Az olyan fás szárú növényeknél, mint ez a rododendron, a tavaszi kihullás időzítése egyensúlyt jelent vegetációs időszakuk maximalizálása és a késői fagyok elkerülése között. Richard Primack, CC BY-ND

Az időjárási szokások az Egyesült Államokban hullámvasútnak tűntek az elmúlt hónapokban. December és január volt az átlagnál lényegesen melegebb sok helyen, majd a februári intenzív hideghullám és egy drámai bemelegítés.

Ha látott már lila bokrokat, amelyeket hófúvások zúztak össze, majd néhány hét múlva egy meleg napon bimbózott, akkor elgondolkodhat azon, hogy a növények hogyan tolerálják az ilyen szélsőségeket. tanulok hogy a klímaváltozás hogyan befolyásolja a szezonális események időzítését a növények, madarak és rovarok életciklusában Massachusettsben, úgyhogy tudom, hogy fajok fejlődtek ki itt, hogy kezeljék New England híresen változékony időjárását. De a melegedő éghajlat megzavarja az időjárási szokásokat, és sok faj alkalmazkodási képességét teszteli.

Tűrő hideg

A brutális téli napokon, amikor a hőmérséklet messze fagypont alatt van, az állatok a föld alatt hibernálnak vagy védett helyeken bújnak meg. De a fáknak és cserjéknek ott kell ülniük, és el kell vinniük. A törzsükben, ágaikban és gyökereikben lévő szövetek élnek. Hogyan élik túl a dermesztő hideget?

Ősszel fás szárú növények indulnak Észak-Amerika számos részén felkészülés a télre. Amikor leveleik színt váltanak és lehullanak, gallyaik, ágaik és törzseik kezdik elveszteni a vizet. Ennek eredményeként sejtjeik magasabb koncentrációban tartalmaznak cukrokat, sókat és szerves vegyületeket.

Ez csökkenti a sejtek és szövetek fagyáspontját, és lehetővé teszi számukra, hogy túléljék a víz normál fagyáspontja alatt jóval alacsonyabb hőmérsékleteket. A trükknek azonban megvannak a maga korlátai, így az extrém hideg események mégis megölhetnek bizonyos növényeket.

A fa és a cserje gyökerei télen nagyrészt változatlanok és inaktívak, a védelemre a hó és a talaj szigetelésére támaszkodnak. A gyökerek körüli talaj hőmérséklete nagyrészt fagypont alatt vagy annál magasabb szinten marad. A talaj, a lehullott levelek és a tartós hórétegek a talajt a gyökerek felett szigetelik és megakadályozzák a hőveszteséget.

A tavaszi fagyok meglepő veszélye

Miután a növények sztoikusan ellenállnak a hideg télnek, a kora tavasz új veszélyekkel jár. A növényeknek tavasszal a lehető leghamarabb el kell hagyniuk a vegetációs időszak teljes kihasználását. De ez magában foglalja a víz pumpálását fejlődő leveleikbe, ami csökkenti a cukrok, sók és szerves vegyületek koncentrációját a szöveteikben, és eltávolítja a téli védelmet a hidegtől.

Minden fajnak van egy jellegzetes kihagyási idő. A korai levelű fajok, például az áfonya és a fűzfa a növényvilág szerencsejátékosa. A későbbi fajok, mint a tölgy és a fenyő, óvatosak és konzervatívak. Bármely faj esetében a túl korai levelezés veszélyt jelent, mert a késői fagyok károsíthatják vagy elpusztíthatják a fiatal leveleket.

A virágokat kiszámíthatatlan tavaszi fagyok is ki vannak téve, mert sok vizet tartalmaznak. Ha a gyümölcsfák virágait, például az almát megöli a fagy, akkor a fák később nyáron nem teremnek. A késői fagyok szintén kiábrándítóan rövid virágzási idényt okozhatnak a korán virágzó dísznövények, például a forsythiák és a magnóliák számára.

Növényi ébresztés

A fagytól való védelem és a teljes tenyészidőszak kihasználása érdekében a fák és cserjék három módszert fejlesztettek ki arra vonatkozóan, hogy mikor van ideje elkezdeni a növekedést tavasszal.

Először is, a növények téli hűtési követelményeket támasztanak: addig tartják a téli nyugalmat, amíg bizonyos számú hideg téli napnak ki vannak téve. Ez a tulajdonság segíti őket abban, hogy elkerüljék a lombozódást vagy a virágzást rendellenesen meleg közepes téli időszakokban.

Másodszor, a növényeknek tavaszi melegedési követelményeik is vannak, amelyek elősegítik a növekedést, miután tavasszal bizonyos számú meleg napot tapasztalnak. Ez a funkció segít nekik növekedni, amint elég meleg van.

Harmadszor, néhány növénynek van egy fotoperiódus válasz, ami azt jelenti, hogy 24 órás periódus alatt reagálnak a fény hatásának időtartamára. Ez felkészíti őket arra, hogy kivonuljanak, mivel tavasszal a napok egyre hosszabbak és melegebbek lesznek. A bükkfáknak mind a melegedés, mind a fotoperiódus válasza megvan, de a hőmérsékletigény sokkal erősebb, így csak néhány meleg, késő tavaszi nap után indulnak el.

Érdekes módon az észak-amerikai fák, mint a vörös juhar és a fekete nyír, óvatosabbak és konzervatívabbak, mint az európai és a kelet-ázsiai fák. Észak-Amerika keleti részén az időjárás változékonyabb, és a késő tavaszi fagyok veszélye itt nagyobb, mint azokban a régiókban. Ennek eredményeként az észak-amerikai fák néhány héttel később fejlődtek ki, mint az Európából és Kelet-Ázsiából származó hasonló fák.

Az éghajlatváltozás összekeveri a jeleket

A növények erősen hangolódnak a hőmérsékleti jelekre, ezért az éghajlatváltozás miatti felmelegedés sok faj számára megnehezíti a téli hideg és tavaszi fagyok ellenállását. Mivel a tavaszi hőmérséklet egyre melegebb lesz, mint a múltban, az olyan fák, mint az alma és a körte, válaszul kiválhatnak és virágozhatnak néhány héttel korábban a normálnál. Ez növelheti a késői fagyok iránti sebezhetőségüket.

A cseresznyefa leveleit késői fagy okozta. Richard Primack, CC BY-ND

Ilyen késői fagyok vannak egyre gyakoribb mert az éghajlatváltozás destabilizálja a sugáráramot, ami sokkal délebbre süllyed, ami szokatlanul hideg időjárást hoz.

2007-ben egy rendkívül meleg márciusi időszak fákat váltottak ki az Egyesült Államok keleti és középső részén. Az áprilisi kemény fagy aztán megölte a tölgyek, hickorok és más fafajok fiatal leveleit és virágait. A fák képesek voltak egy második leveles termésre, de nem tudták teljesen pótolni az elvesztett leveleket, ami valószínûleg megakasztotta növekedésüket abban az évben.

A rovarkártevők is egyre nagyobb veszélyt jelentenek a növényekre. A zord téli időjárás megfékezi az északi éghajlaton található számos rovart, mint pl vérszegény gyapjas adelgidek és a smaragd hamufúrók. A tél enyhülésével ezek a rovarok nagyobb valószínűséggel életben maradnak, északabbra mozognak, nagyobb járványokat okoznak és károsítják a fákat.

A melegebb tél több napot is eredményez, amikor a talaj csupasz. Hideg csattanások, amelyek akkor fordulnak elő, ha nincs hőszigetelő hóréteg fagyassza le a talajt és ölje meg a gyökereket. A fa- és cserjeágak ezután visszahalnak, mert a sérült gyökerek nem tudnak elegendő vizet és tápanyagot ellátni. Szélsőséges esetekben a növények elpusztulhatnak.

Az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának növényállósági övezetének térképe azt mutatja, hogy ezek a zónák - ahol a legkülönbözőbb növényfajok növekedése valószínűbb - észak felé tolódnak, mivel a klímaváltozás felmelegíti az Egyesült Államokat

{vembed Y = 4pSYC8g5oVM}

Az elkövetkező évtizedekben sok hidegkedvelő fafaj, például a lucfenyő és a fenyő kevésbé fog elterjedni, ha nem képesek kezelni a melegebb éghajlattal járó új kihívások. Az Egyesült Államok északkeleti részén az őshonos fajokat, például a juhar és a bükk fokozatosan a távolabbi déli területekről származó őshonos fajok váltják fel, például a tölgyek és a hickory-k. És nem fajok, mint pl Norvég juhar, kihasználják ezeket a zavarokat, hogy szétszóródjanak az utak és környékek erdőiből.

Hasonló elmozdulások történnek sok helyen, mivel a klímaváltozás megváltoztatja azokat a jeleket, amelyekre a növények támaszkodnak az évszakok váltakozása során.

A szerzőről

Richard B. Primack, a biológia professzora, Boston University

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

ING