Kärnprover kan ha ledtrådar till en skogs svar på klimatförändringar. Kredit:Stephanie Mitchell/Harvard Staff Photographer
Ibland handlar det om att hitta rätt guide att ta sig dit du vill.
Fyra team av forskare, ledda av Harvard Forest-ekologer, sökte efter en fläck med gamla träd djupt inne i skogarna i västra Pennsylvania i somras som en del av ett projekt för att studera hur klimatförändringar påverkade träd genom århundradena. En av forskarna hade stött på dem 40 år tidigare, men de verkade ha försvunnit. Precis när gruppen höll på att ge upp och gå vidare stötte de på någon som gav dem en värdefull ledtråd.
"När han hoppade ut ur sin jeep för att hälsa på oss höll vi på att kasta oss in i en annan skog som var minst tre fjärdedelar eller en mil bort", säger Neil Pederson, seniorekolog och medchef för Tree Ring Lab kl. Harvardskogen. Jeepföraren, en husky man med fluffigt silverhår, tippade dem till en klump av östliga hemlocks som såg knasigt ut. Flera timmar senare, "Vi hade äntligen hittat dem", sa Pederson.
Den dagens sökning var en del av labbets ambitiösa projekt för att hitta och kärna ut de äldsta träden i nordöstra delen av landet. Att studera färgen och storleken på deras ringar ger forskare en inblick i det förflutna, vilket gör att de kan se hur träd och skogar reagerade på extrema klimathändelser, som torka eller senvårfrost i det förflutna. De använder sedan dessa data för att kartlägga den långsiktiga utvecklingen av dessa skogar och modellera den framtida påverkan på deras hälsa från klimatrelaterade väderhändelser, som blir allt hårdare när planeten värms upp.
"Storskaliga skogsstörningar kan representera den typ av extrema klimathändelser som vi förväntar oss att se öka med klimatförändringarna, så att förstå mer om deras frekvens i det förflutna kan hjälpa till att informera om hur långt saker och ting rör sig från baslinjen", säger Laura Gayle Smith , en forskningsassistent vid Harvard Forest, som arbetar som medlem i Tree Ring Lab. "Det gemensamma ramverket för tempererade skogar är att de i grunden är i jämvikt över stora skalor och något agnostiska mot klimatet. Små störningar inträffar på nivån individ-träd-till-bestånd, men sammansättningen förblir totalt sett mycket stabil under långa tidsperioder. — århundraden till årtusenden."
För ungefär ett decennium sedan visade Pederson och David Orwig, senior skogsekolog och medchef för Tree Ring Lab, att detta inte alltid är fallet. De presenterade bevis på att torka och hård vårfrost från 250 år sedan påverkade olika skogar över hundratals mil i sydost. Störningarna dödade plötsligt vissa träd men påskyndade tillväxten av andra.
"Denna studie kommer förhoppningsvis att ge oss mer insikt om sambandet mellan klimathändelser och skogsstörningar så att vi bättre kan förutsäga skogens reaktion under olika klimatscenarier," sa Gayle Smith.
För det söker labbet vägledning från trädringar. Ringarna, som ser lite ut som de koncentriska cirklarna på en darttavla, indikerar ett träds ålder och ger tips om vad det har utstått. Ju fler årsringar desto äldre är trädet. De ljusa representerar år av extrem kyla. Råntunt trä indikerar torra förhållanden och bromsad trädväxt.
"Vi använder trädkärnor för att extrahera det jag har lutat mig mot att kalla trädets minne", sa Pedersen. "När en torka anländer, när en orkan anländer, när eld anländer, eller en isstorm eller insekter, kan träd inte springa och gömma sig som vi kan eller som andra djur kan. De tar dessa händelser, dessa tidsmissbruk, och de registreras i deras ringar, och vi kan extrahera den informationen och lära oss om vad som helst."
Det första steget till denna vetenskap, som kallas dendrokronologi, är att få prover på ringarna. För forskare innebär det ofta att man kör längs grusvägar, går under milsvida lövverk och upp och ner för sluttningar.
För att kärna ur träden använder forskarna i första hand inkrementborrar, verktyg som ser ut som en korsning mellan en borr och en skruv. De måste vridas manuellt genom barken och in i dess kärna. När den vrids ut drar den ut bitar i pennstorlek från trädringen.
"Borren blir mycket svårare att vända när du borrar in i trädet, och ibland kommer den att fastna på vägen ut så att du måste lägga din kroppsvikt på att dra bakåt medan du vänder," sa Gayle Smith. "Jag säger alltid till folk att det är ett träningspass för hela kroppen mellan att vandra in på platserna och sedan ta ur träden. Det kan verkligen slita upp händerna."
Urborrning lämnar ett sår i trädet men skadar det inte dödligt. Hela processen tar mellan två och tre timmar. Förutom att ta prover, antecknar forskare visuella markeringar på träden och avgränsar en tomt som har en radie på 20 meter.
Forskarna planerar att kärna ut mellan 2 500 och 3 500 träd i 35 skogar. Fältarbetet är en del av ett fyraårigt projekt finansierat av National Science Foundation, och startade i somras med besök i 15 skogar. Hittills har gruppen rest till skogar i Pennsylvania, New York, Maine och New Jersey. Gruppen kommer så småningom att samla 600 år av trädtillväxtdata.
Starta fältarbete för ett drömprojekt:studera den långsiktiga utvecklingen, synkroniciteten och det ekologiska minnet i gamla skogar i Nordöstra USA Första dagarna i södra Adirondacks pic.twitter.com/OiZ2qrNxqf
— Neil Pederson (@YellowBuckeye) 18 maj 2022
Forskarna ger sig ut i full vandringsutrustning och ryggsäckar fyllda med förnödenheter. Urborrningsutrustningen tillför cirka 40 pund.
"En gång kom jag tillbaka från en resa på en onsdag, men det kändes som att min kropp inte kom förrän på söndagen," sa Pederson.
Labmedlemmar, som också inkluderar två sommarforskare, hänvisar till projektet som en naturälskares dröm och en ära.
När de är ute på fältet vänjer sig forskarna vid svepande vyer av landskap, klippformationer och solnedgångar. De ser vilda djur och gör ibland konstiga saker. I juni såg teamet till exempel en ormfjäll av svart råtta ett tjockt sockerlönnträd i Ricketts Glen, Pennsylvania.
Skogen är också en ödmjuk arbetsplats, särskilt för experter som vet hur den ska se ut.
"Each forest we visited had lost or was in the process of losing an overstory tree species due to an introduced disease or insect," Orwig said. "A few forests lost two species and one was in the process of losing a third. So even these forests, which have been the least directly disturbed by humans over the last few centuries, are being indirectly impacted in a big way."
Harvard's Tree Ring Lab sits inside a repurposed garage on the edge of the Harvard Forest in Petersham, Massachusetts. Collections of the extracted wood slivers fill stacks of boxes while larger tree stumps that show the full rings are piled in corners. The lab has a pleasant woody, earthy smell.
The samples are painstakingly made smooth with a belt sander, then by hand sanding. "It's a long process sometimes, particularly for species where the ring boundaries aren't very apparent," Gayle Smith said. "We have to get them sanded down to the point that we can see the cellular structure."
The samples then go under a high-powered microscope, which digitizes the data.
The ancient eastern hemlocks that took them hours to find, for example, showed that the two oldest trees traced to 1490. They all lived through the 1500s and 1600s—two periods with severe, prolonged drought. The trees survived the so-called 16th century megadrought, which affected an area that extended from portions of Mexico to much of the continental U.S., including Boston. It likely slowed the growth of these trees, which were smaller than most. The trees also showed signs from the Year Without a Summer in 1816 when a massive volcanic eruption in Indonesia triggered unusually cold, wet conditions across Europe and North America.
"I feel very lucky to be on this project as we get to visit, sample, and learn from centuries-old trees," said Orwig. "These forests are truly magical places. … There is a sense of awe I get knowing that the forests we are investigating have been there for hundreds of years and are now revealing clues to past climate, disturbance, and environment." + Utforska vidare
Denna berättelse publiceras med tillstånd av Harvard Gazette, Harvard Universitys officiella tidning. För ytterligare universitetsnyheter, besök Harvard.edu.
