Bomen in het regenwoud ervaren verhoogde nachttemperaturen en nieuw onderzoek toont aan dat dit ook een verhoogde groei kan betekenen. Foto met dank aan het Smithsonian Tropical Research Institute
Terwijl de wereld opwarmt, worden bepaalde delen sneller warm dan andere en daar vinden onderzoekers aanwijzingen voor klimaatverandering die ons begrip van plantengroei in het algemeen kunnen veranderen.
Hoewel de gemiddelde wereldtemperaturen sinds 1975 met ongeveer 0, 2 graden Celsius per decennium zijn gestegen, zijn de tropen iets sneller opgewarmd, met een snelheid van 0, 26 graden per decennium. En in tropisch Panama 's nachts wordt het nog heter. Onderzoekers Alexander Cheesman en Klaus Winter vonden de afgelopen vier decennia een stijging van de gemiddelde nachttemperatuur met 1, 5 graden. Het paar testte wat die sprong voor tropische planten zou kunnen betekenen, nam het paar zaailingen van vijgen en balsabomen en mat hun groei bij een bereik van toenemende nachtelijke temperaturen. Wat ze vonden, druist in tegen de conventionele wijsheid van klimaatverandering: de planten wegen meer dan twee keer zoveel gewicht als de zaailingen onder normale omstandigheden hielden.
Traditioneel denken, zegt Cheesman, die onlangs zijn post-doc-fellowship met het Smithsonian Tropical Research Institute voltooide, zegt dat planten overdag fotosynthese ondergaan, koolstof vastleggen en 's nachts, ze ademen, verliezen koolstof. Het verschil tussen de twee regelt de groei van de plant. Warmere temperaturen verhogen de ademhaling en verminderen dus de groei, volgens het model. Maar Cheesman zegt dat zijn onderzoek dat nogal simplistische begrip van ademhaling serieus uitdaagt.
"Het is niet dat het alleen koolstofverlies is, omdat het bij het verliezen van die koolstof ook al deze andere dingen doet: het produceert ATP (adenosinetrifosfaat), het produceert metabole voorlopers die vervolgens kunnen worden gebruikt bij het bouwen van nieuwe cellen." Voortbouwend op onderzoek dat de productieve doeleinden van ademhaling, Cheesman en Winter konden aantonen dat stijgende temperaturen de ademhaling niet verhoogden en dus de groei vertraagden, zoals verwacht, maar beide verhoogde.
Met kamers met gecontroleerde omgeving en open kamers testte het paar de groei van twee neotropische boomsoorten. Zaailingen werden onder constante dagtemperaturen gehouden, die overeenkomen met die in centraal Panama, en blootgesteld aan verhoogde nachttemperaturen variërend van 22 graden tot 31 graden Celsius, of 72 graden tot 88 graden Fahrenheit.
De laatste groep zag groeicijfers meer dan het dubbele van die van de eerste groep. Cheesman denkt echter dat het waarschijnlijk is dat bomen met versnelde groei stoppen met groeien zodra ze een bepaalde grootte hebben bereikt, wat betekent dat er niet noodzakelijkerwijs grotere bomen in het bos zijn. "Je hebt planten met dezelfde algehele groei, maar in een sneller tempo, " legt Cheesman uit, "dus het zou best kunnen dat de omzet van bossen sneller wordt. ”
"Er is veel van dit werk gedaan in landbouwsystemen met meerjarige en eenjarige gewassenplanten en soortgelijke dingen zijn daar aangetoond, " maar hij zegt, "met bomen is het gewoon fundamenteel moeilijker om een experiment uit te voeren voor de hele generatie, vanaf de zaailing tot het produceren van zaailingen zelf. "
Niettemin denkt Cheesman dat er een sterke mogelijkheid is dat verhoogde ademhaling mogelijk kortere generaties betekent, wat een hele reeks implicaties zou hebben voor de ecologische systemen van de planten.
De hogere snelheid kan ook een zwakkere plant betekenen. Onafhankelijk van deze studie ontdekte een andere onderzoeker, Whitman Miller van het Smithsonian Environmental Research Center in Edgewater, Maryland, die met zeegras werkte 'dat verhoogde CO2 resulteerde in snellere groei (een goede zaak), maar begeleidende reducties in beschermende chemische verbindingen (een slechte zaak) ).”
Cheesman zegt dat de vondst aansluit bij zijn eigen ervaring met het bestuderen van tropische soorten.
"We zien iets soortgelijks in zaailingen, " zegt hij. "Verhoogde nachttemperatuur kan resulteren in een verhoogde scheuthoogte en een toename van de internodellengte tussen de bladeren en dit heeft dus gevolgen voor zaken als structurele integriteit en mogelijk waterbeweging in volwassen bomen." Zwakkere structuren kunnen planten vatbaarder maken voor parasieten of schimmels, iets Miller merkt ook op in zijn werk.
Hoewel hij gelooft dat zijn paper een noodzaak aangeeft om modellen van door fotosynthese aangedreven groei te heroverwegen, erkent Cheesman de beperkingen van de studie en de vele onbekenden.
"Er zijn zeer belangrijke voorbehouden in zoverre, dat toenemende nachttemperaturen zullen resulteren in zeer verschillende neerslagpatronen en waterbeschikbaarheid, wat zeer ingrijpende gevolgen kan hebben voor de groei van de boom zelf", zegt hij, onder verwijzing naar een dergelijke uitstekende vraag. "Je hebt een directe invloed op de temperatuur en vervolgens veel indirecte invloeden op allerlei andere dingen."
Hij hoopt dat zijn toekomstig onderzoek kan uitbreiden wat hij met Winter is begonnen. "Ik ben geïnteresseerd in de interactie tussen temperatuur en andere processen, dus niet alleen fotosynthese en ademhaling, maar ook zaken als meristematische activiteit, bladontwikkeling, al deze processen en hoe ze allemaal samenhangen in een geïntegreerde reactie op temperatuur."
