Bäume im Regenwald haben erhöhte Nachttemperaturen und neue Forschungsergebnisse zeigen, dass dies auch zu einem erhöhten Wachstum führen kann. Foto mit freundlicher Genehmigung des Smithsonian Tropical Research Institute
Während sich die Welt erwärmt, erwärmen sich bestimmte Teile schneller als andere, und dort finden Forscher Hinweise auf den Klimawandel, die unser Verständnis des Pflanzenwachstums im Allgemeinen verändern können.
Während die globalen Durchschnittstemperaturen seit 1975 um etwa 0, 2 Grad Celsius pro Jahrzehnt gestiegen sind, haben sich die Tropen mit einer Geschwindigkeit von 0, 26 Grad pro Jahrzehnt etwas schneller erwärmt. Und im tropischen Panama wird es nachts noch heißer. Die Forscher Alexander Cheesman und Klaus Winter fanden in den letzten vier Jahrzehnten einen Anstieg der durchschnittlichen Nachttemperatur um 1, 5 Grad. Um zu testen, was dieser Sprung für tropische Pflanzen bedeuten könnte, nahmen die beiden Feigen- und Balsabaumsämlinge und maßen ihr Wachstum bei zunehmenden Nachttemperaturen. Was sie fanden, widerspricht der herkömmlichen Weisheit des Klimawandels: Die Pflanzen nahmen mehr als doppelt so viel Gewicht zu wie die Sämlinge unter normalen Bedingungen.
Laut Cheesman, der vor kurzem sein Post-Doc-Stipendium beim Smithsonian Tropical Research Institute abgeschlossen hat, wird bei Pflanzen tagsüber Photosynthese betrieben, Kohlenstoff wird gespeichert, und nachts wird die Atmung unterbrochen, wodurch Kohlenstoff verloren geht. Der Unterschied zwischen den beiden bestimmt das Wachstum der Pflanze. Je nach Modell erhöhen wärmere Temperaturen die Atmung und verringern so das Wachstum. Aber Cheesman sagt, dass seine Forschung das eher vereinfachte Verständnis der Atmung ernsthaft in Frage stellt.
"Es ist nicht so, dass es nur ein Kohlenstoffverlust ist, denn der Verlust dieses Kohlenstoffs bewirkt auch all diese anderen Dinge: Es produziert ATP (Adenosintriphosphat), es produziert metabolische Vorläufer, die dann zum Aufbau neuer Zellen verwendet werden können." Im Hinblick auf die produktive Atmung konnten Cheesman und Winter zeigen, dass steigende Temperaturen die Atmung nicht wie erwartet verstärkten und damit das Wachstum verlangsamten, sondern beide verstärkten.
Unter Verwendung von Kammern mit kontrollierter Umgebung und offenen Kammern testete das Paar das Wachstum von zwei neotropischen Baumarten. Sämlinge wurden unter konstanten Tagestemperaturen gehalten, die denen von Zentral-Panama entsprachen, und erhöhten Nachttemperaturen im Bereich von 22 bis 31 Grad Celsius oder 72 bis 88 Grad Fahrenheit ausgesetzt.
In der letzteren Gruppe waren die Wachstumsraten mehr als doppelt so hoch wie in der ersten Gruppe. Cheesman hält es jedoch für wahrscheinlich, dass Bäume mit beschleunigtem Wachstum aufhören zu wachsen, sobald sie eine bestimmte Größe erreicht haben, was bedeutet, dass es nicht unbedingt größere Bäume im Wald gibt. „Sie haben Pflanzen, die das gleiche Wachstum erzielen, aber schneller“, erklärt Cheesman. „Es kann also durchaus sein, dass der Umsatz der Wälder schneller wird. "
„Es wurden viele Arbeiten in landwirtschaftlichen Systemen mit mehrjährigen und einjährigen Kulturpflanzen durchgeführt und ähnliche Dinge wurden dort gezeigt, aber er sagt:„ Bei Bäumen ist es grundsätzlich schwieriger, ein Experiment für die gesamte Generation durchzuführen, vom Sämling aus Sämlinge selbst zu produzieren. “
Dennoch ist Cheesman der Ansicht, dass eine verstärkte Atmung möglicherweise zu einer Verkürzung der Generationen führen könnte, was eine Vielzahl von Auswirkungen auf die ökologischen Systeme der Pflanzen hätte.
Die schnellere Rate kann auch eine schwächere Pflanze bedeuten. Unabhängig von dieser Studie stellte ein anderer Forscher, Whitman Miller vom Smithsonian Environmental Research Center in Edgewater, Maryland, in Zusammenarbeit mit Seegras, fest, dass ein erhöhter CO2-Ausstoß zu einem schnelleren Wachstum führt (eine gute Sache), aber gleichzeitig zu einer Verringerung der chemischen Schutzverbindungen (eine schlechte Sache) ). "
Cheesman sagt, dass die Entdeckung mit seiner eigenen Erfahrung übereinstimmt, die tropische Sorten studiert.
"Wir sehen etwas Ähnliches bei Setzlingen", sagt er. "Erhöhte Nachttemperaturen können zu einer erhöhten Triebhöhe und einer Verlängerung des Internodiums zwischen den Blättern führen, was Auswirkungen auf die strukturelle Integrität und die potenzielle Wasserbewegung älterer Bäume hat." Schwächere Strukturen können Pflanzen anfälliger für Parasiten oder Pilze machen. etwas, das Miller auch in seiner Arbeit vermerkt.
Obwohl er der Ansicht ist, dass sein Aufsatz die Notwendigkeit signalisiert, Modelle für photosynthetisch bedingtes Wachstum zu überdenken, erkennt Cheesman die Grenzen der Studie und die vielen Unbekannten an.
"Es gibt sehr wichtige Vorbehalte, da steigende Nachttemperaturen zu sehr unterschiedlichen Niederschlagsmustern und zur Wasserverfügbarkeit führen, was sehr tiefgreifende Auswirkungen auf das Baumwachstum selbst haben kann", zitiert er eine dieser herausragenden Fragen. "Sie haben einen direkten Einfluss auf die Temperatur und dann viele indirekte Einflüsse auf alle möglichen anderen Dinge."
Er hofft, dass seine zukünftige Forschung das erweitern kann, was er mit Winter begonnen hat. „Mich interessiert, wie Temperatur mit anderen Prozessen interagiert, also nicht nur mit Photosynthese und Atmung, sondern auch mit Dingen wie meristematischer Aktivität, Blattentwicklung, all diesen Prozessen und wie sie alle zu einer integrierten Reaktion auf Temperatur zusammenwachsen.“
