Mångfald är styrka, även bland skogar. I ett papper publicerat i Natur , forskare under ledning av University of Utah -biologen William Anderegg rapporterar att skogar med träd som använder en stor mångfald av egenskaper relaterade till vattenanvändning drabbas mindre av torka. Resultaten, som expanderar på tidigare arbete som tittade på enskilda trädslagers motståndskraft baserat på hydrauliska egenskaper, leda till nya forskningsinstruktioner om skogens motståndskraft och informera skogsförvaltare som arbetar med att bygga om skogar efter avverkning eller skogsbrand.

Förvånande, säger Anderegg, en skogs hydrauliska mångfald är den dominerande förutsägaren för hur väl den kan hantera en torka.

"Vi förväntade oss att hydrauliska egenskaper borde ha betydelse, " han säger, "men vi blev förvånade över att andra egenskaper som många inom det vetenskapliga samfundet har fokuserat på inte alls var mycket förklarande eller förutsägande."

Saknar skogen för träden

Anderegg är en veteranforskare av hur torka påverkar träd, med särskild uppmärksamhet på den tid det tar för skogar att återhämta sig efter torka. Tillsammans med andra inom sitt område, han har också tittat på hur hydrauliska egenskaper påverkar enskilda trädslagers chanser att överleva i en torka. Hydrauliska egenskaper är kopplade till hur ett träd förflyttar vatten genom organismen - och hur mycket torkstress de kan ta innan systemet börjar bryta ner.

Men torka, när de slår till, gå inte efter enskilda träd - de påverkar hela ekosystem.

"Det som är annorlunda med den här studien är att den nu tittar på hela skogen, "Säger Anderegg.

Torka kan inte röra detta

Anderegg och hans kollegor, inklusive medarbetare från Stanford University, Princeton University och University of California, Davis, sammanställt data från 40 skogsområden runt om i världen. Webbplatserna är utrustade med instrument som kallas flödestorn som mäter kolflöden, vatten och energi från en skog. De är också utrustade med miljösensorer, inklusive jordfuktighetssensorer, att ta fram en bild av hur mycket vatten som rör sig in och ut från platsen.

De kopplade dessa uppgifter med vad som var känt om trädarterna som finns på varje plats, och de kända hydrauliska egenskaperna associerade med dessa arter. Icke-hydrauliska egenskaper skulle vara saker som trätäthet eller bladyta dividerat med lövmassa. Men hydrauliska egenskaper inkluderar den hydrauliska säkerhetsmarginalen, skillnaden mellan mängden vattenrörelse trädet tillåter under torra förhållanden och den absoluta minsta vattenmängden - den punkt då trädets hydraulik börjar stänga av.

Skogar med en större mångfald av hydrauliska egenskaper hos dess trädslag visade mindre nedgång i skogsfunktionen (mätt med flöden av vatten och energi och jordfuktighet) än mindre varierade skogar. Satellitdata över tempererade skogar över hela världen bekräftade deras fynd - torka har bara inte samma effekt på hydrauliskt olika skogar som på andra.

"Arten som finns och de hydrauliska egenskaper de har verkar vara viktigast för att förutsäga motståndskraft mot torka i ekosystemskala, "Säger Anderegg.

Så, hur ser en skog med hydraulisk mångfald ut? Först, betrakta det motsatta - ett ekosystem med bara en sorts träd. Bild, till exempel, en julgransgård. Varje träd är exakt samma art. Mångfalden blir inte mindre än så.

Men en mångsidig skog, Anderegg säger, "kommer att ha många olika typer av träd - barrträd och angiosperm, torktolerant och intolerant virke, och kanske olika rotdjup. Det kommer att innebära en viss mångfald i vattenkällan. Dessa saker är svåra att studera och mäta direkt. "

Teamet ser flera framtida vägar för att fortsätta denna forskning.

"Vi vill förstå vad som är den detaljerade fysiologin bakom denna motståndskraft, "Säger Anderegg." Vilka är de specifika egenskaperna, antingen av olika arter eller olika populationer, som ger dig motståndskraft mot framtida klimat? "

"Supercharged brandväder"

Forskarna tittade inte specifikt på sambandet mellan hydrauliska egenskaper, torka, och brandförhållanden, men en sommar i västra USA i brand och den resulterande röken som sprider sig över landet väcker frågan.

"Mer mångfald i ett landskap kommer att hjälpa en skog att vara mer motståndskraftig mot eld, "Säger Anderegg. Samma klimatförhållanden som ligger till grund för torka - tidig snösmältning och varma sommartemperaturer, till exempel - ligger också till grund för farliga brandsäsonger.

"Det torkar ut bränslet i tomten, "Säger Anderegg, "och skapar överladdat brandväder."

Så vad kan skogsförvaltare göra för att förbättra mångfalden och motståndskraften? Möjligheter kan komma efter trauman i ekosystemet, till exempel avverkning eller löpeld. "När vi loggar en skog eller en brand kommer igenom, "Säger Anderegg, "vi tänker ibland på att plantera en enda art. Vi borde tänka på de bästa blandningarna av flera arter för motståndskraft."