Możesz usłyszeć, jak umiera drzewo.
Nie, nie krzyczy z bólu, gdy ubrany w dżins drwal radośnie tnie swój bagażnik. Jednak w coraz bardziej powszechnych okresach ekstremalnej suszy i upału powolne suszenie drzewa staje się słyszalne przez mikrofon dociśnięty do pnia.
„To brzmi trochę jak popcorn - małe pęknięcia i trzaski” - mówi William Anderegg, biolog z Princeton University.
Proces prowadzący do trzasku jest jednym z kilku badań, które naukowcy badają, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób drzewa reagują na suszę i ciepło. Dzięki utracie milionów drzew w miarę, jak globalne temperatury trwają w marszu w górę, informacje te mogą pomóc naukowcom dokładniej przewidzieć, które drzewa są najbardziej zagrożone, prowadząc do ulepszonych modeli klimatycznych, a także lepszego zarządzania lasami w okresach suszy.
„W ciągu zaledwie kilku ostatnich dziesięcioleci zaczęliśmy widzieć o wiele więcej z tych powszechnych, spowodowanych suszą wydarzeń związanych z umieralnością drzew”, mówi Anderegg, „To spowodowało, że naukowcy zaczęli się zastanawiać, co się dzieje”.
Więc co sprawia, że zatrzaski i wyskakują? Dźwięki są wynikiem awarii ksylemu rośliny, wiązek rurek, które wyciągają wodę i składniki odżywcze z korzeni do kończyn, podobnie jak tętnice uzupełniają ludzkie ciało natlenioną krwią.
Kiedy jest sucho, drzewa muszą ssać mocniej, aby pobrać wodę z gleby. A jeśli napięcie wewnątrz tych rur osiągnie pewien punkt, boki ustępują, wpuszczając małe pęcherzyki powietrza.
Mikrofony naukowców wychwytują bąbelki powietrza „gwałtownie rozszerzające się”, gdy wchodzą do komórek, mówi Anderegg.
Podobnie jak atak serca człowieka, te bąbelki powietrza blokują przenoszenie wodnej siły życiowej rośliny na jej wysychające kończyny. Ale zablokowanie jednej żyły nie jest śmiertelnym odgłosiem dla drzewa, wyjaśnia Louis Santiago, ekolog z University of California, Riverside i Smithsonian Tropical Research Institute.
„Podobnie jak mamy wiele żył i tętnic, [rośliny] mają wiele naczyń”, mówi. „Więc jeśli kilku kawituje podczas suszy, prawdopodobnie nie jest to wielka sprawa. Ale jeśli więcej niż połowa kawitacji lub więcej, możesz udać się niebezpiecznymi drogami. ”
Posłuchaj trzaskających bąbelków powietrza przebijających się przez ksylem czerwonego cedru, Juniperus virginiana . Źródło: Stefan Mayr, Uniwersytet w InnsbruckuZator uważa się za jedną z głównych przyczyn śmierci drzew w suchych warunkach. Ale rośliny mają wiele różnych adaptacji, aby uniemożliwić im dotarcie do tej krytycznej strefy, mówi Santiago. Ten zbiór adaptacji jest tym, przez co naukowcy wciąż próbują dokuczać, aby ustalić, dlaczego niektóre drzewa radzą sobie z suszą lepiej niż inne.
Aby spojrzeć na globalny obraz tych adaptacji, Anderegg i jego koledzy opracowali dane dotyczące śmiertelności drzew z 33 badań susz na całym świecie i zbadali 10 właściwości fizjologicznych dotkniętych nimi drzew. Badanie, opublikowane w tym tygodniu w Proceedings of National Academy of Sciences, sugeruje, że sposób, w jaki rośliny zarządzają wodą, jest decydującym czynnikiem w zakresie przeżywalności.
Część tego sprowadza się do brutalnej wytrzymałości rur drzewa. Niektóre drzewa, na przykład jałowiec w stanie Utah, mają znacznie bardziej odporny ksylem i mogą wytrzymać większe napięcia wewnętrzne niż inne.
Innym ważnym czynnikiem jest to, jak drzewa równoważą fotosyntezę - przyjmując dwutlenek węgla do produkcji cukru - z piciem. Podczas gdy drzewa oddychają dwutlenkiem węgla, woda paruje przez pory w liściach, zwane szparkami. Kiedy woda wysycha, drzewa zamykają pory, aby zapobiec utracie wody. „Ostrożne” drzewa, które szybciej zamykają szparki po rozpoczęciu zatorowości, zwykle lepiej radzą sobie z suszą, mówi Anderegg.
Moce predykcyjne tych czynników są umiarkowane, ale nie jest to zaskakujące, biorąc pod uwagę zróżnicowaną grupę drzew i zakres środowisk, które badał zespół. „Ekologia to hałaśliwy świat - dzieje się wiele rzeczy”, mówi Anderegg. Rywalizacja o wodę, rodzaj gleby, a nawet cechy suszy może zmętnić wody.
Istnieje również wiele innych potencjalnie ważnych czynników, które mogą wpływać na przetrwanie drzew w skali lokalnej, takich jak głębokość korzenia. Na przykład długie korzenie mogą popijać z głębokich zbiorników wodnych, które pozostają poza zasięgiem krótkich korzeni.
Drzewa mogą również radzić sobie z suchszymi warunkami, rozwijając zielone pędy, mówi Santiago. Rośliny często tracą liście po wyschnięciu, zatrzymując fotosyntezę i wzrost. Ale z zieloną łodygą mogą kontynuować fotosyntezę nawet bez liści. Kwitnące drzewa z rodzaju Parkinsonia, które w języku hiszpańskim noszą wspólną nazwę palo verde lub „zielone łodygi”, są znane z tego, że rozwinęły się tego rodzaju adaptacje.
Możliwość dokładnego prognozowania globalnej śmiertelności drzew jest niezwykle ważna dla modeli klimatycznych. Drzewa działają jak filtry powietrza, pochłaniając około jednej czwartej dwutlenku węgla, który ludzie pompują w niebo, gromadząc ten węgiel w grubych pniach i soczystych liściach.
Ale drzewa mają kłopoty. Rok 2015 był najgorętszym rokiem od ponad stu lat - 39. rok z rzędu wyjątkowo gorących temperatur. W ostatnich latach susze nawiedziły części Australii, Indii, Europy, Stanów Zjednoczonych i innych krajów i oczekuje się, że będą występować częściej i dotkliwie.
Badania US Forest Service sugerują, że prawie 12, 5 miliona drzew w samej Kalifornii zmarło w wyniku suszy w 2014 roku. Takie straty są ciosem dla planety, ponieważ gdy drzewa umierają, zgromadzony węgiel ucieka z powrotem do atmosfery. Wydanie utrwala nasze problemy z gazami cieplarnianymi, zapoczątkowując kolejne susze i więcej śmierci drzew, kontynuując śmiertelny cykl.
