Trær i regnskogen opplever høye nattetemperaturer og ny forskning viser at det også kan bety økt vekst. Foto med tillatelse fra Smithsonian Tropical Research Institute
Når verden varmes opp, varmes visse deler raskere enn andre, og det er der forskere finner ledetråder for klimaendringer som kan endre vår forståelse av planteveksten generelt.
Mens de gjennomsnittlige globale temperaturene har økt med omtrent 0, 2 grader per tiår siden 1975, har tropene varmet litt raskere, med en hastighet på 0, 26 grader per tiår. Og i det tropiske Panama om natten blir ting enda varmere. Forskerne Alexander Cheesman og Klaus Winter fant en økning på 1, 5 grader i gjennomsnittlig nattetemperatur de siste fire tiårene. Paret testet hva hoppet kan bety for tropiske planter, og tok fiken- og balsatreet frøplanter og målte veksten ved en rekke økende nattetemperaturer. Det de fant er i strid med den konvensjonelle klimaendringen: plantene la mer enn dobbelt så mye vekt som frøplantene holdt under normale forhold.
Tradisjonell tenkning, sier Cheesman, som nylig fullførte stipendiatet sitt etter doktorgraden med Smithsonian Tropical Research Institute, sier at planter gjennomgår fotosyntesen, fanger karbon og om natten gjennomgår de åndedrett og mister karbon. Forskjellen mellom de to styrer veksten av planten. Varmere temperaturer øker respirasjonen og reduserer dermed veksten, i følge modellen. Men Cheesman sier at forskningen hans seriøst utfordrer den ganske enkle forståelsen av respirasjon.
"Det er ikke at det bare er karbontap, fordi ved å miste det karbonet, gjør det også alle disse andre tingene: det produserer ATP (adenosintrifosfat), det produserer metabolske forløpere som deretter kan brukes til å bygge nye celler." Bygger på forskning som støtter produktive formål med respirasjon, Cheesman og Winter var i stand til å vise at stigende temperaturer ikke økte respirasjonen og dermed reduserte veksten, som forventet, men heller økte begge deler.
Ved bruk av kontrollerte omgivelser og kamre med åpen topp, testet paret veksten av to neotropiske treslag. Frøplanter ble opprettholdt under konstante dagtemperaturer, samsvarende med dem i Panama sentrum, og utsatt for høye nattetemperaturer fra 22 grader til 31 grader Celsius, eller 72 grader til 88 grader Fahrenheit.
Den sistnevnte gruppen hadde vekstrater mer enn det dobbelte av den for den første gruppen. Cheesman mener det imidlertid er sannsynlig at trær med akselerert vekst vil slutte å vokse når de har nådd en viss størrelse, noe som betyr at det ikke nødvendigvis vil være større trær i skogen. "Du har planter som oppnår den samme samlede veksten, men med en raskere hastighet, " forklarer Cheesman, "så det kan godt være at omsetningen av skog blir raskere. ”
"Det er gjort mye av dette arbeidet i landbrukssystemer med flerårige og årlige avlingsplanter, og lignende ting har blitt vist der, " men han sier, "med trær er det bare grunnleggende vanskeligere å utføre et eksperiment for hele generasjonen, fra frøplanten opp til å produsere frøplanter selv. ”
Likevel mener Cheesman at det er en sterk mulighet for økt respirasjon kan bety kortere generasjoner, noe som vil ha en hel rekke implikasjoner for plantenes økologiske systemer.
Den raskere hastigheten kan også bety en svakere plante. Uavhengig av denne studien, fant en annen forsker, Whitman Miller fra Smithsonian Environmental Research Center i Edgewater, Maryland, arbeider med sjøgress ”at forhøyet CO2 resulterte i raskere vekst (en god ting), men medfølgende reduksjoner i beskyttende kjemiske forbindelser (en dårlig ting ).”
Cheesman sier funnet er på linje med hans egen erfaring med å studere tropiske arter.
"Vi ser noe lignende i frøplanter, " sier han. "Økt nattetemperatur kan føre til økt skytehøyde og en økning i internodelengden mellom blader og slik at det har konsekvenser for ting som strukturell integritet og potensiell vannbevegelse i modne trær." Svakere strukturer kan gjøre planter mer mottagelige for parasitter eller sopp, noe Miller også bemerker i sitt arbeid.
Selv om han mener at papiret hans signaliserer et behov for å tenke nytt om modeller for fotosyntesedrevet vekst, erkjenner Cheesman studiens begrensninger og de mange ukjente.
"Det er veldig viktige forbehold i så stor grad som at økende nattetemperaturer vil føre til veldig forskjellige nedbørsmønstre og vanntilgjengelighet som kan ha veldig store konsekvenser for selve treet." Sier han og siterer et så enestående spørsmål. "Du har en direkte innflytelse av temperaturen og deretter mye indirekte påvirkninger på alle slags andre ting."
Han håper hans fremtidige forskning kan utvide det han startet med Winter. "Jeg er interessert i hvordan temperatur samhandler med andre prosesser, så ikke bare fotosyntesen og respirasjonen, men ting som meristematisk aktivitet, bladutvikling, alle disse prosessene og hvordan de alle binder seg sammen til en integrert respons på temperaturen."
