Det är långt mellan centrala Pennsylvania och Grönland - minst 2, 000 mil - men Laura Radville kom till Penn State så att hon kunde studera klimatförändringar i "världens isbergshuvudstad".

Dock, forskningen som utfördes på Grönland av infödingen i Boston handlade inte alls om is, utan snarare växter — arktiska buskar närmare bestämt. Hennes arbete fokuserade på hur stigande lufttemperaturer påverkar tillväxt av löv och stjälkar mycket mer än tillväxten av rötter, kanske "koppla bort" växtutveckling ovan- och underjordisk, eller fenologi.

"The College of Agricultural Sciences i Penn State har skickat lärare och studenter till Grönland för att bedriva forskning i flera år, och jag ville gå för att studera klimatförändringar eftersom det är en enorm fråga, sade Radville, doktorand i ekologi. "Det här var ett speciellt coolt projekt eftersom jag fick gå in på tundran."

Förändringar i växternas tillväxtmönster har rapporterats allmänt som svar på den globala uppvärmningen, och det är väl dokumenterat att uppvärmningen i allmänhet går över tillväxt över jord, noterade Radville, som rådgivits av David Eissenstat, professor i träväxtfysiologi. Men uppvärmningens inflytande på rotfenologi är oklart.

De flesta terrestra biosfärmodeller antar att rot- och skotttillväxt sker samtidigt och påverkas av uppvärmningen på samma sätt, men färska studier tyder på att så inte är fallet. Att testa detta antagande är särskilt viktigt i Arktis, Radville påpekade, där mer än 70 procent av växtbiomassan kan finnas under jord och uppvärmningen sker snabbare än i andra ekosystem.

I en artikel publicerad i Climate Change Responses tidigt i år, Radville rapporterade att maximal rottillväxt inträffade två och en halv vecka före bladtillväxt på tundran på Grönland, tyder på att vårrotens fenologi inte styrs av kol som produceras under vårens fotosyntes. Detta kan koppla bort vårrotsfenologi från vårskottsfenologi.

I överensstämmelse med en sådan frånkoppling, vårens bladtillväxt fördes framåt genom uppvärmning och försenades av växtätande av migrerande rensdjur, men ingendera inflytandet påverkade nämnvärt rotfenologin. Rottillväxten drevs inte av marktemperaturen och skedde i nära minusgrader över permafrosten. Dessutom, sommarens rotproduktion verkade vara kopplad till markfuktigheten.

Mer nyligen Radville, som tog en kandidatexamen i biologi vid College of the Holy Cross i Massachusetts och en magisterexamen i biologi vid University of Rhode Island, fann en liknande koppling mellan tillväxten av rötter och tillväxten av löv och stjälkar hos druvväxter i två vitt åtskilda regioner. I en forskningsartikel publicerad denna månad i American Journal of Botany , hon rapporterade att en flerårig analys visade att ovanjords druvfenologi reagerar annorlunda än underjordisk fenologi på förändringar i lufttemperatur.

"Den globala uppvärmningen kan ytterligare koppla bort tidpunkten för tillväxt över jord och under jord, och det är viktigt att förstå eftersom, till exempel, druvodlare måste veta när de ska lägga ner vatten och näringsämnen när rötterna växer, " sa hon. "Men du kan inte riktigt mäta rottillväxt baserat på när löv växer. Och klimatförändringarna gör det svårare att gissa när rötter växer."

I vingårdarna, Forskare från Penn State begravde klara plaströr kallade minirhizotroner runt utvalda växter för att undersöka tidpunkten för druvrotproduktion. Forskningen sträckte sig över fem år i Fredonia, New York, och under en treårsperiod i Oakville, Kalifornien. Små kameror styrdes ner i rören, underjordiska, att dokumentera tillväxten av intilliggande rötter.

Klimatförändringens effekt på tundrabuskar kommer sannolikt inte att fånga uppmärksamheten hos vinentusiaster som är oroliga för den framtida tillväxten av deras favoritdruvor, men det är ändå viktigt, enligt Radville. Graminoid-växtsamhället som hon studerade på Grönland är lika viktigt för de renar och myskoxar som betar i stor utsträckning på det som druvorna Concord och Merlot är för vinkännare.

"Buskarna på tundran har betats av stora växtätare i tusentals år, men Penn State -forskning har visat att till följd av klimatförändringarna löv växer tidigare på året, " sa hon. "Men caribou vandrar igenom vid samma tidpunkt varje vår, och de föredrar och behöver de riktigt unga, ömma löv. Tidigare forskning visade att om bladen kommer ut för tidigt, sedan när caribou kommer dit är de mjuka bladen inte tillgängliga. Som ett resultat, djuren har färre ungar, och det påverkar cariboubefolkningen."

Vi börjar bara lära oss effekterna – subtila och inte så subtila – av uppvärmning i ekosystem som tundran och druvodlingsregioner, Radville tillade. "Konsekvenserna av frikopplingen av växttillväxt ovan och under jord kan vara betydande för noggrannheten i klimatförändringsmodeller för kolupptag. Just nu tar de inte hänsyn till att rötter och löv inte gör samma sak."