science >> Wetenschap >  >> Natuur

Door stress veroorzaakte embolieën die het watertransport onderbreken, vormen een universeel onderdeel van boomsterfte

Dode dennen en sparren in Sequoia National Park tijdens een recente droogte in Californië. Krediet:US Department of Energy

Ongeveer de helft van de uitstoot van kooldioxide wordt geabsorbeerd door bomen en andere planten. Deze opname van kooldioxide wordt bedreigd door droogte, die in frequentie toenemen. Voor de eerste keer, wetenschappers hebben alle bekende droogtemanipulatiestudies gesynthetiseerd om te bepalen hoe droogte bomen doodt. Ze ontdekten dat hydraulisch falen een universeel onderdeel is van de dood van bomen. Hydraulisch falen is wanneer het watertransporterende weefsel van een boom wordt verstoord door embolieën. Koolstofgebrek komt ook voor, maar het is niet universeel.

Dit onderzoek biedt wetenschappelijke modelbouwers een direct pad om beter te simuleren hoe bossen, grasland, en andere grote gebieden kunnen veranderen. Ook, de relatieve impact van hydraulisch falen versus koolstofgebrek op door droogte veroorzaakte sterfte is een controversieel debat geweest. Deze studie toonde aan dat hydraulisch falen alomtegenwoordig is, terwijl koolstofgebrek gebruikelijk is. Het is geen of/of-keuze tussen breuk en verhongering; ze kunnen samen voorkomen.

Ongeveer de helft van de uitstoot van kooldioxide wordt geabsorbeerd door planten, maar deze dienst wordt bedreigd door de toenemende frequentie van hete droogtes. Een van de grootste onzekerheden bij het modelleren van landoppervlakken is hoe vegetatie zal reageren op grotere blootstelling aan levensbedreigende droogtes. Een van de meest controversiële theorieën in de ecologie van vandaag betreft de mechanismen van reacties. Bijvoorbeeld, hoe reguleren planten hydraulisch falen en koolstofgebrek (als ze al voorkomen) tijdens een droogte? Bij hydraulisch falen ervaren planten een gedeeltelijke of volledige onderbreking van de watertransporterende xyleemweefselfunctie door stress-geïnduceerde embolieën.

De onderbreking remt het watertransport, leidt tot uitdroging. Koolstofgebrek is een fenomeen waarbij een onbalans tussen vraag en aanbod van koolhydraten leidt tot een onvermogen om te voldoen aan osmotische, metabolische en defensieve koolstofvereisten. Deze studie beoordeelde en synthetiseerde de bevindingen van alle bekende droogtestudies die bomen doodden en ontdekte dat het optreden van hydraulisch falen een universeel kenmerk was dat voortschrijdend plantendood was, en gelijktijdig optredende koolstofgebrek trad op in ongeveer 50 procent van de onderzoeken. De meest geavanceerde landoppervlakmodellen simuleren tegenwoordig sterfte door koolstofgebrek, maar niet door hydraulisch falen. Daarom, Bij de huidige modelontwikkeling moet hydraulisch falen worden opgenomen als een trigger voor plantensterfte om ons begrip en voorspellingen van ecosystemen en vegetatie te verbeteren.