北半球では日が短くなり気温が下がると、葉が変わり始めます。 木々に葉っぱが残っている間は紅葉を楽しみ、その後は赤、茶、金の絨毯を蹴りながら散歩を楽しめます。
春に再び気温が上がると、木の成長期が再開します。 暖かい季節を通して、木は大気から二酸化炭素を取り、それを複雑な分子に貯蔵し、副産物として酸素を放出します。 これは、一言で言えば、光合成のプロセスです。 光合成が多ければ多いほど、より多くの炭素が閉じ込められます。
二酸化炭素は気候変動の主な要因であることがわかっているので、植物が大気から排出できる量が多いほどよいのです。 温暖な気候がより長い成長期につながるため、一部の研究者は 提案しました 以前よりも多くの二酸化炭素が木や他の植物に吸収されるでしょう。 だが 新しい研究 はこの理論を真っ向から変え、気候変動への適応方法に大きな影響を与える可能性があります。
限界に達する
スイス連邦工科大学のDeborahZaniが率いる研究者たちは、秋の木の葉の色の変化のタイミングが、前の春と夏の植物の成長によってどの程度決定されるかを研究しました。
気温と日長は、葉の色が変わって落ちたときの主な決定要因として伝統的に受け入れられていました。 一部の科学者 気温が上昇すると、このプロセスがシーズン後半まで遅れると想定します。 セイヨウトチノキ、シルバーバーチ、イングリッシュオークなどのヨーロッパの落葉樹種を研究し、新しい研究の著者は、各樹木が季節ごとに吸収する炭素の量と、葉が落ちたときに最終的にどのように影響するかを記録しました。
からのデータを使用して 汎ヨーロッパ生物季節学プロジェクト、65年もの間いくつかの木を追跡してきた研究者たちは、彼らの長期観察研究で、光合成の速度が上がるにつれて、葉の色が変わり、年の初めに落ちたことを発見しました。 春と夏の成長期に光合成活動が10％増加するごとに、木は平均してXNUMX日前に葉を落とします。
XNUMX年生のヨーロッパブナと日本のメドウスイートの木での気候制御実験は、この予想外の結果の背後にある可能性があることを示唆しています。 これらの試験では、木は完全な日光、半分の日陰、または完全な日陰にさらされました。 結果は、樹木が成長期に実行できる光合成の量には限界があることを示しています。 バケツに水を入れるようなものだと考えてください。 ゆっくりまたはすばやく行うことができますが、バケツがいっぱいになると、それ以上水を入れる場所がなくなります。
秋に葉を落とす落葉樹は、季節ごとに吸収できる炭素の量が決まっています。 Alex Stemmer / Shutterstock
この研究によると、落葉樹は毎年一定量の炭素しか吸収できず、その限界に達するとそれ以上吸収できなくなります。 その時点で、葉の色が変わり始めます。 この制限は、栄養素、特に窒素の利用可能性、および植物自体の物理的構造、特に水と溶解した栄養素を移動させる内部容器によって設定されます。 窒素は植物が成長するために必要な重要な栄養素であり、多くの場合、総成長を制限するのは利用可能な窒素の量です。 これが、農家や庭師がこの制限を克服するために窒素肥料を使用する理由です。
一緒に、これらの制約は、成長期の炭素摂取が自己調節メカニズムであることを意味します 木 & 草本。 吸収できる炭素はそれほど多くありません。
初秋の色
レベルが上がる世界で 大気中の炭素、これらの新しい発見は、温暖な気候と長い成長期では、温帯の落葉樹がより多くの二酸化炭素を吸収できないことを意味します。 この研究の予測モデルは、2100年までに、樹木の成長期が22〜34日長くなると予想される場合、葉は現在よりXNUMX〜XNUMX日早く木から落ちることを示唆しています。
これは、気候変動のモデリングに大きな影響を及ぼします。 英国のような気温の高い国の落葉樹が吸収する炭素の量が、成長期に関係なく毎年同じであると認めれば、二酸化炭素レベルは以前の予想よりも急速に上昇します。 これを変える唯一の方法は、炭素を吸収する木の能力を高めることです。
利用可能な窒素の量によって制限されていない植物は、温暖化する気候でより長く成長することができるかもしれません。 これらは、空気から窒素を奪うことができる木です。 年齢。 しかし、これらの種は、日光が少なく、気温が低いため、いつもとほぼ同時に葉を失います。
しかし、逆に、一部の木は早く葉を失い、他の木は現在の葉を失う可能性があるため、紅葉が長引く可能性があり、葉を蹴る時間が長くなる可能性があります。
著者について
エコロジー教授Philip James、 サルフォード大学
この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.
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