Hoe planten de verschuiving van winter naar lente beheren
Voor houtachtige planten zoals deze rododendron is de timing van het uitbladeren in de lente een evenwicht tussen het maximaliseren van hun groeiseizoenen en het vermijden van late vorst. Richard Primack, CC BY-SA

Weerpatronen in de VS voelden de afgelopen maanden als een achtbaanrit. December en januari waren aanzienlijk warmer dan gemiddeld op veel locaties, gevolgd door februari intense koude golf en dramatische opwarming.

Als je ooit seringenstruiken hebt zien verpletteren door sneeuwbanken en een paar weken later op een warme dag ontluiken, kun je je afvragen hoe planten zulke extremen verdragen. ik studeer hoe klimaatverandering de timing van seizoensgebeurtenissen beïnvloedt in de levenscycli van planten, vogels en insecten in Massachusetts, dus ik weet dat soorten hier zijn geëvolueerd om het beroemde veranderlijke weer van New England aan te kunnen. Maar een opwarmend klimaat verstoort weerpatronen en test het aanpassingsvermogen van veel soorten.

Kou verdragen

Op brute winterdagen met temperaturen ver onder het vriespunt, dieren overwinteren onder de grond of kruipen bij elkaar op beschermde plekken​ Maar bomen en struiken moeten daar blijven zitten en het opnemen. De weefsels in hun stammen, takken en wortels leven. Hoe overleven ze de vrieskou?

In de herfst beginnen houtige planten in veel delen van Noord-Amerika voorbereiden op de winter​ Wanneer hun bladeren van kleur veranderen en vallen, beginnen hun twijgen, takken en stammen water te verliezen. Als gevolg hiervan bevatten hun cellen hogere concentraties suikers, zouten en organische verbindingen.


innerlijk abonneren grafisch


Dit verlaagt het vriespunt van de cellen en weefsels en stelt ze in staat om temperaturen ver onder het normale vriespunt van water te overleven. De truc heeft echter zijn grenzen, dus extreme koude gebeurtenissen kunnen nog steeds bepaalde planten doden.

De wortels van bomen en struiken blijven grotendeels onveranderd en inactief tijdens de winter, en vertrouwen op isolatie tegen sneeuw en grond voor bescherming. De temperatuur van de grond rond wortels blijft voor het grootste deel op of boven het vriespunt. Bodem, afgevallen bladeren en hardnekkige sneeuwlagen isoleren de grond boven de wortels en voorkomen dat deze warmte verliest.

Het verrassende gevaar van voorjaarsvorst

Nadat planten stoïcijns koude winters hebben doorstaan, brengt het vroege voorjaar nieuwe gevaren met zich mee. Planten moeten in het voorjaar zo vroeg mogelijk uitbladeren om optimaal te profiteren van het groeiseizoen. Maar dit houdt in dat er water in hun ontwikkelende bladeren wordt gepompt, waardoor de concentratie van suikers, zouten en organische verbindingen in hun weefsels wordt verminderd en hun winterbescherming tegen kou wordt verwijderd.

Elke soort heeft een karakteristieke uitbladertijd​ Vroegbladige soorten zoals bosbessen en wilgen zijn de gokkers van het plantenrijk. Latere soorten, zoals eiken en dennen, zijn de voorzichtige en conservatieve soorten. Voor elke soort is te vroeg uitbladeren een risico, omdat late vorst jonge bladeren kan beschadigen of doden.

Bloemen zijn ook kwetsbaar voor onvoorspelbare voorjaarsvorst omdat ze veel water bevatten. Als de bloemen van fruitbomen, zoals appels, worden gedood door vorst, produceren de bomen later in de zomer geen fruit. Late vorst kan ook voor teleurstellend korte bloeiseizoenen zorgen voor vroegbloeiende sierplanten zoals forsythia's en magnolia's.

Wekkers planten

Om u te beschermen tegen vorst en toch te profiteren van het volledige groeiseizoen, hebben bomen en struiken drie manieren ontwikkeld om te weten wanneer het tijd is om in de lente te beginnen met groeien.

Ten eerste hebben planten winterkoelvereisten: ze houden de winterslaapperiode vast totdat ze zijn blootgesteld aan een bepaald aantal koude winterdagen. Deze eigenschap helpt ze bladeren of bloei te voorkomen tijdens abnormaal warme periodes in de midwinter.

Ten tweede hebben planten ook voorjaarsverwarmingsvereisten die de groei bevorderen nadat ze elk voorjaar een bepaald aantal warme dagen hebben meegemaakt. Deze functie helpt ze te groeien zodra het warm genoeg is.

Ten derde hebben sommige planten ook een fotoperiode respons, wat betekent dat ze reageren op de tijd dat ze in een periode van 24 uur aan licht worden blootgesteld. Dit bereidt ze voor om uit te bladeren naarmate de dagen langer en warmer worden in de lente. Beuken hebben zowel een opwarmingsbehoefte als een fotoperiode-respons, maar de temperatuurvereiste is veel sterker, dus ze beginnen al na een paar warme dagen in het late voorjaar.

Interessant is dat Noord-Amerikaanse bomen zoals rode esdoorn en zwarte berk voorzichtiger en conservatiever zijn dan Europese en Oost-Aziatische bomen. Het weer in het oosten van Noord-Amerika is variabeler en de dreiging van late voorjaarsvorst is hier groter dan in die streken. Als gevolg hiervan zijn Noord-Amerikaanse bomen geëvolueerd om een ​​paar weken later uit te bladeren dan vergelijkbare bomen uit Europa en Oost-Azië.

Klimaatverandering verstoort de signalen

Planten zijn sterk afgestemd op temperatuursignalen, dus opwarming als gevolg van klimaatverandering maakt het voor veel soorten moeilijker om winterkou en voorjaarsvorst te weerstaan. Omdat de lentetemperaturen warmer worden dan in het verleden, kunnen bomen zoals appels en peren reageren door uit te bladeren en te bloeien enkele weken eerder dan normaal​ Dit kan hun kwetsbaarheid voor late vorst vergroten.

Hoe planten de verschuiving van winter naar lente beherenHet blad van deze kersenboom heeft schade opgelopen door late vorst. Richard Primack, CC BY-SA

Zulke late vorst zijn steeds vaker voorkomen omdat klimaatverandering destabiliseert de jetstream, waardoor het veel verder naar het zuiden daalde, met uitbarstingen van ongewoon koud weer.

In 2007 een uitzonderlijk warme periode in maart veroorzaakte bomen om uit te bladeren in het oosten en midden van de Verenigde Staten. Een harde vorst in april doodde vervolgens de jonge bladeren en bloemen van eiken, hickory's en andere boomsoorten. De bomen waren in staat om een ​​tweede oogst van bladeren te produceren, maar konden de bladeren die ze waren kwijtgeraakt niet volledig vervangen, wat hun groei voor dat jaar waarschijnlijk belemmerde.

Insectenplagen vormen ook een toenemende bedreiging voor planten. Het strenge winterweer houdt veel insecten in toom die in noordelijke klimaten worden aangetroffen, zoals hemlock wollige adelgids en smaragdgroene asboormachines​ Naarmate de winters milder worden, hebben deze insecten meer kans om te overleven, verder naar het noorden te trekken, grote uitbraken te veroorzaken en bomen te beschadigen.

Warmere winters leiden ook tot meer dagen waarop de grond kaal is. Koude kiekjes die optreden als er geen isolerende sneeuwlaag is, kunnen bevries de grond en dood wortels​ Boom- en struiktakken sterven dan af omdat de beschadigde wortels niet genoeg water en voedingsstoffen kunnen leveren. In extreme gevallen kunnen de planten afsterven.

De Plant Hardiness Zone Map van het Amerikaanse Department of Agriculture laat zien dat deze zones - gebieden waar verschillende plantensoorten het meest waarschijnlijk gedijen - naar het noorden verschuiven naarmate de klimaatverandering de VS opwarmt.

{besloten Y=4pSYC8g5oVM}

In de komende decennia zullen veel koudeminnende boomsoorten, zoals sparren en sparren, minder talrijk worden als ze niet kunnen omgaan met nieuwe uitdagingen in verband met een warmer klimaat​ In het noordoosten van de VS zullen inheemse soorten zoals suikeresdoorn en beuk geleidelijk worden vervangen door inheemse soorten uit verder naar het zuiden, zoals eiken en hickory. En niet-inheemse soorten, zoals Noorse esdoorns, profiteren van deze verstoringen om zich via bermen en buurten in de bossen te verspreiden.

Soortgelijke verschuivingen vinden op veel plaatsen plaats, omdat klimaatverandering de signalen verandert waarop planten vertrouwen om de veranderende seizoenen te markeren.

Over de auteur

Richard B. Primack, hoogleraar biologie, Boston University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

ING