Zmieniające się pory roku wpływają na wzrost drzew, zmieniając sekwestrację dwutlenku węgla przez lasy

 Zmieniające się temperatury powodują zmiany w sezonach wegetacyjnych. Na przykład istnieje silny związek między temperaturami a fenologią liści, czyli pierwszym pojawieniem się liści w postaci pąków na gałęziach. Ale jak te zmiany wpływają na wzrost drzew? Liang Eryuan z Instytutu Badań Płaskowyżu Tybetańskiego odkrył, że drzewa mogą odnosić korzyści z wcześniejszego rozpoczęcia sezonu wegetacyjnego na zimnych i wilgotnych obszarach, ale nie na obszarach suchych.

Zespół zbadał 3451 chronologii słojów drzew i dziennych danych klimatycznych z lat 1948-2014, aby znaleźć związek między początkiem termicznego okresu wegetacyjnego a wzrostem drzew na półkuli północnej poza strefami tropikalnymi. Badacze wykorzystali zbiór rocznych danych o szerokości pierścieni drzew z International Tree-Ring Data Bank, największego na świecie publicznego archiwum danych o pierścieniach drzew.

"Poprzednie badania wykazały, że początek formowania się drewna jest ściśle związany z spełnieniem warunków krytycznych temperatury i fotoperiodu. Dlatego przeanalizowaliśmy, jak roczna szerokość słojów drzew wiąże się z termicznymi progami rozpoczęcia wzrostu w skali półkuli" - powiedział prof.

Początek tworzenia się drewna w kambium jest głównym czynnikiem, który bezpośrednio lub pośrednio uruchamia wszystkie kolejne fazy dojrzewania ksylemu i określa okres wzrostu ksylemu. Ksylem to tkanka drzewa, która przenosi wodę i składniki odżywcze aż do liści. Niewielkie postępy w podziałach komórkowych mogą zatem prowadzić do znacznego zwiększenia produkcji komórek ksylemu, co w efekcie prowadzi do poszerzenia pierścieni wzrostu.

W związku z tym wcześniejsze rozpoczęcie aktywności kambium lub wyższe tempo wzrostu w szczytowym okresie sezonu wegetacyjnego może przyczynić się do poprawy wzrostu drzew w zimnym klimacie przez cały sezon wegetacyjny.

Roczna szerokość słojów jest zwykle skorelowana z miesięcznymi lub sezonowymi danymi klimatycznymi. Po dokładnym przetworzeniu dziennych danych klimatycznych i przeprowadzeniu różnych analiz, naukowcy odkryli wyraźne przestrzenne wzorce wzrostu drzew w odpowiedzi na wcześniejsze rozpoczęcie sezonu wegetacyjnego. Jednak nie wszystkie drzewa skorzystały na cieplejszej pogodzie.

Obszary, na których wzrost drzew jest korzystniejszy dzięki wcześniejszej wiośnie, znajdują się na ogół na wyższych szerokościach geograficznych (powyżej 60°N), w Europie Środkowej oraz na wschodnim i zachodnim wybrzeżu Ameryki Północnej. W tych chłodnych i wilgotnych regionach dostępność wody w okresie wegetacji nie jest mocno ograniczona, a wzrost temperatury przyczynił się do usunięcia części stresu związanego z zimnem z roślin.

Regiony, w których zaobserwowano niekorzystny wpływ wczesnych wiosen na wzrost drzew, znajdowały się głównie na Płaskowyżu Kolorado i Płaskowyżu Tybetańskim, gdzie panują zimne i suche warunki. Tutaj lasy są zwykle ograniczane przez takie czynniki, jak niskie temperatury i susze oraz słaba żyzność gleby. Wydłużenie okresu wegetacyjnego wystawiło drzewa na działanie bardziej suchej pogody, co doprowadziło do zwiększenia ilości suszy. Ponadto, ponieważ jeden dzień nie zawsze jest cieplejszy od następnego, wczesna wiosna może spowodować, że młode przyrosty będą narażone na późne przymrozki.

W swoim artykule Gao i współpracownicy piszą: "Stwierdziliśmy, że wpływ zmian w czasie i długości trwania [początku termicznego okresu wegetacyjnego] może być wykryty w słojach drzew w skali od regionalnej do półkulistej. Nasze badania pozwalają więc na dalsze badanie wpływu trendów i zmienności klimatu na wzrost drzew. Takie informacje są niezbędne do integracji informacji dotyczących reakcji liści i pni na zmiany klimatu oraz do przewidywania przyszłych wyników wegetacji. Wyjaśnianie wpływu fenologii roślin na sekwestrację węgla wyłącznie na podstawie perspektywy fenologii liści i sezonowości fotosyntezy (które napędzają pobieranie węgla) jest niewystarczające."

CZYTAJ ARTYKUŁ

Gao, S., Liang, E., Liu, R., Babst, F., Camarero, J.J., Fu, Y.H., Piao, S., Rossi, S., Shen, M., Wang, T. and Peñuelas, J. (2022) "An earlier start of the thermal growing season enhances tree growth in cold humid areas but not in dry areas," Nature Ecology & Evolution, https://doi.org/10.1038/s41559-022-01668-4.