Hur anpassar sig träd till effekterna av den globala uppvärmningen? EPFL-forskare har studerat hur bok- och granar – två av de vanligaste växtarterna i Europa – reagerar på växlande temperaturer. Och de upptäckte att mängden fukt i luften spelar en avgörande roll.

Stigande temperaturer, allt intensivare nederbörd och längre perioder av torka är några av de kända effekterna av klimatförändringar. Men hur reagerar träd på dem? Att få reda på, ett team av forskare från EPFL och det schweiziska federala institutet för skog, Snow and Landscape Research (WSL) studerade två av de vanligaste växtarterna som finns i Schweiz och resten av Europa:bok och gran. Studien, som nyligen publicerades i Global förändringsbiologi , visade att varje art reagerar olika, där mängden fukt i luften spelar en större roll än man tidigare trott.

"För att ta reda på hur skogar kan se ut i framtiden, vi måste förstå hur varje växtart kommer att reagera på klimatförändringar, " förklarar Constant Signarbieux, vetenskapsmannen som ansvarar för studien, som genomfördes vid EPFL:s ekologiska systemlaboratorium (ECOS).

Forskarna observerade fem till sju år gamla plantor av de två arterna i fyra år, från 2012 till 2015. Plantorna samlades in vid Col du Marchairuz i Jurabergen under de kallare månaderna, och planterades sedan om på tre platser på olika höjder:i den lilla byn St-Georges (vid 1, 010 meter), i Vallon Arboretum i Aubonne (på 570 meter), och på grunderna för den EPFL-drivna Fondation des Bois Chamblard vid Genèvesjöns strand (395 meter). En fjärde grupp av plantor hölls på sin ursprungliga höjd av 1, 350 meter och används som kontrollgrupp.

"Att transplantera dessa unga träd på lägre höjder innebar att vi kunde simulera effekten av en genomsnittlig temperaturökning på mellan 1 och 6°C, i linje med vad som förväntas inträffa mellan nu och 2100 baserat på ett antal klimatförändringsscenarier, " förklarar Signarbieux.

Till bok eller inte till bok?

Genom att regelbundet mäta varje träds stam och fyra huvudgrenar, forskarna kunde uppskatta trädens biomassa. De märkte att temperaturstegringen förlängde växtsäsongen – perioden från det att de första nya bladen eller barrarna dyker upp på våren tills de gulnar på hösten – på liknande sätt för varje art. Dock, de två arterna uppvisade mycket olika biomassatillväxt. Bokträden klarade sig bra av de stigande temperaturerna, blomstrar snabbt och blir lättare att vänja sig vid de varmare temperaturerna än granarna. "Granar är en mer konservativ art och anpassar sig kanske långsammare, " säger forskaren. "Detta kan få en omedelbar inverkan på våra skogar, eftersom bokträd är mer benägna att dominera framöver."

Forskarna stannade inte där. De ville lära sig mer om varför de två arterna växte i olika takt – och anledningen kom som en ganska överraskning. Deras analyser visade att det inte hade något att göra med varken fotosyntes eller mängden vatten i marken. Istället, allt berodde på ångtrycksunderskottet (VPD) – skillnaden mellan mängden fukt i luften och den maximala mängden fukt som luften potentiellt kan hålla vid en given temperatur. Detta ger en indikation på hur torr luften är och hur mycket tryck växtens vattensystem är under som ett resultat.

Allt handlar om sug

En växts blad innehåller mikroskopiska porer, kallas stomata, som reglerar hur gaser rör sig mellan löven och atmosfären. "Växter använder dessa stomata för att absorbera CO2 från luften genom diffusion, " förklarar Signarbieux. "När porerna öppnas för att släppa in gasen, vatten rinner ut ur löven samtidigt. Denna process är känd som transpiration och uppstår eftersom det alltid finns mer fukt i växten än i luften. Det är det som skapar suget som drar vatten och sav från jorden genom rötterna, upp på stjälken och in i löven."

Ju torrare luften är, ju högre VPD och desto större blir sugeffekten. När det finns flera dagar i följd med hög VPD – en allt vanligare händelse på grund av klimatförändringar – utsätts växter för allt större påfrestningar. Men olika växter reagerar på olika sätt, som visas av de två studerade arterna. Redan innan det inte finns något vatten kvar i marken, granar stänger sina stomata för att förhindra ytterligare hydrisk stress. Bokträd, dock, är mer toleranta mot denna typ av stress och väntar längre innan de stänger sina stomata, vilket gör att de kan fortsätta att ta upp CO2 och därför fortsätta växa. Detta ger dem en konkurrensfördel gentemot granarna.

Förr, genomsnittliga säsongs- eller årstemperaturer och nederbörd användes för att analysera växternas reaktioner på sin miljö. Men bara dessa faktorer förklarar inte varför bok- och granträden växer i så olika takt. Det som gör denna studie verkligt originell och banbrytande är att forskarna tog hänsyn till en annan variabel som ofta förbises:antalet timmar under vilka VPD var över en viss kritisk nivå, vilket tyder på att anläggningen upplevde exceptionellt torra förhållanden. Biologerna avser nu att utöka sin forskning till andra arter, i hopp om att skapa en grafisk representation av hur Europas skogar kommer att se ut i framtiden – och hjälpa till att se till att de förvaltas och används på ett hållbart sätt.