For træagtige planter som denne rhododendron er timingen af ​​forårsløv en balance mellem at maksimere deres vækstsæsoner og undgå sene frost. Richard Primack, CC BY-ND

Vejrmønstre overalt i USA har føltes som en rutsjebane i de sidste mange måneder. December og januar var betydeligt varmere end gennemsnittet mange steder efterfulgt af februar intens koldbølge og en dramatisk opvarmning.

Hvis du nogensinde har set lilla buske knust af snedrivere og derefter spirer på en varm dag blot et par uger senere, kan du undre dig over, hvordan planter tåler sådanne ekstremer. jeg læser hvordan klimaændringer påvirker timingen af ​​sæsonbetingede begivenheder i livscyklussen for planter, fugle og insekter i Massachusetts, så jeg ved, at arter har udviklet sig her til at håndtere New Englands berømte omskiftelige vejr. Men et opvarmningsklima forstyrrer vejrmønstre og tester evnen hos mange arter til at tilpasse sig.

Tolererer kulde

På brutale vinterdage, hvor temperaturen er langt under frysepunktet, dyr dvale under jorden eller klynge sig på beskyttede steder. Men træer og buske skal sidde der og tage det. Vævet i deres kufferter, grene og rødder lever. Hvordan overlever de den iskolde kulde?

Om efteråret starter træagtige planter i mange dele af Nordamerika forbereder sig på vinteren. Når deres blade skifter farve og falder, begynder deres kviste, grene og kufferter at miste vand. Som et resultat indeholder deres celler højere koncentrationer af sukker, salte og organiske forbindelser.

Dette sænker frysepunktet for celler og væv og giver dem mulighed for at overleve temperaturer langt under vandets normale frysepunkt. Tricket har dog sine grænser, så ekstreme kolde begivenheder kan stadig dræbe visse planter.

Træ- og buskrødder forbliver stort set uændrede og inaktive om vinteren og er afhængige af isolering fra sne og jord for beskyttelse. For det meste forbliver temperaturen på jorden omkring rødderne ved eller over frysepunktet. Jord, faldne blade og vedvarende snelag isolerer jorden over rødderne og forhindrer det i at miste varme.

Den overraskende fare for forårsfrost

Efter at planter stoisk modstår kolde vintre, medfører det tidlige forår nye farer. Planter skal løbe ud så tidligt som muligt om foråret for at drage fuld fordel af vækstsæsonen. Men dette indebærer at pumpe vand ind i deres udviklende blade, hvilket reducerer koncentrationen af ​​sukker, salte og organiske forbindelser i deres væv og fjerner deres vinterbeskyttelse mod kulde.

Hver art har en karakteristisk udløbstid. Tidlige blade arter som blåbær og pil er planterne i planteriget. Senere arter, som eg og fyr, er de forsigtige og konservative typer. For enhver art er forladning for tidligt en risiko, fordi sene frost kan beskadige eller dræbe unge blade.

Blomster er også sårbare over for uforudsigelige forårsfroste, fordi de indeholder masser af vand. Hvis blomsterne på frugttræer, såsom æbler, dræbes af frost, producerer træerne ikke frugt senere på sommeren. Sent frost kan også forårsage skuffende korte blomstringsæsoner for tidligt blomstrende prydplanter såsom forsythias og magnolias.

Plant vågneopkald

For at beskytte mod frost og stadig drage fordel af hele vækstsæsonen har træer og buske udviklet tre måder at vide, hvornår det er tid til at begynde at vokse om foråret.

For det første har planter vinterkølingskrav: De holder på vinterdvalen, indtil de har været udsat for et bestemt antal kolde vinterdage. Dette træk hjælper dem med at undgå at bladre eller blomstre i unormalt varme perioder midt om vinteren.

For det andet har planter også krav til opvarmning af foråret, der fremmer vækst, efter at de oplever et bestemt antal varme dage hvert forår. Denne funktion hjælper dem med at begynde at vokse, så snart den er varm nok.

For det tredje har nogle planter også en lysperiode svar, hvilket betyder, at de reagerer på den tid, de udsættes for lys i en 24-timers periode. Dette forbereder dem til at løbe ud, når dagene bliver længere og varmere om foråret. Bøgetræer har både et opvarmningskrav og en fotoperioderespons, men temperaturbehovet er meget stærkere, så de kommer i gang efter blot et par varme dage i det sene forår.

Interessant nok er nordamerikanske træer som rød ahorn og sort birk mere forsigtige og konservative end europæiske og østasiatiske træer. Vejret i det østlige Nordamerika er mere varierende, og truslen om sene forårsfrost er højere her end i disse regioner. Som et resultat har nordamerikanske træer udviklet sig til at løbe ud et par uger senere end sammenlignelige træer fra Europa og Østasien.

Klimaændringer forvrænger signalerne

Planter er meget tilpasset temperatursignaler, så opvarmning drevet af klimaforandringer gør det sværere for mange arter at modstå vinterkulde og forårsfrost. Da foråret temperaturer bliver varmere end tidligere, kan træer som æbler og pærer reagere ved at bladre ud og blomstre flere uger tidligere end normalt. Dette kan øge deres sårbarhed over for sen frost.

Bladene på dette kirsebærtræ har lidt skade på grund af sen frost. Richard Primack, CC BY-ND

Sådanne sene frost er bliver mere almindelig fordi klimaændringer destabiliserer jetstrømmen, hvilket får det til at dyppe meget længere sydpå og bringe udbrud af usædvanligt koldt vejr.

I 2007, en usædvanlig varm periode i marts udløste træer til at løbe ud over det østlige og centrale USA. En hård frost i april dræbte derefter de unge blade og blomster af egetræer, hickories og andre træarter. Træerne var i stand til at producere en anden afgrøde af blade, men kunne ikke fuldt ud erstatte de blade, de havde mistet, hvilket sandsynligvis forhindrede deres vækst i det år.

Insekt skadedyr udgør også en stigende trussel mod planter. Hårdt vintervejr holder i skak mange insekter, der findes i det nordlige klima, såsom hemlock uldne adelgids , smaragd askeborere. Når vintrene bliver mildere, er disse insekter mere tilbøjelige til at overleve, bevæge sig længere mod nord, forårsage større udbrud og beskadige træer.

Varmere vintre fører også til flere dage, når jorden er bar. Kolde snaps, der opstår, når der ikke er noget isolerende lag af sne, kan frys jorden og dræb rødderne. Træ- og buskgrene dør derefter tilbage, fordi de beskadigede rødder ikke kan levere nok vand og næringsstoffer. I ekstreme tilfælde kan planterne dø.

US Department of Agriculture's Zone Hardiness Zone Map viser, at disse zoner - områder, hvor forskellige plantearter mest sandsynligt trives - skifter mod nord, når klimaforandringerne varmer USA

{vembed Y=4pSYC8g5oVM}

I de kommende årtier vil mange kolde elskende træarter som gran og gran blive mindre rigelige, når de ikke er i stand til at håndtere nye udfordringer forbundet med et varmere klima. I det nordøstlige USA vil indfødte arter som sukker ahorn og bøg gradvis blive erstattet af indfødte arter fra længere sydpå, såsom egetræer og hickories. Og ikke-arter, som f.eks Norge ahorn, drager fordel af disse forstyrrelser for at sprede sig i skove fra vejkanter og kvarterer.

Lignende skift sker mange steder, da klimaændringerne ændrer de signaler, planterne er afhængige af for at markere de skiftende årstider.

Om forfatteren

Richard B. Primack, professor i biologi, Boston University

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

ING