Træer reagerer hurtigt på klimaforandringerne

Forskerne har længe været mest optaget af, om træer og andre planter vil være i stand til at takle, at foråret begynder tidligere.

Men hvilken effekt vil det have om efteråret og vinteren, hvis klimaet bliver varmere?

Vi har gransket, hvad der sker med de mindre træer, når det bliver varmere, og lysforholdene ændrer sig.

Sådan forbereder træerne sig på den kommende kulde

Når nætterne bliver lange, og kulden sætter ind, går træerne i dvale – eller som det hedder på fagsprog, vinterhvile.

Når træerne går i dvale, har de allerede forberedt sig på næste vækstsæson. De har dannet vinterknopper, som springer ud og bliver til nye blade om foråret. Hvis du deler en vinterknop i to, kan du se bittesmå, grønne blade, som venter på, at det bliver forår.

Om efteråret forbereder træerne sig også på at overleve vinterens kulde.

De har suget så meget vand til sig som muligt og dannet en slags 'frostvæske', som forhindrer, at vandet fryser til is; præcis på samme måde, som når vi tilsætter frostvæske til motorens kølevæske.

Træernes frostvæske er meget sukkerholdig, men de danner også umættet fedt i membranerne, der omgiver cellerne.

Du har sikkert oplevet, at kold madolie ikke bliver hård på samme måde som for eksempel smør. Det er, fordi madolie indeholder mere umættet fedt.

Hvordan ved træerne, at vinteren er på vej?

Det betyder, at cellemembranerne med mere umættet fedt bliver mindre stive og skrøbelige, når det bliver rigtig koldt, og de kommer i kontakt med de takkede iskrystaller.

Nåleskoven i Sibirien og birketræerne Finnmarken kan overleve de strenge vintre i hviletilstand, men hvis frosten pludselig kommer snigende en kold nat i juni, så fryser og dør knopperne.

Det kan let gøre det af med de små planter, mens de voksne træer i bedste fald får en lidt svær og forsinket start på vækstsæsonen.

Den samme fare kan melde sig om efteråret; er træet lidt for sent ude med vinterforberedelserne, kan det risikere at fryse ihjel eller under alle omstændigheder blive sat tilbage.

Men hvordan ved træerne, at det er tid til at forberede sig på vinteren, og at vækstsæsonen er forbi?

Og hvilken effekt har klimaforandringerne med stigende temperaturer og kortere vintre på disse finjusterede mekanismer?

Træerne måler dagens længde

Allerede i 1950'erne forstod forskerne, at træerne bruger lyset til at afgøre, hvornår vækstsæsonen om efteråret er ved at være forbi. Samtidig med at dagene bliver kortere og nætterne længere, aftager væksten, vinterknopper bliver dannet, og træerne udvikler deres frostbeskyttelse.

Træerne er tilpasset deres hjemsteds klima, så træerne i nordlige egne reagerer hurtigere på kortere nætter end træerne i sydlige egne.

Det er tilpasninger, som de tager med sig, hvis de bliver flyttet, så frø fra træer fra nordlige egne vil resultere i træer, der afslutter vækstsæsonen tidligere end optimalt, hvis vi sår dem mere sydligt i landet.

Træer sydfra bliver lettere slået ihjel af frosten, fordi de ikke forstår, at de kortere nætter tidligt om efteråret betyder, at vinteren er på vej.

Man har desuden opdaget, at træerne ikke blot måler døgnets længde, men også hvilken slags lys de får. For der er stor forskel på ikke alene døgnlængden i henholdsvis syd og nord, men også de forskellige farver i lyset. Farverne i lyset varierer med årstiderne, og det skyldes en ændring af lysspredningen i atmosfæren i takt med Solens højde på himlen.

I 1980'erne opdagede forskerne, at nordlige træarter, i tillæg til dagslængden, bruger forholdet mellem rødt og mørkerødt lys til at afgøre, hvor nær vinteren er.

Vinterhvile og klimaforandringer

Klimaforandringerne har kun en lille effekt på dagslængden og det røde lys, så måske forstyrrer et varmt efterår og en kortere vinter ikke træernes vinterhvile?

Forskerne troede længe, at det forholdt sig så enkelt. Derfor fokuserede forskningen sig i stor grad på effekterne af et tidligt forår.

De seneste ti år har studier ved kontrollerede betingelser i drivhus imidlertid afsløret, at temperaturen også er med til at bestemme.

Selvom nattens længde er mest afgørende, spiller temperaturen også en rolle i at bestemme, hvor lang en nat der skal til, for at træerne forstår, at vinteren nærmer sig.

Men der findes faktisk træer, som næsten er helt ligeglade med natlængden! For eksempel er æble- og pæretræer kun optaget af, om temperaturen kommer ned under 12 grader.

De har ganske vist deres oprindelse længere sydpå og har ikke udviklet finmekanik baseret på lys, men det viste sig, at også gran, birk og asp kan lokkes til at vokse til længere, hvis det er varmt nok.

Terrassevarmer, solarielampe og træforskning

Det ønskede vi at teste i samarbejde med finske forskere og under mere naturlige forhold. Vi lod derfor små aspeplanter vokse under datastyrede terrassevarmere, som sikrede, at lufttemperaturen konstant var to grader varmere end den naturlige.

Desuden voksede en del af aspeplanterne under solarielamper med ultraviolet-B (UV-B) lys. På denne måde testede vi, om UV-B-delen af lyset, der varierer naturligt fra nord til syd og sæsonen igennem, også har en effekt på træernes vækstrytme.

De to ekstra varmegrader betød, at de små træer voksede i længere tid om efteråret, mens den yderligere UV-B modvirkede effekten af temperaturstigningen og den kortere sæson.

For at teste det yderligere plantede vi også aspeplanter i forskellige højdedrag i Guldbrandsdalen; fra cirka 200 meter til cirka 800 over havets overflade.

Lavere temperaturer og større UV-B-stråling

Når man bevæger sig fra bunden af dalen op ad fjeldet, synker temperaturen, mens UV-B-strålingen stiger.

Udover de naturlige klimatiske forskelle, monterede vi også plastik over enkelte planter, der frafilterede UV-B-strålingen.

Det nye eksperiment viste de samme resultater som de forrige: De unge træer voksede længere om efteråret, og når vi begrænsede UV-B-lyset, voksede planterne i endnu længere tid.

UV-B-effekten var størst, hvor der var mest UV-B-stråling; oppe ved 800 meter over havets overflade.

Man skulle tro, at træerne associerede UV-B med sommer og sol, men det forholder sig altså modsat.

Vi ved ikke med sikkerhed, hvorfor det er sådan, men måske forstår træerne, at kombinationen af mere UV-B og lavere temperaturer betyder, at de befinder sig højt over havets overflade, hvor frosten sætter tidligt ind.

Eller måske forstår de, at meget UV-B betyder meget sol og varme, som ofte bliver efterfulgt af tørke og dårlige vækstforhold?

Træerne husker 'barndommens' temperaturforhold

Forskerne troede længe, at tilpasningen til natlængden var en fastlagt og uforanderlig egenskab. Selvom vi kun ved lidt om hvilke gener, det drejer sig om, ved vi altså nu, at temperaturen og lyset har effekt på, hvilken natlængde betyder, at et træ forstår, at vinteren nærmer sig.

Ikke nok med det, norsk forskning fra de seneste 25 år har også vist, at grantræerne huske temperaturen fra dengang, frøet, som det voksede fra, blev dannet!

Hvis frøet blev til under kølige forhold, danner træet vinterknopper tidligere, end hvis det blev skabt under varmere forhold.

Om foråret springer knopperne tidligere ud på træet, som spirede fra frø, der blev dannet under kølige forhold.

Det er noget, som forskerne ved det tidligere institut for skovforskning ved Norsk institut for bioøkonomi (NIBIO) afslørede. Vi arbejder nu med NIBIO for at finde ud af, hvilken rolle temperaturen under dannelse af frøet spiller i adskillige geners aktivitet, og vi arbejder videre med at afsløre, hvordan det sker.

Hvor fleksibel er træernes klimatilpasning?

Alt i alt indikerer forsøgene, at træernes tilpasning er mere fleksibel og kan forekomme hurtigere, end man skulle tro.

Det handler naturligvis også om arv og miljø, men det går altså begge veje.

Generne har en effekt på træets respons på klimaet, og klimaet har en effekt på genernes aktivitet – både på kort sigt (i træet) og på langt sigt (i frøets hukommelse).

Vores nordlige træarter har altså udviklet robuste tilpasninger, så de kan stå de naturlige udfordringer og variationer godt imod.

Men det er straks en anden sag, hvilken effekt det vil have ved vedvarende mildere efterår og et ændret konkurrenceforhold mellem arterne.

Vi har kun skrabet i overfladen på træernes hemmeligheder om, hvordan de tilpasser sig klimaet, samt hvad der vil ske i fremtiden med et stadig varmere og vådere klima mod nord.

©forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark