En ny studie ledd av Oregon State University tyder på att löv i skogarna inte kan kyla sig under den omgivande lufttemperaturen, vilket sannolikt betyder att trädens förmåga att undvika skadliga temperaturökningar och att dra kol från atmosfären kommer att äventyras i en varmare , torrare klimat.

Resultaten från ett internationellt samarbete som inkluderade forskare från flera universitet och statliga myndigheter står i kontrast till en rådande teori inom forskarvärlden om att kronblad kan hålla sin temperatur inom ett optimalt intervall för fotosyntes – den process genom vilken gröna växter gör sin mat från solljus och koldioxid.

Publicerad idag i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskningen är viktig för att förstå och förutsäga växternas reaktioner på klimatförändringar, säger huvudförfattaren Chris Still från OSU College of Forestry, som noterar att flera studier tyder på att många av världens skogar närmar sig sin termiska gräns för kolupptag.

"En hypotes känd som begränsad blad homeothermy hävdar att genom en kombination av funktionella egenskaper och fysiologiska svar kan löv hålla sin dagtemperatur nära den bästa temperaturen för fotosyntes och under vad som är skadligt för dem," sa Still. "Särskilt bör löv svalna under lufttemperaturen vid högre temperaturer, vanligtvis högre än 25 eller 30 grader Celsius. Den teorin antyder också att klimatuppvärmningens inverkan på skogarna delvis kommer att mildras av lövens kylningsrespons."

Still och medarbetare använde värmeavbildning för att titta på trädkronornas temperatur på många välinstrumenterade platser i Nordamerika och Centralamerika - från panamansk regnskog till den höga trädgränsen i Colorado - och fann att trädkronornas löv inte konsekvent svalnar nedanför dagtid lufttemperaturer eller förbli inom ett snävt temperaturintervall som förutspåtts av den begränsade löv homeothermy teorin.

Värmekamerorna var monterade på torn utrustade med system som mäter kol-, vatten- och energiflöden – utbyten mellan skogen och atmosfären – samt en mängd miljövariabler.

"Att använda högfrekvent, kontinuerlig värmeavbildning för att övervaka skogstak förändrar verkligen vad vi kan lära oss om hur skogar hanterar stressen från stigande temperaturer", säger Andrew Richardson, professor vid Northern Arizona University och medförfattare till studien . "Innan värmekameror, om du ville mäta baldakin temperatur, var du tvungen att fästa termoelement på löv med plåster och vänta tills vinden drog bort dem. Men dessa kameror låter oss mäta förändring 24 timmar om dygnet, sju dagar i veckan, över hela många årstider och år."

Studien visade att baldakinbladen värms snabbare än luften, är varmare än luften under större delen av dagen och bara svalnar under lufttemperaturen i mitten till sen eftermiddag. Framtida klimatuppvärmning kommer sannolikt att leda till ännu högre temperaturer på kronbladen, vilket skulle negativt påverka skogens kolcykling och öka risken för skogsdödlighet, säger forskarna.

"Lövtemperaturen har länge erkänts som viktig för växternas funktion på grund av dess inverkan på kolmetabolism och vatten- och energiutbyte," sa Still. "Om kronans fotosyntes minskar med ökande temperatur, kommer skogens förmåga att fungera som en kolsänka att minska."

Bladtemperaturen i olika livsmiljöer påverkas av hur bladstorleken varierar med klimat och latitud samt kronans struktur, förklarar Still. Stora löv förekommer främst i varma och våta klimat, och bladegenskaper som högre reflektans och mindre storlekar, som förbättrar förmågan att avge värme och leder till större kylning, förekommer främst i växter som växer i varma, torra områden.

I stora delar av de varma, våta tropikerna närmar sig eller överstiger bladtemperaturen redan tröskelvärdena för positiv nettofotosyntes – kolfixeringshastigheten minus andelen koldioxid som förloras under växtrespiration.

"Om löv i allmänhet är varmare än den omgivande luften, som våra fynd tyder på, kan träd närma sig kritiska trösklar för temperaturstress snabbare än vi förväntar oss," sa Richardson.

"Våra resultat har stora konsekvenser för att underskatta hur växter vänjer sig till uppvärmning, och de tyder på en begränsad förmåga för baldakin att reglera sin temperatur," tillade Still. "Våra data och analyser tyder på att ett värmande klimat kommer att resultera i ännu högre temperaturer på trädkronorna, vilket sannolikt leder till minskad kolassimileringskapacitet och så småningom värmeskador." + Utforska vidare

Lokalt bergsklimat påverkas av lövareaförhållandet i omgivande skogar