Death Valley virker ikke som det mest ideelle sted at ride ud af stigende temperaturer midt i et skiftende klima. Men for ørkenplanterne, der lever der, er det hjemmet - og de står over for valget om at tilpasse sig eller dø.
Forskning fra University of Utah viser, at en busk, sprødbusken, tilpasser sig og viser en bemærkelsesværdig evne til at reagere på øget temperatur og tørhed. Forskningen er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences og blev finansieret af National Science Foundation.
"Vi var i stand til direkte at relatere ændringer i planternes økofysiologi til skiftende klima over en relativt kort tidsskala," siger undersøgelsens hovedforfatter og laboratorietekniker Avery Driscoll. "Dette viser os, at ørkenbuske kan og kan vænne sig til skiftende miljøforhold."
Fyrre år i ørkenen
Data for denne undersøgelse kom fra to langsigtede forskningssteder i de fjerntliggende ørkener i det amerikanske sydvest - den ene i Death Valley og den anden nær Oatman, Arizona, begge med et areal på nogle få hundrede kvadratmeter. Stederne blev etableret i begyndelsen af 1980'erne af den fremtrædende professor i biologi Jim Ehleringer, som anerkendte både værdien af langsigtede observationer og appellen ved at rejse et varmt sted i S alt Lake Citys kolde måneder. Hvert forår i næsten 40 år har Ehleringer og medlemmer af hans laboratorium besøgt forskningsstederne for at undersøge vegetationen og indsamle prøver af planter til senere analyse.
I 2020 gik en nedskaleret og udskudt undersøgelsestur stadig fremad. "Let at distancere sig, når du arbejder i Mojave'ens vidtrækkende åbenhed," tweetede medforfatter Darren Sandquist.
Undersøgelsen fokuserer især på én buskeart: Encelia farinosa, også kaldet brittlebush eller incienso. Den kan leve mere end 30 år og findes vidt omkring i det sydvestlige og nordlige Mexico med klare gule blomster og sølvfarvede blade.
Biologer, der studerer skove, har en let tilgængelig klimarekord i træringe. Men i miljøer med få træer har de brug for en anden metode. Brittlebush-blade, indsamlet over tid, indeholder deres egen klimarekord i de isotoper af kulstof, der udgør bladvævet. Isotoper er atomer af det samme grundstof, der kun afviger i vægt med en neutron eller to. Mange isotoper er stabile, dvs. ikke-radioaktive, og deres lille forskel i masse kan afspejles i fysiske eller fysiologiske processer.
I dette tilfælde afspejlede isotoperne af kulstof i sprøde buskblade, hvor bredt planterne åbnede deres stomata, små porer på undersiden af deres blade. Planter åbner stomata for at optage mere kuldioxid, men med risiko for at miste vanddamp. Så isotoperne kan give plantens vandforbrugseffektivitet eller balancen mellem mængden af tabt vand og fotosyntesehastigheden.
Tilpasning til effektivitet
Resultaterne viser, at de sprøde buske øgede deres vandforbrugseffektivitet med 53-58 % i løbet af den 39-årige undersøgelsesperiode. Det er bemærkelsesværdigt højt, næsten det dobbelte af effektivitetsforøgelsen i skove i samme periode.
Temperaturen stiger, og luftfugtigheden er faldende i Mojave-ørkenen, siger Driscoll. "Denne stigning i vandforbrugseffektiviteten viser, at bladfysiologien for disse planter har justeret sig som reaktion på denne øgede vandstress og øgede tilgængelighed af CO2"
Forskere har foreslået, at øgede CO2-niveauer kan være en fordel for planter som sprødbusken, hvilket giver den mulighed for at få den samme mængde CO2med mindre stomatale åbninger, hvilket reducerer vandtab. Indtil videre har skovene dog ikke vist en stigning i væksten sammen med en øget vandforbrugseffektivitet.
"Selvom vi ikke kan sige noget om implikationerne for buskvækst," siger Driscoll, "fandt vi, at stigninger i vandforbrugseffektiviteten var væsentligt større i ørkener, end de er i skove."
Forskerne observerede øget vandforbrugseffektivitet i nogle planter, der var blevet udtaget i hele undersøgelsesperioden, hvilket viste, at individer såvel som hele buskpopulationen akklimaterede sig til skiftende forhold.
Disse buske kan have en levetid på 30+ år, og etablering af nye planter forekommer sjældent," siger Driscoll, "så vi kan ikke udelukke muligheden for, at generationsskifte også vil forekomme, hvis bestandene observeres over længere tidsskalaer."
Så betyder denne konstatering, at sprødbusken og andre ørkenbuske vil være i stand til at klare fremtidig opvarmning? Det kan vi ikke sige endnu, siger Driscoll.
"Selvom det er muligt, at en mere effektiv brug af vand kan føre til vækst, overlevelse eller blomstringsfordele for disse planter, ved vi endnu ikke, om ændringen vil give fordele eller afbøde potentielle fald i befolkningen."
