Voit todella kuulla puun kuolevan.
Ei, se ei huuta tuskaa, kun denim-päällystetty puutyö pilkoo iloisesti rungonsa. Yhä yleistyneiden äärimmäisen kuivuuden ja kuumuuden aikana puun hitaasta kuivumisesta tulee kuitenkin kuultavaksi rungolle painetun mikrofonin kautta.
"Se kuulostaa vähän popcornin poppingilta - pieniltä halkeamilta ja popsilta", sanoo Princetonin yliopiston biologi William Anderegg.
Räjähtävää melua aiheuttava prosessi on yksi monista, joita tutkijat tutkivat ymmärtääkseen paremmin, miten puut reagoivat kuivuuteen ja kuumuuteen. Koska miljoonat puut häviävät, kun globaalit lämpötilat jatkavat nousevaa marssiaan, nämä tiedot voivat auttaa tutkijoita ennustamaan tarkemmin, mitkä puut ovat eniten vaarassa, mikä johtaa parempiin ilmastomalleihin ja metsien parempaan hallintaan kuivuuskaudella.
"Vain viime vuosikymmeninä aloimme nähdä paljon enemmän näistä laajalle levinneistä, kuivuusvetoisista puukuolleisuustapahtumista", sanoo Anderegg. "Tämä on saanut tutkijat tuntemaan paljon enemmän huolta yrittää selvittää mitä tapahtuu."
Joten mikä napsahtaa ja ponnahtaa? Äänet ovat seurausta epäonnistumisesta kasvien ksylemissä, putkien kimppuissa, jotka vetävät vettä ja ravinteita juurista raajoihin, samalla tavalla kuin valtimoiden täydentäminen ihmiskehossa hapettuneella verellä.
Kun kuiva on, puiden on imettävä kovemmin vettä vettäkseen maaperästä. Ja jos näiden putkien sisäinen jännitys saavuttaa tietyn pisteen, sivut antavat tietä, sallien pienten ilmakuplien muodostumisen.
Se, mitä tutkijoiden mikrofonit ottavat, ovat ilmakuplat, jotka “laajenevat voimakkaasti” soluihinsa saapuessaan, Anderegg sanoo.
Kuten ihmisen sydänkohtaus, nämä ilmakuplat estävät kasvin vetistä elämänvoimaa leviämästä kuiviin raajoihinsa. Mutta yhden suonen tukkeutuminen ei ole puun kuolemanpää, selittää Kalifornian yliopiston Riversiden ja Smithsonianin trooppisten tutkimuslaitosten ekologi Louis Santiago.
"Aivan kuten meillä on monia suoneita ja valtimoita, myös [kasveilla] on monia verisuonia", hän sanoo. ”Joten jos muutama kavitaatti kuivuu, se ei todennäköisesti ole iso juttu. Mutta jos yli puolet kavitaatiota tai enemmän, voisit olla menossa vaarallisille teille. "
Kuuntele räjähtäviä ääniä ilmakuplia, jotka murtautuvat punaisen seetrin, Juniperus virginiana, ksyleemin läpi. Luotto: Stefan Mayr, Innsbruckin yliopistoEmbolismin uskotaan olevan yksi tärkeimmistä puiden kuoleman syistä kuivissa olosuhteissa. Mutta kasveilla on erilaisia mukautuksia, jotka estävät niitä pääsemästä kriittiselle alueelle, sanoo Santiago. Tämä sopeutumiskyky on mitä tutkijat yrittävät edelleen kiusata selvittääkseen, miksi jotkut puut selviävät kuivuudesta paremmin kuin toiset.
Anderegg ja hänen kollegansa kokosivat kuvan puusta näistä mukautuksista 33 kuivuuden tutkimuksesta ympäri maailmaa ja tutkivat puiden 10 fysiologista ominaisuutta. Tutkimus, joka julkaistiin tällä viikolla julkaisussa Proceedings of the National Academy of Sciences, ehdottaa, että kuinka kasvit hallitsevat vettä, on kertominen tekijä selviytymisasteessa.
Osa tästä kiehuu puun putkien raa'alla lujuudella. Joillakin puilla, kuten Utahin katajalla, on paljon kestävämpi ksyleemi ja ne kestävät suurempia sisäisiä jännitteitä kuin toiset.
Toinen tärkeä tekijä on, kuinka puut tasapainottavat fotosynteesiä - ottaen hiilidioksidia sokerin tuottamiseksi - juomisen kanssa. Puiden hengittäessä hiilidioksidia, vesi haihtuu heidän lehtiensä huokosten kautta, nimeltään stomata. Kun vesi kuivuu, puut sulkevat huokoset estämään veden menetyksen. "Varovaisilla" puilla, jotka sammuttavat vatsansa nopeammin embolioiden alkamisen jälkeen, on yleensä parempi kuivuudessa, Anderegg sanoo.
Ennustevoimat näille tekijöille ovat kohtuulliset, mutta tämä ei ole välttämättä yllättävää, kun otetaan huomioon puiden monimuotoisuus ja ympäristö, jota ryhmä tutki. "Ekologia on meluisa maailma - tapahtuu paljon asioita", Anderegg sanoo. Kilpailu vedestä, maaperän tyypistä tai jopa kuivuuden ominaisuuksista voi kaikki mutata vesiä.
On myös monia muita mahdollisesti tärkeitä tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa puiden säilymiseen paikallisella tasolla, kuten juurten syvyys. Esimerkiksi pitkät juuret saattavat pystyä siemailla syvänmeren varastoista, jotka viipyvät itsepintaisten juurten ulottumattomissa.
Puut voivat myös käsitellä kuivempia olosuhteita kehittämällä vihreitä varret, sanoo Santiago. Kasvit menettävät usein lehtensä kuiviessaan, pysäyttäen fotosynteesin ja kasvun. Mutta vihreällä varrella ne voivat jatkaa fotosynteesiä jopa ilman lehtiä. Parkinsonia-suvun kukkivat puut, joita kutsutaan espanjankielisellä nimellä palo verde tai ”vihreät varret”, tunnetaan siitä, että ne ovat kehittäneet tämän tyyppisen sopeutumisen.
Mahdollisuus tarkasti ennustaa puiden maailmankuolleisuus on äärimmäisen tärkeää ilmastomalleille. Puut toimivat kuin ilmansuodattimet, vetäen alas noin neljäsosa hiilidioksidia käyttävistä ihmisistä pumppaa taivaalle ja varastoivat kyseisen hiilen paksuihin runkoihinsa ja rehevään lehdetään.
Mutta puut ovat vaikeuksissa. 2015 oli yli sadan vuoden kuumin vuosi - 39. peräkkäinen vuosi epätavallisen kuumien lämpötilojen suhteen. Viime vuosina kuivuus on kokenut osia Australiasta, Intiasta, Euroopasta, Yhdysvalloista ja muualta, ja niiden odotetaan yleistyvän ja vakavampia.
Yhdysvaltain metsähallinnon tutkimukset osoittavat, että pelkästään Kalifornian 12, 5 miljoonaa puuta kuoli yksin Kaliforniassa kuivuudesta vuonna 2014. Tällaiset menetykset ovat isku planeetalle, koska puiden kuollessa varastoitunut hiili pääsee takaisin ilmakehään. Julkaisu jatkaa kasvihuonekaasuihimme liittyviä ongelmia, aloittamalla lisää kuivuuksia ja lisää puiden kuolemia, jatkaen tappavaa jaksoa.
