Sosna Piñon: Badanie wpływu zmian klimatu na tolerancję suszy

Piñon Pine: Studying the effects of climate change on drought tolerance

W imię nauki Henry Adams zabił wiele drzew. Adams, doktorant na Uniwersytecie Arizony, bada wpływ zmian klimatycznych i suszy na sosny Piñon.

Sosna Piñon, drzewo iglaste z rozległym systemem korzeniowym, rośnie na dużych wysokościach na południowym zachodzie. Jego system korzeniowy sprawia, że sosna Piñon jest wyjątkowo odporna na suszę, ale w latach 2002-03 przedłużająca się susza w połączeniu z epidemią kornika zabiła 12 000 hektarów drzew. Była to 100-letnia susza, najsuchszy okres w historii, a co ciekawe, zbiegła się w czasie z temperaturami od 2 do 3˚C powyżej odnotowanych średnich.

Badania w Biosferze 2

Adams i jego doradcy zastanawiali się, czy wzrost temperatur spowodowany zmianami klimatu może nasilić skutki suszy i przyspieszyć obumieranie drzew. Uniwersytet Arizony ma niezwykłą okazję do przetestowania warunków suszy i zmian temperatury w swoim laboratorium Biosphere 2. Biosphere 2, wyjątkowe zamknięte "żywe laboratorium" o powierzchni trzech akrów na pustyni w Arizonie, kiedyś gościło osiem osób przez dwa lata samodzielnego przetrwania. Obecnie odbywają się w nim projekty badawcze, a Adams był w stanie wykorzystać przestrzeń wewnątrz do wywołania suszy w dwóch oddzielnych zabiegach przeszczepionych sosen Piñon, jednej w temperaturze otoczenia i jednej w temperaturze 4˚C powyżej temperatury otoczenia.

Trzeźwiące perspektywy dla Piñon Pine

"Oczywiście cieplejsze drzewa powinny umrzeć jako pierwsze" - mówi Adams. "Chcemy jednak sprawdzić, czy zmiana temperatury, niezależnie od innych czynników, przyspiesza śmiertelność". Jeśli to przyspieszenie rzeczywiście nastąpi, krótsza susza, którą sosna Piñon była w stanie przeczekać, może spowodować znaczące wymieranie.

Pomiar reakcji na suszę

Oczywiście Adams i jego koledzy nie tylko obserwowali, jak szybko drzewa umierają bez wody. Badali również fizjologiczną reakcję drzew na suszę, mierząc wymianę gazową, potencjał wody (ssanie gleby) i przewodnictwo szparkowe. Do pomiaru przewodnictwa szparkowego użylileaf porometer METER SC-1 , wykonując prawie 9000 oddzielnych pomiarów w sesjach trwających od wschodu do zachodu słońca w jeden bardzo długi dzień raz w tygodniu.

Przewodnictwo szparkowe u drzew iglastych

W podręczniku porometru nie ma zbyt wielu wskazówek dla osób, które chcą go używać na drzewach iglastych, więc Adams "pobawił się nim trochę" na drzewach, które nie były narażone na suszę, zanim rozpoczął swoje badania. Odkrył, że najlepszym sposobem na uzyskanie dobrych odczytów było pokrycie otworu pojedynczą warstwą igieł. "Igły są trójwymiarowe", wyjaśnia. "Mają aparaty szparkowe z kilku stron, w zależności od gatunku. Jeśli wyobrazisz sobie, że palce na twojej dłoni są igłami wystającymi z gałęzi, po prostu wzięliśmy je i przycisnęliśmy do siebie, aby upewnić się, że nad otworem znajduje się tylko jedna igła. Jeśli rozłożysz palce, tak właśnie będzie, jeśli nie zakryjesz całkowicie otworu - wtedy zaniżasz przewodność. Odkryliśmy również, że jeśli umieścimy tam kilka warstw, możemy zwiększyć liczbę przewodności.

Wrażliwość na suche warunki

Inna część badania suszy dotyczyła hydrologa, który był zainteresowany wykorzystaniem danych z ważenia lysimeter do parametryzacji niektórych modeli używanych przez hydrologów do modelowania utraty wody podczas suszy. "Lizymetry są trudne w obsłudze, ale są dość czułe" - mówi Adams. "Mogą mierzyć z dokładnością do 0,1 kg, więc brzmi to jak dobry sposób na ilościowe określenie utraty wody. Okazuje się, że przewodnictwo szparkowe z porometru jest w rzeczywistości bardziej czułe niż dane z ważenia lysimeter . Utrata wody z wagi osiąga zero dość szybko i nie możemy zmierzyć żadnej utraty po kilku tygodniach, ale nadal możemy zaobserwować utratę wody za pomocą danych z porometru rano i wieczorem".

Rozszerzenie eksperymentu

W szczytowym momencie eksperymentu Adams miał studentów i techników laboratoryjnych obsługujących do trzech porometrów jednocześnie przez cały dzień i chociaż wciąż jest pochłonięty danymi z pierwszego eksperymentu, nie może się doczekać zgromadzenia jeszcze większej ilości danych. "Jednym z ograniczeń naszego badania jest to, że drzewa miały dość małe bryły korzeniowe, gdy przybyły. Przeszczepiliśmy kilka drzew [na różnych wysokościach w miejscu] w północnej Arizonie przy użyciu pełnowymiarowego urządzenia do przenoszenia drzew, aby uzyskać jak największy stosunek korzeni do pędów w przeszczepie. Będziemy używać porometrów, aby spróbować zrozumieć fizjologię umierania tych drzew i przewidzieć ich wrażliwość na temperaturę w świetle globalnych zmian klimatu, wykorzystując zmianę wysokości jako surogat temperatury. Na miejscu mamy również drzewa, które nie zostały przeszczepione, aby służyć jako kontrola dla przeszczepów".

Implikacje dla przyszłości

Adams przyznaje, że nie wszyscy na południowym zachodzie martwią się sosną Piñon. "Pracujemy w systemie, który nie ma dużej wartości ekonomicznej. Wielu ranczerów cieszy się, że sosny znikną. Po prostu myślą, że będzie dużo więcej trawy dla bydła, a producenci drewna opałowego tną martwe drzewa i sprzedają je". Ale jeśli sama temperatura sprawia, że drzewa są bardziej podatne na suszę, konsekwencje wykraczają daleko poza ekonomię. Adams ujął to zwięźle, choć nieco łagodnie: "To trochę przerażające".

Odkryj SC-1 leaf porometer

Studia przypadków, webinaria i artykuły, które pokochasz

Regularne otrzymywanie najnowszych treści.

icon-angle paski ikon ikona-czasu