قد تحتوي أنسجة الأشجار الحية على أسرار لماذا يتعافى البعض بعد الجفاف ويموت البعض الآخر. لكن تقييم تلك الأنسجة صعب في الغابات الناضجة. بعد كل شيء ، لا يمكن للأشجار البالغة من العمر 90 عامًا السفر إلى المختبر لإجراء فحص التصوير. لذا فإن معظم الدراسات حول تأثيرات الجفاف على النباتات تتم في المختبر وعلى الأشجار الأصغر سنًا – أو عن طريق اقتلاع قلب الأشجار الناضجة.
توصلت باربرا بيكيرشر ، عالمة الفسيولوجيا البيئية بجامعة إنسبروك في النمسا ، وزملاؤها إلى نهج مختلف: لقد أحضروا المختبر إلى الأشجار.
في غابة كرانزبرغ خارج ميونيخ ، جهز الفريق منصات من أشجار التنوب والزان الناضجة بأجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية وعرة ومقاومة للماء. كانت بعض الأجنحة مغطاة بالأسطح لمنع أمطار الصيف ، مما أدى إلى حدوث جفاف اصطناعي.
كشفت خمس سنوات من المراقبة أن الزان (فاجوس سيلفاتيكا) نكون أكثر مقاومة للجفاف من الراتينجية (Picea abies) ، ذكر الفريق في ديسمبر بيولوجيا النبات. وأوضح الخوض في الآليات الأساسية هذا الاختلاف.
أنتجت الأشجار المجهدة بالجفاف إشارات فوق صوتية أكثر من الأشجار المعرضة لأمطار الصيف. كانت تلك الموجات الصوتية الخافتة ترتد من فقاعات هواء تسمى انسدادًا عميقًا داخل الأوعية الدموية للأشجار. التوتر السطحي يحافظ على حركة الماء من خلال آلاف الأوعية الصغيرة للشجرة – يؤدي التبخر من المسام في الأوراق إلى دفع الماء إلى أعلى الجذع (SN: 9/6/22). ولكن إذا كان هناك ماء غير كافٍ في التربة ، فإن هذا السحب لأعلى يمكن أن يولد انسدادًا يسد الأوعية. في التجارب ، كانت الراتينجية تتأرجح أكثر بكثير من خشب الزان ، مما يشير إلى أن لديها انسدادات أكثر بكثير.
هذا على الرغم من حقيقة أن خشب الزان يبدو أقل تحفظًا في إدارته للمياه ، على الأقل فوق الأرض. يمكن للأشجار أن تمنع الانسداد عن طريق إغلاق المسام الموجودة على أوراقها ، ولكن هناك مقايضة. يؤدي القيام بذلك إلى قطع إمداد ثاني أكسيد الكربون الذي يحرك عملية التمثيل الضوئي ، مما يجعل الكربوهيدرات والسكريات التي تحتاجها الأشجار للعيش والنمو. في الظروف الجافة ، تواجه الأشجار خيارًا مستحيلاً “بين الجوع والموت من العطش” ، كما يقول بيكيرشر.
عانى الزان من انسدادات أقل من شجرة التنوب ، على الرغم من أنها أبقت مسامها مفتوحة لفترة أطول من الصنوبريات. ربما يرجع ذلك إلى أن جذور الزان تمتد إلى تربة أعمق وأكثر رطوبة بالإضافة إلى احتياطيات مياه أكثر قوة ، كما يقول بيكيرشر. تشير مجموعة أخرى من التجارب بعد أن خفف الباحثون من الجفاف إلى أن هذا هو الحال.
في نهاية التجربة ، قام الفريق بنقع التربة. تعافت جميع الأشجار جيدًا وفقًا لمعظم المقاييس: معدلات التمثيل الضوئي في الأشجار الجافة سابقًا التي تم التقاطها وفقًا لمعدلات الأشجار في مجموعات التحكم والانسدادات المملوءة بالماء.
ولكن عندما قاس بيكيرشر مقاومة الأشجار للتيار الكهربائي ، وهو مؤشر على مستويات الرطوبة في أعماق جذوع الأشجار ، كانت احتياطيات المياه في التنوب لا تزال مستنفدة. موسم واحد من الأمطار لم يكن كافياً لمساعدة هذه الأشجار على التعافي بشكل كامل. من غير الواضح ما إذا كانت أشجار التنوب يمكنها تجديد احتياطياتها بعد الجفاف الطويل أو المدة التي قد يستغرقها ذلك.
الأنواع التي يمكنها تحمل ظروف الجفاف والتعافي بسرعة أكبر قد تصبح أكثر اكتظاظًا بالسكان في الغابات المستقبلية يتسبب تغير المناخ في زيادة تواتر حالات الجفاف ومكثفة (SN: 3/10/22). وهذا يعني أن تركيبات الأشجار التي تشكل غابات العالم المعتدلة يمكن أن تتغير مع ارتفاع درجة حرارة المناخ ، مع عواقب غير مؤكدة على النباتات والحيوانات الأخرى في هذه النظم البيئية.
يخطط Beikircher لاختبار ما إذا كانت غابة أكثر تنوعًا يمكن أن تساعد الأنواع الحساسة للجفاف مثل شجرة التنوب على البقاء. وتقول إن أشجار الزان العميقة الجذور التي تتخللها الراتينجية قد تساعد في زيادة الرطوبة في المستويات العليا للتربة عن طريق امتصاص الماء حتى تصل جذور التنوب.
