Een nieuwe studie onder leiding van de Oregon State University suggereert dat bladeren in bosluifels zichzelf niet kunnen afkoelen tot onder de omgevingsluchttemperatuur, wat waarschijnlijk betekent dat het vermogen van bomen om schadelijke temperatuurstijgingen te voorkomen en om koolstof uit de atmosfeer te halen, in een warmere omgeving in gevaar zal komen. , droger klimaat.

De bevindingen van een internationale samenwerking waarbij onderzoekers van meerdere universiteiten en overheidsinstanties betrokken waren, staan ​​in schril contrast met een heersende theorie in de wetenschappelijke gemeenschap dat bladerdakbladeren hun temperatuur binnen een optimaal bereik kunnen houden voor fotosynthese - het proces waardoor groene planten hun voedsel maken van zonlicht en koolstofdioxide.

Vandaag gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences , is het onderzoek belangrijk voor het begrijpen en voorspellen van de reacties van planten op klimaatverandering, zei hoofdauteur Chris Still van het OSU College of Forestry, die opmerkt dat meerdere onderzoeken suggereren dat veel van de bossen in de wereld hun thermische limiet voor koolstofopname naderen.

"Een hypothese die bekend staat als beperkte bladhomeothermie stelt dat bladeren door een combinatie van functionele eigenschappen en fysiologische reacties hun dagtemperatuur dicht bij de beste temperatuur voor fotosynthese kunnen houden en lager dan wat schadelijk voor hen is," zei Still. "In het bijzonder moeten bladeren bij hogere temperaturen, meestal hoger dan 25 of 30 graden Celsius, afkoelen tot onder de luchttemperatuur. Die theorie impliceert ook dat de impact van klimaatopwarming op bossen gedeeltelijk zal worden verzacht door de afkoelingsreactie van de bladeren."

Still en medewerkers gebruikten thermische beeldvorming om te kijken naar de bladtemperatuur op tal van goed geïnstrumenteerde locaties in Noord-Amerika en Midden-Amerika - van het Panamese regenwoud tot de hooggelegen boomgrens in Colorado - en ontdekten dat de bladeren van het bladerdak niet constant afkoelen luchttemperaturen overdag of binnen een smal temperatuurbereik blijven, zoals voorspeld door de theorie van beperkte bladhomeothermie.

De thermische camera's waren gemonteerd op torens die waren uitgerust met systemen die de "fluxen" van koolstof, water en energie - uitwisselingen tussen het bos en de atmosfeer - en een groot aantal omgevingsvariabelen meten.

"Het gebruik van hoogfrequente, continue thermische beeldvorming om bosluifels te controleren, verandert echt wat we kunnen leren over hoe bossen omgaan met de stress van stijgende temperaturen", zegt Andrew Richardson, een professor aan de Northern Arizona University en een co-auteur van de studie . "Voordat thermische camera's de temperatuur van het bladerdak wilden meten, moest je thermokoppels met pleisters op bladeren plakken en wachten tot de wind ze eraf trok. Maar met deze camera's konden we 24 uur per dag, zeven dagen per week veranderingen meten vele seizoenen en jaren."

De studie toonde aan dat het bladerdak sneller warm wordt dan lucht, het grootste deel van de dag warmer is dan lucht en alleen halverwege tot laat in de middag afkoelt tot onder de luchttemperatuur. Toekomstige klimaatopwarming zal waarschijnlijk leiden tot nog hogere bladtemperaturen, wat een negatieve invloed zou hebben op de koolstofcyclus in het bos en het risico op bossterfte zou vergroten, zeggen de wetenschappers.

"Bladtemperatuur wordt al lang erkend als belangrijk voor het functioneren van planten vanwege de invloed ervan op het koolstofmetabolisme en de water- en energie-uitwisseling," zei Still. "Als de fotosynthese van het bladerdak afneemt met toenemende temperatuur, zal het vermogen van bossen om als koolstofput te fungeren afnemen."

De bladtemperatuur in verschillende habitats wordt beïnvloed door hoe de bladgrootte varieert met het klimaat en de breedtegraad, evenals de structuur van het bladerdak, legt Still uit. Grote bladeren komen voornamelijk voor in warme en natte klimaten, en bladkenmerken zoals een hogere reflectie en kleinere afmetingen, die het vermogen om warmte af te voeren vergroten en tot meer koeling leiden, komen vooral voor bij planten die in hete, droge gebieden groeien.

In een groot deel van de warme, natte tropen nadert of overtreft de bladtemperatuur de drempels voor positieve netto fotosynthese - de koolstoffixatiesnelheid minus de snelheid van koolstofdioxide die verloren gaat tijdens de ademhaling van de plant.

"Als bladeren over het algemeen warmer zijn dan de omringende lucht, zoals onze bevindingen suggereren, kunnen bomen sneller de kritische drempels van temperatuurstress naderen dan we verwachten," zei Richardson.

"Onze resultaten hebben grote implicaties voor het onderschatten van hoe planten acclimatiseren aan opwarming, en ze suggereren een beperkt vermogen voor bladerdak om hun temperatuur te regelen," voegde Still eraan toe. "Onze gegevens en analyses suggereren dat een opwarmend klimaat zal resulteren in nog hogere bladtemperaturen, wat waarschijnlijk zal leiden tot een vermindering van de koolstofopnamecapaciteit en uiteindelijk tot hitteschade." + Verder verkennen

Het lokale bergklimaat wordt beïnvloed door de bladoppervlakteverhouding in de omliggende bossen