Een futuristisch experiment waarbij warmere omgevingscondities worden gesimuleerd, heeft aangetoond dat veenvegetatie reageert op hogere temperaturen met een eerdere en langere groeiperiode. Een studie die vandaag is gepubliceerd in Natuur onthulde dat het verhogen van de hitte de lente vergroening in volwassen bomen versnelt, struiken en mossen en vertragingen vallen kleurverandering.

De nieuwe bevindingen, gebaseerd op waarnemingsgegevens verzameld op een experimentele site van het Department of Energy, zal voorspellende modellen van milieuverandering verbeteren en kan gevolgen hebben voor bossen over de hele wereld.

"Dit is de eerste keer dat we de reactie van vegetatie op dit temperatuurbereik hebben kunnen bevestigen, die verder gaan dan wat er in het historische verslag kan worden gevonden, " zei co-auteur Andrew Richardson van de Northern Arizona University. "We hadden niet voorzien in de grote rol die temperatuur speelt bij het uitbreiden van de plantactiviteit in de herfst."

Het onderzoeksteam gebruikte directe observatie en digitale herhalingsfotografie om de groenheid van planten gedurende drie jaar te meten in de Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments-studie, een uniek experiment op ecosysteemschaal, gebouwd en beheerd door DOE's Oak Ridge National Laboratory.

Eerdere onderzoeken op basis van historische gegevens gaven aan dat een kortere daglengte de belangrijkste oorzaak was van herfstveranderingen in planten, waarbij de temperatuur weinig invloed heeft. De experimentele studie van het team vond, echter, dat verhoogde temperaturen zelfs in de herfst tot plantactiviteit leiden als de blootstelling aan zonlicht afneemt. Planten in de warmste van verschillende studiegebieden, verwarmd 16,2 graden Fahrenheit boven de omgevingstemperatuur, bleef tot zes weken langer groen en functioneel. De warmste vegetatie verloor ook eerder in het voorjaar zijn bescherming tegen de winterkou, waardoor planten kwetsbaar zijn voor blad- en stengelbeschadiging tijdens een late voorjaarsvorst in 2016.

Gelegen in het Marcell Experimental Forest van de USDA Forest Service in het noorden van Minnesota, SPRUCE heeft 10 speciaal ontworpen behuizingen die zijn ingesteld op vijf verschillende temperaturen en twee verhoogde niveaus van koolstofdioxide. De site biedt wetenschappers een platform om de effecten van warmere lucht en grond op een koolstofrijk moeras dat wordt gedomineerd door zwarte sparren en tamarackbomen, te onderzoeken. struiken, en veenmos. Vergelijkbare bossen komen veel voor op de noordelijke breedtegraden, die een groot deel van Canada bestrijken, Noord-Europa en Rusland.

"SPRUCE heeft ons de mogelijkheid gegeven om een ​​goed beeld te krijgen van alternatieve milieutoekomsten die niet kunnen worden waargenomen door historische gegevens, " zei Paul Hanson van ORNL, SPRUCE-coördinator en co-auteur.

De behuizingen van SPRUCE zijn uitgerust met een scala aan instrumenten, inclusief digitale camera's met hoge resolutie op het PhenoCam-netwerk die elke 30 minuten foto's van de planten maken. Onderzoekers van de Northern Arizona University hebben de rode, groente, en blauwe kleurkanaalinformatie van de beelden om een ​​groenheidsindex te berekenen. Deze gegevens werden vergeleken met observaties ter plaatse verzameld door ORNL-wetenschappers, waaruit bleek dat planten in het voorjaar eerder uitbladerden en bloeiden en later in de herfst hun bladeren lieten vallen.

Een verlengd groeiseizoen kan de koolstofcyclus beïnvloeden, aangezien actieve planten koolstofdioxide uit de atmosfeer opnemen om de fotosynthese te voeden. Lopend onderzoek zal dergelijke verschillen in koolstofgebruik kwantificeren.

"Deze SPRUCE-resultaten tonen het belang aan van directe experimenten voor het uitbreiden van ons begrip van koolstofcyclusprocessen in veengebieden, ' zei Hanson.