Tämän rododendronin kaltaisille puumaisille kasveille kevätlehden ajoitus on tasapaino kasvukauden maksimoinnin ja myöhäisten pakkasien välttämisen välillä. Richard Primack, CC BY-ND

Säämallit ympäri Yhdysvaltoja ovat tuntuneet vuoristoradalta viimeisten kuukausien aikana. Joulukuu ja tammikuu olivat huomattavasti keskimääräistä lämpimämpi monissa paikoissa, sen jälkeen helmikuun voimakas kylmä aalto ja dramaattinen lämpeneminen.

Jos olet koskaan nähnyt lila-pensaita murskattuna lumipaloista, ja sitten orastava lämpimänä päivänä vain muutama viikko myöhemmin, saatat ihmetellä, kuinka kasvit sietävät tällaisia ​​ääripäitä. opiskelen miten ilmastonmuutos vaikuttaa kausitapahtumien ajoitukseen kasvien, lintujen ja hyönteisten elinkaaren aikana Massachusettsissa, joten tiedän, että täällä on kehittynyt lajeja käsittelemään New Englandin tunnetusti muuttuvaa säätä. Mutta lämpenevä ilmasto häiritsee säämalleja ja testaa monien lajien sopeutumiskykyä.

Sietää kylmää

Raa'ina talvipäivinä, jolloin lämpötila on selvästi alle pakkasen, eläimet hibernoituvat maan alla tai käpertyvät suojatuissa paikoissa. Mutta puiden ja pensaiden on istuttava siellä ja otettava se. Kudokset niiden rungoissa, oksissa ja juurissa ovat elossa. Kuinka he selviävät pakkasesta?

Syksyllä puumaiset kasvit alkavat monissa osissa Pohjois-Amerikkaa valmistautuminen talveen. Kun lehtien väri muuttuu ja putoaa, niiden oksat, oksat ja rungot alkavat menettää vettä. Tämän seurauksena niiden solut sisältävät korkeammat sokeripitoisuudet, suolat ja orgaaniset yhdisteet.

Tämä alentaa solujen ja kudosten jäätymispistettä ja antaa niiden selviytyä lämpötiloista, jotka ovat paljon veden normaalin jäätymispisteen alapuolella. Temppulla on kuitenkin rajat, joten äärimmäiset kylmät tapahtumat voivat silti tappaa tietyt kasvit.

Puu- ja pensasjuuret pysyvät talvisin suurimmaksi osaksi muuttumattomina ja passiivisina. Ne turvautuvat lumen ja maaperän eristämiseen. Suurimmaksi osaksi juurien ympärillä olevan maaperän lämpötila pysyy pakkasella tai sen yläpuolella. Maaperä, kaatuneet lehdet ja pysyvät lumikerrokset eristävät maaperän juurien yläpuolella ja estävät sen menettämästä lämpöä.

Kevään pakkasen yllättävä vaara

Kun kasvit kestävät stoisesti kylmät talvet, varhaiskevät tuo uusia vaaroja. Kasvien on poistuttava lehdistä niin pian kuin mahdollista keväällä hyödyntääkseen täysimääräisesti kasvukautta. Mutta tämä edellyttää veden pumppaamista niiden kehittyviin lehtiin, mikä vähentää sokereiden, suolojen ja orgaanisten yhdisteiden pitoisuutta kudoksissaan ja poistaa talvisuojan kylmältä.

Jokaisella lajilla on a tyypillinen poissaoloaika. Varhaislehtiset lajit, kuten mustikat ja pajut, ovat kasvien valtakunnan pelaajia. Myöhemmät lajit, kuten tammi ja mänty, ovat varovaisia ​​ja konservatiivisia. Kaikille lajeille liian aikainen lehtiminen on riski, koska myöhäiset pakkaset voivat vahingoittaa tai tappaa nuoria lehtiä.

Kukat ovat myös alttiita ennalta arvaamattomille kevään pakkasille, koska ne sisältävät paljon vettä. Jos pakkas tappaa hedelmäpuiden kukat, kuten omenat, puut eivät tuota hedelmiä myöhemmin kesällä. Myöhäiset pakkaset voivat myös aiheuttaa pettymyksellisesti lyhyitä kukinta-aikoja varhaisen kukkiville koristekasveille, kuten forsythiaille ja magnolioille.

Laita herätyskutsut

Puut ja pensaat ovat varanneet pakkaselta ja hyödyntäneet silti koko kasvukautta hyödyntämällä kolmea tapaa tietää, milloin on aika alkaa kasvaa keväällä.

Ensinnäkin kasveilla on talven jäähdytysvaatimukset: ne pitävät talven lepotilassa, kunnes ne ovat altistuneet tietylle määrälle kylmiä talvipäiviä. Tämä ominaisuus auttaa heitä välttämään lehtiä tai kukintaa epätavallisen lämpiminä aikoina talvella.

Toiseksi, kasveilla on myös kevään lämpenemisvaatimukset, jotka edistävät kasvua sen jälkeen, kun he kokevat tietyn määrän lämpimiä päiviä joka kevät. Tämä ominaisuus auttaa heitä kasvamaan heti, kun se on tarpeeksi lämmin.

Kolmanneksi joillakin kasveilla on myös a valoisa aika vaste, mikä tarkoittaa, että he reagoivat valon altistumiseen 24 tunnin aikana. Tämä valmistaa heitä lähtemään, kun päivät pitenevät ja lämpenevät keväällä. Pyökillä on sekä lämpenemisvaatimus että valojakson vaste, mutta lämpötilavaatimus on paljon vahvempi, joten ne alkavat muutaman lämpimän päivän jälkeen loppukeväällä.

Mielenkiintoista on, että Pohjois-Amerikan puut, kuten punainen vaahtera ja musta koivu, ovat varovaisempia ja varovaisempia kuin eurooppalaiset ja Itä-Aasian puut. Itä-Pohjois-Amerikan sää on vaihtelevampi, ja myöhäiskevään pakkasen uhka on täällä suurempi kuin näillä alueilla. Seurauksena on, että Pohjois-Amerikan puut ovat kasvaneet lehtiä muutama viikko myöhemmin kuin vastaavat puut Euroopasta ja Itä-Aasiasta.

Ilmastonmuutos sekoittaa signaaleja

Kasvit ovat hyvin sopeutuneet lämpötilasignaaleihin, joten ilmastonmuutoksen aiheuttama lämpeneminen vaikeuttaa monien lajien talvikylmien ja kevään pakkasien kestämistä. Kun kevään lämpötila lämpenee kuin aikaisemmin, puut, kuten omenat ja päärynät, voivat reagoida lehtiin ja kukkivat useita viikkoja normaalia aikaisemmin. Tämä voi lisätä heidän alttiuttaan myöhäisille pakkasille.

Tämän kirsikkapuun lehdet ovat vahingoittuneet myöhäisestä pakkasesta. Richard Primack, CC BY-ND

Tällaisia ​​myöhäisiä pakkasia ovat yleistymässä koska ilmastonmuutos horjuttaa suihkuvirtaa, mikä johtaa siihen, että se putoaa paljon kauempana etelään, mikä tuo epätavallisen kylmää säätä.

Vuonna 2007 poikkeuksellisen lämmin jakso maaliskuussa laukaisi puiden lehtiä Yhdysvaltojen itä- ja keskiosassa. Huhtikuun kova pakkanen tappoi tammen, hickoryn ja muiden puulajien nuoret lehdet ja kukat. Puut pystyivät tuottamaan toisen lehtisadon, mutta eivät voineet täysin korvata kadonneita lehtiä, mikä todennäköisesti hidasti niiden kasvua kyseisenä vuonna.

Hyönteistuholaiset ovat myös kasvava uhka kasveille. Ankara talvisää pitää kurissa monia pohjoisesta ilmastosta löytyneitä hyönteisiä, kuten helma villaa adelgids ja smaragdi tuhkaporat. Talvien leudentuessa nämä hyönteiset todennäköisemmin selviävät, liikkuvat pohjoiseen, aiheuttavat suuria taudinpurkauksia ja vahingoittavat puita.

Lämpimämmät talvet johtavat myös useampiin päiviin, jolloin maa on paljas. Kylmäkatkaisut, joita esiintyy, kun eristävää lumikerrosta ei ole jäädyttää maaperä ja tappaa juuret. Puun ja pensaan oksat kuolevat sitten takaisin, koska vaurioituneet juuret eivät pysty toimittamaan tarpeeksi vettä ja ravinteita. Äärimmäisissä tapauksissa kasvit voivat kuolla.

Yhdysvaltain maatalousministeriön kasvien kestävyysvyöhykekartta osoittaa, että nämä alueet - alueet, joilla eri kasvilajit todennäköisesti menestyvät - siirtyvät pohjoiseen ilmastonmuutoksen lämmetessä Yhdysvaltoja

{vembed Y = 4pSYC8g5oVM}

Tulevina vuosikymmeninä monet kylmää rakastavat puulajit, kuten kuuset ja kuuset, vähenevät, kun he eivät kykene käsittelemään lämpimään ilmastoon liittyvät uudet haasteet. Koillis-Yhdysvalloissa kotoperäiset lajit, kuten sokerivaahtera ja pyökki, korvataan vähitellen kauempana etelästä sijaitsevilla alkuperäisillä lajeilla, kuten tammet ja hickoryt. Ja ei-lajeja, kuten Norjan vaahterat, hyödyntävät näitä häiriöitä leviämään metsiin tienvarsilta ja lähiöiltä.

Samanlaisia ​​muutoksia tapahtuu monissa paikoissa, kun ilmastonmuutos muuttaa signaaleja, joihin kasvit luottavat vaihtuvien vuodenaikojen merkitsemiseksi.

Author

Richard B.Primack, biologian professori, Boston University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

ta