Tradycyjne myślenie, mówi Cheesman, który niedawno ukończył staż doktorski w Smithsonian Tropical Research Institute, mówi, że w ciągu dnia rośliny przechodzą fotosyntezę, wychwytują węgiel, a nocą oddychają, tracąc węgiel. Różnica między tymi dwoma reguluje wzrost rośliny. Wyższe temperatury zwiększają oddychanie, a tym samym zmniejszają wzrost, zgodnie z modelem. Ale Cheesman twierdzi, że jego badania poważnie podważają to raczej uproszczone rozumienie oddychania.
„Nie chodzi o to, że jest to po prostu utrata węgla, ponieważ tracąc węgiel, robi to wszystko: produkuje ATP (trifosforan adenozyny), wytwarza metaboliczne prekursory, które można następnie wykorzystać do budowy nowych komórek”. Opierając się na badaniach, które wspierają produktywne cele oddychania, Cheesman i Winter byli w stanie wykazać, że rosnące temperatury nie zwiększają oddychania, a zatem spowalniają wzrost, zgodnie z oczekiwaniami, ale raczej zwiększają oba te czynniki.
Korzystając z komór kontrolowanego środowiska i komór otwartych, para przetestowała wzrost dwóch gatunków drzew neotropowych. Sadzonki utrzymywano w stałych temperaturach w ciągu dnia, odpowiadających środkowym panamie, i wystawiono na podwyższone temperatury w nocy od 22 stopni do 31 stopni Celsjusza lub 72 stopni do 88 stopni Fahrenheita.
W tej drugiej grupie tempo wzrostu było ponad dwukrotnie wyższe niż w pierwszej grupie. Cheesman uważa jednak za prawdopodobne, że drzewa o przyspieszonym wzroście przestaną rosnąć, gdy osiągną określony rozmiar, co oznacza, że niekoniecznie będą większe drzewa w lesie. „Masz rośliny osiągające ten sam ogólny wzrost, ale w szybszym tempie”, wyjaśnia Cheesman, „więc może być tak, że obroty lasów stają się szybsze. ”
„Wiele pracy wykonano w systemach rolniczych z wieloletnimi i rocznymi roślinami uprawnymi i pokazano tam podobne rzeczy”, ale mówi: „z drzewami jest znacznie trudniej przeprowadzić eksperyment dla całego pokolenia, od sadzonki aż do samej produkcji sadzonek. ”
Niemniej Cheesman uważa, że istnieje duże prawdopodobieństwo, że zwiększone oddychanie może oznaczać krótsze pokolenia, co miałoby wiele konsekwencji dla systemów ekologicznych roślin.
Szybsze tempo może również oznaczać słabszą roślinę. Niezależny od tego badania inny badacz, Whitman Miller z Smithsonian Environmental Research Center w Edgewater, Maryland, pracujący z trawą morską stwierdził, że „podwyższony poziom CO2 skutkuje szybszym wzrostem (dobra rzecz), ale towarzyszy mu redukcja ochronnych związków chemicznych (zła rzecz ). ”
Cheesman mówi, że odkrycie pokrywa się z jego własnym doświadczeniem w badaniu gatunków tropikalnych.
„Widzimy coś podobnego u sadzonek” - mówi. „Podwyższona temperatura w nocy może spowodować wzrost wysokości pędów i wzrost długości międzywęźla między liśćmi, co ma wpływ na takie rzeczy, jak integralność strukturalna i potencjalnie ruch wody w dojrzałych drzewach”. Słabsze struktury mogą uczynić rośliny bardziej podatnymi na pasożyty lub grzyby, coś, co Miller zauważa również w swojej pracy.
Choć wierzy, że jego artykuł sygnalizuje potrzebę ponownego przemyślenia modeli wzrostu opartego na fotosyntezie, Cheesman uznaje ograniczenia badania i wiele niewiadomych.
„Istnieją bardzo ważne zastrzeżenia, ponieważ wzrost temperatury w nocy spowoduje bardzo różne wzorce opadów i dostępność wody, co może mieć bardzo głęboki wpływ na sam wzrost drzew”, mówi, przytaczając jedno z tak wyjątkowych pytań. „Masz bezpośredni wpływ na temperaturę, a następnie wiele pośrednich wpływów na wszelkiego rodzaju inne rzeczy.”
Ma nadzieję, że jego przyszłe badania poszerzą to, co zaczął od Winter. „Interesuje mnie, w jaki sposób temperatura oddziałuje z innymi procesami, więc nie tylko fotosynteza i oddychanie, ale takie rzeczy jak aktywność merystematyczna, rozwój liści, wszystkie te procesy i jak wszystkie one łączą się w zintegrowaną reakcję na temperaturę.”
