Naukowcy się pomylili? Tłumaczymy, jak drzewa zareagują na zmiany klimatu

W świecie naukowym, który oceniał reakcje gatunków na zmiany klimatu, przez dekady rolę odgrywał czynnik przestrzenny. Dotyczy to oczywiście przemieszczania się gatunków roślin w kierunku biegunów. Zaniedbano natomiast czynnik czasowy. Nowe badanie dokonuje pewnego odkrycia.

Praca naukowa z grudnia ubiegłego roku, przedstawiona przez badaczy z Uniwersytetu w Arizonie, wykazała, że gatunki roślin mogą reagować na zmiany klimatu zupełnie inaczej, niż do tej pory zostało to ustalone w świecie naukowym.

Dotychczas pokutował pogląd, że wiele osobników poszczególnych roślin w miarę względnie przystosowuje się, gdy wyemigruje w chłodniejsze regiony. Czyli w te miejsca, gdzie w przyszłości temperatura będzie podwyższona do tej z macierzystego zasięgu geograficznego. Oczywiście miałoby to nastąpić, gdyby ludzkość nadal emitowała jak dotychczas gazy cieplarniane, przyczyniając się tym do jeszcze większego ocieplenia planety, niż dzisiaj.

W naukach biologicznych do tej pory jest powszechna metoda badawcza zwana zastępowaniem czasu przez przestrzeń. Zakłada ona, że gatunki drzew, rosnące w cieplejszym końcu swojego zasięgu, mogą stanowić przykład tego, że osobniki i populacje poszczególnych gatunków w chłodniejszych lokalizacjach w ocieplającym się klimacie zaadaptują się względnie dobrze

Ostatnie wyniki badań pracowników Uniwersytetu w Arizonie wykazały, że w przyszłości rośliny nie będą rosły szybciej w cieplejsze dni. Dokładna analiza rdzeni słojów sosny żółtej (Pinus ponderosa) temu właśnie zaprzecza. Zdaniem badaczy, stosowana dotychczasowo metoda może bardzo wprowadzać w znaczący błąd.

– Odkryliśmy, że podstawienie przestrzeni za czas generuje błędne przewidywania, jeśli chodzi o to, czy reakcja na ocieplenie jest pozytywna czy negatywna – powiedziała Margaret Evans, współautorka artykułu i profesor nadzwyczajna w Laboratorium Badania Słojów Drzew na Uniwersytecie w Arizonie. – Ta metoda mówi, że sosny żółte powinny odnieść korzyści z ocieplenia. Choć tak naprawdę ucierpią z powodu ocieplenia. To niebezpiecznie wprowadza w błąd.

Badacze zebrali próbki rdzeni słojów drzew sosny żółtej. Następnie, poczynając od 1900 r., zmierzyli ich szeregi czasowe na obszarze całych zachodnich Stanów Zjednoczonych. Potem porównali rzeczywisty przyrost drzew z symulowanym przez model. Zaobserwowali, że przewidywana reakcja drzew na ocieplenie, w tym badanych sosen żółtych, w przyszłości będzie inna, niż dzisiaj. Np. podczas przeciągającej się suszy czy fali upałów. I niestety, jeśli ocieplenie klimatu będzie nadal postępować tak, jak obecnie, odbędzie się to na niekorzyść wielu gatunków roślin i innych organizmów.

Do tej pory w świecie nauk biologicznych panowała koncepcja, że jeżeli gatunkom uda się migrować w chłodniejsze regiony, to uda im się również przetrwać oraz dostosować do nowych warunków biogeograficznych i bioklimatycznych. Okazuje się jednak, że może to być błędne myślenie. Naukowcy z Uniwersytetu w Arizonie sugerują, że badania, które polegały na zastępowaniu przestrzeni za czas, mogą w istocie nie odzwierciedlać dokładnie reakcji gatunków na zmiany klimatyczne w ciągu następnych kilku dekad.

Naukowcy z Uniwersytetu w Arizonie obalają tezę, że populacje poszczególnych gatunków zaaklimatyzują się po przemieszczeniu. Ich zdaniem osobniki nie zdążą się zaadaptować do nowych warunków, ponieważ zmiany klimatu zachodzą szybciej, niż drzewa są w stanie się przystosować. Dowodem na to są rdzenie słojów drzew. Te pokazują obecnie już zaburzającą genetykę drzew w porównaniu z poprzednimi chłodniejszymi dekadami.

– Od początku XXI w. sosna pospolita stopniowo zamiera na najbardziej wysuniętych na południe stanowiskach. Zjawisko to obserwuje się m.in. w dolinie Renu w Szwajcarii oraz w południowo-wschodniej Hiszpanii, a badacze zajmujący się tym problemem bezpośrednio powiązali zamieranie tego gatunku z przedłużającymi się okresami suszy – wyjaśnia SmogLabowi prof. Krzysztof Świerkosz z Uniwersytetu Wrocławskiego.

Bezpośrednią przyczyną, jak mówi naukowiec, jest zatykanie elementów przewodzących wodę (cewek) przez pęcherzyki powietrza (tzw. embolizm). To powoduje pogorszenie zaopatrzenie w wodę korony drzewa wraz z aparatem asymilującym (czyli igłami).

– Wymieranie w innych lokalizacjach (np. w dolinie Aosta we Włoszech) początkowo wiązano z nadmiernym zanieczyszczeniem powietrza. Ale szczegółowe badania również wykazały tu dominujący wpływ letnich susz. Wszystko wskazuje więc na to, że sosna szybko wycofuje się z południowej Europy. A zjawisko to dotarło już do podnóża Alp, a nawet do Masywu Czeskiego. I w krótce zapewne również będziemy musieli się z nim zmierzyć – przyznaje prof. Świerkosz.

Natomiast prof. Marcin Dyderski z Instytutu Dendrologii PAN wyjaśnia kwestię czynników klimatycznych w odniesieniu do zasięgu geograficznego sosen zwyczajnych w Europie Środkowej. – Jeśli chodzi o sosnę zwyczajną to jej optimum klimatyczne, czyli obszar na którym warunki klimatyczne będą dla niej optymalne, przesunie się na północ.

Tłumaczy, że od czasu zlodowaceń drzewa powoli wracały na obszary uwolnione spod pokrywy lodowej i w ciągu kilku tysięcy lat rekolonizowały Europę Środkową i Pólnocną (te przystosowane do niskich temperatur). Tempo zmian klimatycznych w ostatnich dekadach, jak mówi, znacząco przewyższa warunki z ostatnich milleniów. Przede wszystkim rośnie temperatura sezonu wegetacyjnego i maleje suma opadów w tym czasie.

– Obecnie obserwujemy osłabienie nie tylko świerków, które są atakowane przez grzyby (opieńka) oraz owady (kornik drukarz), ale także sosnę zwyczajną, która dotąd radziła sobie bardzo dobrze w naszym kraju – mówi prof. Dyderski z Instytutu Dendrologii PAN.

Co to oznacza dla sosny?

– Sosna nie zniknie całkowicie z naszych lasów, lecz jej zasięg będzie ograniczony do lokalnych mikrosiedlisk, zwłaszcza chłodniejszych i wilgotniejszych. Sosna, z uwagi na swój pionierski charakter, będzie również występować w rozproszeniu, na skrajach drzewostanów i w miejscach zaburzeń. Na siedliskach borów sosnowych możemy spodziewać się ekspansji dębów i buka, które zmienią nie tylko wygląd, ale będą też modyfikować warunki świetlne i krążenie materii w ekosystemie – podsumowuje prof. Dyderski.

Zespół z Arizony, na podstawie badań słojów drzew, oszacował reakcje poszczególnych drzew sosny żółtej na wystąpienie zmian temperatury. Odkrył przy tym, że ta zmienność temperatury stale negatywnie wpływa na badane rośliny. – Jeśli rok jest cieplejszy niż przeciętnie, zakładają one pierścień mniejszy niż przeciętny. A więc ocieplenie jest dla nich w rzeczywistości niekorzystne – stwierdziła dr Evans.

Tak samo kluczowym czynnikiem dla przetrwania kolejnych osobników i populacji w nowych warunkach biogeograficznych jest woda. Czyli po prostu regularne opady deszczu lub stabilne magazynowanie wód gruntowych. I niezależnie od tego, czy chodzi o czas, czy o przestrzeń.

Migracja, ewolucja oraz adaptacja osobników i populacji gatunków roślin do przeciętnych warunków biogeograficznych są procesami zbyt powolnymi. Zmiany klimatu są za to zbyt szybkie. Jedynie mogą – potencjalnie – pomóc osobnikom silniejszym genetycznie, zauważyła dr Evans.

– Te prognozy są oparte na przestrzenności są naprawdę niebezpieczne, ponieważ wzorce przestrzenne odzwierciedlają punkt końcowy po długim okresie, kiedy gatunki miałyby szansę ewoluować i rozproszyć się, a ostatecznie uporządkować się w krajobrazie – powiedziała dr Evans. – Ale zmiany klimatyczne nie tak działają. Niestety, drzewa znajdują się w sytuacji, w której zmiany zachodzą szybciej, niż są w stanie się przystosować. To naprawdę naraża je na wyginięcie. Jest to przestroga dla ekologów.

To czas, a nie przestrzeń, odgrywa kluczową rolę w reakcji gatunków na ocieplenie. Naukowcy z Uniwersytetu w Arizonie podkreślili, że przede wszystkim on odegra istotną rolę w adaptacji wybranych osobników i populacji gatunków. Zakładając przy tym perspektywę czasową od dekady do stulecia, dali do zrozumienia, że prognozowanie zmian adaptacyjnych gatunków na podstawie zróżnicowania przestrzennego może wprowadzać w błąd.

Źródła:

• news.arizona.edu/story/scientists-might-be-using-flawed-strategy-predict-how-species-will-fare-under-climate-change
• www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2304404120
• wildlife.org/method-for-predicting-climate-change-impacts-on-trees-may-be-flawed/
• studyfinds.org/climate-science-tree-survival/
• www.msn.com/en-us/health/medical/study-reveals-flawed-climate-change-predictions/ar-AA1lHaJ7