For treaktige planter som denne rhododendronen er tidspunktet for vårblader en balanse mellom å maksimere vekstsesongene og å unngå sen frost. Richard Primack, CC BY-ND

Værmønstre over hele USA har føltes som en berg-og-dal-bane-tur de siste månedene. Desember og januar var betydelig varmere enn gjennomsnittet mange steder, etterfulgt av februar intens kaldbølge og en dramatisk oppvarming.

Hvis du noen gang har sett syrinbusker knust av snøfår og deretter spirende på en varm dag bare noen få uker senere, kan du lure på hvordan planter tåler slike ekstremer. jeg studerer hvordan klimaendringer påvirker tidspunktet for sesongmessige hendelser i livssyklusene til planter, fugler og insekter i Massachusetts, så jeg vet at arter har utviklet seg her for å håndtere New Englands berømte foranderlige vær. Men et oppvarmingsklima forstyrrer værmønsteret og tester evnen til mange arter til å tilpasse seg.

Tåler kulde

På brutale vinterdager når temperaturen er langt under frysepunktet, dyr ligger i dvale under jorden eller klynker seg på beskyttede steder. Men trær og busker må sitte der og ta det. Vevet i koffertene, grenene og røttene lever. Hvordan overlever de den iskalde kulden?

Om høsten starter treaktige planter i mange deler av Nord-Amerika forbereder seg på vinteren. Når bladene deres skifter farge og faller, begynner kvistene, grenene og koffertene å miste vann. Som et resultat inneholder cellene høyere konsentrasjoner av sukker, salter og organiske forbindelser.

Dette senker frysepunktet til cellene og vevet, og lar dem overleve temperaturer langt under det vanlige frysepunktet for vann. Trikset har imidlertid sine grenser, så ekstreme kalde hendelser kan fortsatt drepe visse planter.

Tre- og buskerøtter forblir stort sett uendrede og inaktive om vinteren, og stoler på isolasjon fra snø og jord for beskyttelse. For det meste holder temperaturen på jorden rundt røttene seg ved eller over frysepunktet. Jord, fallne blader og vedvarende snølag isolerer bakken over røttene og forhindrer at den mister varmen.

Den overraskende faren for vårfrost

Etter at planter stoisk tåler kalde vintre, gir tidlig vår nye farer. Planter må løpe ut så tidlig som mulig om våren for å dra full nytte av vekstsesongen. Men dette innebærer å pumpe vann i bladene som utvikler seg, noe som reduserer konsentrasjonen av sukker, salter og organiske forbindelser i vevet og fjerner vinterbeskyttelsen mot kulde.

Hver art har en karakteristisk utblåsningstid. Tidlige bladrike arter som blåbær og pil er gamblere i planteriket. Senere arter, som eik og furu, er de forsiktige og konservative typene. For enhver art er det en risiko å bla ut for tidlig fordi frost kan skade eller drepe unge blader.

Blomster er også sårbare for uforutsigbare vårfrost fordi de inneholder mye vann. Hvis blomster av frukttrær, som epler, blir drept av frost, vil ikke trærne produsere frukt senere på sommeren. Sent frost kan også forårsake skuffende korte blomstringssesonger for tidligblomstrende prydplanter som forsythias og magnolias.

Plantevekkere

For å beskytte mot frost og fremdeles dra nytte av hele vekstsesongen har trær og busker utviklet tre måter å vite når det er på tide å begynne å vokse om våren.

For det første har planter vinterkjølingskrav: De holder på vinterdvalen til de har blitt utsatt for et visst antall kalde vinterdager. Dette trekket hjelper dem med å unngå blader eller blomstring i unormalt varme perioder i vinteren.

For det andre har planter også krav til våroppvarming som fremmer vekst etter at de opplever et visst antall varme dager hver vår. Denne funksjonen hjelper dem å begynne å vokse så snart den er varm nok.

For det tredje har noen planter også en daglengde respons, noe som betyr at de reagerer på hvor lang tid de blir utsatt for lys i løpet av en 24-timers periode. Dette forbereder dem til å løpe ut når dagene blir lengre og varmere om våren. Bøketrær har både et oppvarmingskrav og en fotoperiodrespons, men temperaturbehovet er mye sterkere, så de kommer i gang etter bare noen få varme dager sent på våren.

Interessant nok er nordamerikanske trær som rød lønn og svart bjørk mer forsiktige og konservative enn europeiske og østasiatiske trær. Været i Øst-Nord-Amerika er mer variabelt, og trusselen om sen vårfrost er høyere her enn i disse regionene. Som et resultat har nordamerikanske trær utviklet seg til å løpe ut noen uker senere enn sammenlignbare trær fra Europa og Øst-Asia.

Klimaendringer krypter signalene

Planter er sterkt tilpasset temperatursignaler, så oppvarming drevet av klimaendringer gjør det vanskeligere for mange arter å tåle vinterkulde og vårfrost. Ettersom vårtemperaturen blir varmere enn tidligere, kan trær som epler og pærer svare ved å løpe ut og blomstre flere uker tidligere enn normalt. Dette kan øke sårbarheten for sen frost.

Bladene på dette kirsebærtreet har fått skade fra sen frost. Richard Primack, CC BY-ND

Slike sene frost er blir mer vanlig fordi klimaendringene destabiliserer jetstrømmenog førte til at den dyppet mye lenger sør, og brakte uvanlig kaldt vær.

I 2007, en usedvanlig varm periode i mars utløste trær til å løpe ut over det østlige og sentrale USA. En hard frost i april drepte deretter de unge bladene og blomstene av eik, hickories og andre treslag. Trærne var i stand til å produsere en ny avling av blader, men klarte ikke helt å erstatte bladene de hadde mistet, noe som sannsynligvis hindret veksten deres for det året.

Insekt skadedyr utgjør også en økende trussel mot planter. Tøft vintervær holder sjakk på mange insekter som finnes i nordlige klima, for eksempel hemlock ull adelgids og smaragd askeborere. Når vintrene blir mildere, er det mer sannsynlig at disse insektene overlever, beveger seg lenger nordover, forårsaker store utbrudd og skader trær.

Varmere vintre fører også til flere dager når bakken er bar. Kaldesnaps som oppstår når det ikke er noe isolerende lag med snø frys jorda og drep røttene. Tre- og buskgrener dør da tilbake fordi de skadede røttene ikke kan levere nok vann og næringsstoffer. I ekstreme tilfeller kan plantene dø.

US Department of Agriculture's Plant Hardiness Zone Map viser at disse sonene - områder der ulike plantearter mest sannsynlig vil trives - skifter nordover når klimaendringene varmer USA.

{vembed Y = 4pSYC8g5oVM}

I løpet av de kommende tiårene vil mange kaldelskende treslag som gran og gran bli mindre rikelig når de ikke er i stand til å håndtere nye utfordringer knyttet til et varmere klima. I det nordøstlige USA vil innfødte arter som sukker lønn og bøk gradvis bli erstattet av innfødte arter fra lenger sør, som eik og hickories. Og ikke-arter, som Norge lønn, utnytter disse forstyrrelsene for å spre seg i skog fra veikanter og nabolag.

Lignende skift skjer mange steder når klimaendringene endrer signalene plantene stoler på for å markere de skiftende årstidene.

Om forfatteren

Richard B. Primack, professor i biologi, Boston University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

ing