Ett futuristiskt experiment som simulerar varmare miljöförhållanden har visat att torvmarksvegetation svarar på högre temperaturer med en tidigare och längre tillväxtperiod. En studie publicerad idag i Natur avslöjade att en ökning av värmen påskyndar vårens grönska i mogna träd, buskar och mossor och försenar höstens färgförändring.

De nya rönen, baserat på observationsdata som samlats in på en experimentell plats vid Department of Energy, kommer att förbättra prediktiva modeller för miljöförändringar och kan få konsekvenser för skogar runt om i världen.

"Det här är första gången vi har kunnat bekräfta vegetationens reaktion på detta temperaturintervall, som överstiger vad som finns i det historiska dokumentet, " sa medförfattare Andrew Richardson vid Northern Arizona University. "Vi förutsåg inte den stora roll som temperaturen spelar för att utöka växtaktiviteten på hösten."

Forskargruppen använde direkt observation och digital repetitionsfotografering för att mäta växtens grönhet under tre år vid studien Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments, ett unikt experiment i ekosystemskala som konstruerats och drivs av DOE:s Oak Ridge National Laboratory.

Tidigare studier baserade på historiska data indikerade att förkortad dagslängd var den primära drivkraften för höstförändringar i växter, med temperatur som har liten inverkan. Teamets experimentella studie fann, dock, att förhöjda temperaturer utlöser växtaktivitet även på hösten när exponeringen för solljus minskar. Växter i det varmaste av flera studieområden, uppvärmd 16,2 grader Fahrenheit över omgivningstemperaturen, förblev grön och funktionell upp till sex veckor längre. Den varmaste vegetationen förlorade också sitt vinterkylaskydd tidigare på våren, lämnar växter sårbara för blad- och stamskador under en sen vårfrost 2016.

Beläget i USDA Forest Service Marcell Experimental Forest i norra Minnesota, SPRUCE har 10 specialdesignade kapslingar inställda på fem olika temperaturer och två förhöjda nivåer av koldioxid. Webbplatsen ger forskare en plattform för att utforska effekterna av varmare luft och jord på en kolrik myr som domineras av svartgran och tamarackträd, buskar, och sphagnummossa. Liknande skogar är vanliga på nordliga breddgrader, täcker stora delar av Kanada, norra Europa och Ryssland.

"SPRUCE har gett oss möjligheten att få en rättvis glimt av alternativa miljöframtider som inte kan observeras genom historiska dokument, " sa ORNLs Paul Hanson, SPRUCE koordinator och medförfattare.

Kapslingarna på SPRUCE är utrustade med en rad instrument, inklusive högupplösta digitalkameror på PhenoCam Network som tar bilder av växterna var 30:e minut. Forskare vid Northern Arizona University extraherade det röda, grön, och blå färgkanalinformation från bilderna för att beräkna ett grönhetsindex. Dessa data jämfördes med observationer på plats som samlats in av ORNL-forskare, som visade att växter bladade ut och blommade tidigare på våren och tappade löven senare på hösten.

En förlängd växtsäsong kan påverka kolets kretslopp eftersom aktiva växter tar koldioxid från atmosfären för att underblåsa fotosyntesen. Pågående forskning kommer att kvantifiera sådana skillnader i kolanvändning.

"Dessa SPRUCE-resultat visar vikten av direkta experiment för att utöka vår förståelse av torvmarks kolcykelprocesser, " sa Hanson.