Zespół naukowców ze Skandynawii zbadał, w jaki sposób zmiany klimatu wpłyną na dostępność składników pokarmowych dla krzewów i uzyskał zaskakujący wynik.
Zmiany klimatu nie tylko powodują, że rośliny stają się cieplejsze. Flobert Ndah i współpracownicy z Danii i Finlandii zauważają, że rosnące temperatury mogą także zwiększać zawartość składników odżywczych w glebie i ograniczać dostęp światła słonecznego z powodu zwiększonego zachmurzenia. W pracy opublikowanej w Annals of Botany zespół bada, jak te zmiany mogą wpłynąć na roślinność subarktyki poprzez zmianę emisji biogennych lotnych związków organicznych (BVOC) i anatomii liści. Stwierdzono, że większa dostępność składników odżywczych może pomóc roślinom w lepszej ochronie przed stresem, zwłaszcza upałem i suszą.
Nasza planeta staje się coraz cieplejsza, ale wzrost temperatury jest zróżnicowany. Wzrost temperatury jest szczególnie dramatyczny w regionach arktycznych i subarktycznych. Podczas gdy wzrost temperatury powietrza powoduje zmiany we wzroście roślin i przesunięcia w ich zasięgu, zmiany temperatury gruntu mogą powodować zmiany w glebie. Cieplejsza gleba może mieć większą dostępność składników pokarmowych dzięki zwiększonemu tempu mineralizacji materii organicznej spowodowanemu przez ciepło. Ciepło może również spowodować odsłonięcie większej ilości gleby, ponieważ ustępuje lód, co prowadzi do wzrostu zachmurzenia spowodowanego cząsteczkami aerozolu uwalnianymi z powierzchni wolnej od lodu.
Te zmiany warunków będą prowadzić do zwiększonego stresu dla roślin, częściowo z powodu czynników abiotycznych, ponieważ dostosowują się one do zmieniającego się okresu wegetacyjnego i zróżnicowanych opadów, a także stresów biotycznych, na przykład zwiększonej aktywności roślinożerców. Rośliny mogą radzić sobie z niektórymi z tych stresów, wytwarzając biogenne lotne związki organiczne (BVOC). Przeprowadzono wiele eksperymentów, które wykazały, że wraz ze wzrostem temperatury wzrasta emisja BVOC. Jednak Ndah i jego współpracownicy nie widzieli tak wiele na temat wpływu zwiększonej dostępności składników odżywczych na emisję BVOC. Opublikowane wyniki są sprzeczne, więc botanicy postanowili sprawdzić, jak emisje BVOC z roślin arktycznych i subarktycznych reagują na zwiększoną dostępność składników odżywczych w glebie.
Przyjrzeli się także anatomii liści. Rośliny mogą bowiem zmieniać anatomię liści, aby poradzić sobie z nowymi warunkami. Jeśli jednak liście się zmieniają, to zmienia się także wydzielana przez nie ilość BVOC.
Zespół wykorzystał subarktyczne wrzosowisko tundrowe w Abisko, w północnej Szwecji. Jest to miejsce, w którym od trzydziestu lat prowadzi się eksperymenty klimatyczne. Przebadano tam trzy subarktyczne gatunki karłowatych krzewów: Empetrum hermaphroditum, Cassiope tetragona i Betula nana. Zespół przygotował sześć wariantów: kontrola, ocieplenie, zacienienie, nawożenie (zwiększona dostępność składników pokarmowych), nawożenie + ocieplenie oraz nawożenie + zacienienie. Każdy z tych zabiegów powtórzono sześciokrotnie, uzyskując trzydzieści sześć poletek o wymiarach 120 × 120 cm.
Cieplejsze poletka znajdowały się pod otwartymi namiotami z folii polietylenowej, które podnosiły temperaturę powietrza o 3-4°C. W celu zacienienia poletek użyto namiotów z tkaniny hessianowej symulujących zwiększone zachmurzenie, co spowodowało zmniejszenie ilości światła słonecznego o około 50%.
W sierpniu, w dwóch trzecich okresu wegetacji, naukowcy odizolowali rośliny w workach, aby pobrać próbki powietrza wokół nich na obecność BVOCs, bez ryzyka przedostania się niepożądanych związków z innych miejsc próbki. Nieco później zebrali w pełni rozwinięte liście do mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej.
Wyniki były zaskakujące, piszą Ndah i współpracownicy w swoim artykule.
"W przeciwieństwie do naszych oczekiwań, zwiększona dostępność składników pokarmowych nie zmniejszyła emisji BVOC, ale zwiększyła emisję monoterpenów z B. nana i miała tendencję do zwiększania emisji natlenionych monoterpenów i seskwiterpenów z C. tetragona. W próbach przeprowadzonych w tym samym miejscu 5 lat wcześniej, 18 lat od rozpoczęcia eksperymentu, Rinnan i in. (2011) stwierdzili, że nawożenie nie spowodowało statystycznie istotnych zmian w emisji BVOC z tych samych krzewów. Valolahti i in. (2015) stwierdzili, że na emisje terpenoidów na poziomie ekosystemu z subarktycznej tundry zdominowanej przez krzewy karłowate nie miało wpływu dodawanie ściółki zwiększające dostępność składników pokarmowych po 11 i 13 latach manipulacji eksperymentalnych, ale dodawanie ściółki zwiększyło emisje BVOC z zabiegów ocieplających. Reakcje zaobserwowane w tym badaniu sugerują, że ponad dwie dekady zwiększonej dostępności składników pokarmowych zaczynają wpływać na emisję BVOC przez poszczególne gatunki krzewów karłowatych, co podkreśla znaczenie długoterminowych eksperymentów."
Wyniki badań zespołu pokazują, że zwiększona dostępność składników odżywczych może pomóc subarktycznym krzewom rozwinąć większą odporność na stresy biotyczne i abiotyczne. Aby jednak tak się stało, muszą one mieć możliwość fotosyntezy w celu wytworzenia tych związków. Zwiększone zachmurzenie ma negatywny wpływ na rośliny, ponieważ ogranicza możliwości fotosyntezy. Przyszłość sztuki będzie więc kształtowana przez interakcje między ciepłem, składnikami odżywczymi i zachmurzeniem.
Źródło:
Ndah, F., Valolahti, H., Schollert, M., Michelsen, A., Rinnan, R. i Kivimäenpää, M. (2022) "Influence of increased nutrient availability on biogenic volatile organic compound (BVOC) emissions and leaf anatomy of subarctic dwarf shrubs under climate warming and increased cloudiness," Annals of Botany, 129(4), https://doi.org/10.1093/aob/mcac004
businews.plitnews24.pl
itlife.pl
ofio.pl
dziennikpolski24.pl
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz
Uwaga: tylko uczestnik tego bloga może przesyłać komentarze.