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https://anchor.fm/botanyone/episodes/Creosote-branches-dance–even-after-death-e16gact/a-a6ds4fg
Wie statisch sind Bäume? Es wurde viel darüber geforscht, wie sich nicht holziges Gewebe bewegt, aber nicht so sehr darüber, wie sich Holz bewegt. Alesia Hallmark und Kollegen von der University of New Mexico verwenden Fotografien von das PhenoCam-Netzwerk beobachten wie sich die Zweige von Gehölzen im Laufe der Zeit bewegen in einem in Ecosphere veröffentlichten Artikel. Sie stellen fest, dass sich beide lebenden Äste im Laufe eines Tages bewegen, aber auch tote Äste.
Es gibt viele Beispiele für Pflanzenbewegungen. Blumen können der Sonne folgen. Ranken können kreisen, bis sie sich um eine Stütze winden können. Blätter können sich falten, um Beute in einer Venusfliegenfalle zu fangen oder sie in Mimosen zu schützen. Aber die Zweige von Gehölzen, bewegen sie sich oder sind sie fest? Um die Antwort herauszufinden, muss jemand viel Zeit damit verbringen, Veränderungen in Pflanzen zu beobachten. Glücklicherweise haben Botaniker ein Netzwerk aufgebaut, um genau dies zu tun.
Das PhenoCam-Netzwerk ist eine Sammlung von Websites auf der ganzen Welt, von Utqiagvik, Alaska, im Norden zu Lauder, Neuseeland, im Süden.
Jede dieser Seiten steht unter Beobachtung, normalerweise mit der StarDot NetCam. Alle halbe Stunde macht die Kamera eine Momentaufnahme der Pflanzen. Diese Kameras laden ihre Bilder in eine Galerie hoch, auf die Sie zugreifen und sie untersuchen können.
Hallmark und Kollegen verwendeten Fotos von installierten Kameras Nationales Netzwerk ökologischer Observatorien (NEON). Die Neon-Kameras machen bis zu vier Fotos pro Stunde, was die Chancen erhöht, schnellere Bewegungen zu sehen, sagen die Botaniker. Sie interessierten sich besonders für Morgen- und Abenddämmerung, wenn sich Licht und Temperaturen ändern. Sie weisen darauf hin, dass dies eine neuartige Verwendung der Kameras in ihrer Zeitung war.
„Wir waren in der Lage, Fotos aus einem bestehenden öffentlichen Depot, dem PhenoCam-Netzwerk, zu durchsuchen, um Astbewegungen über ein Spektrum von Ökosystem-Überwachungsstellen (NEON) rückwirkend zu dokumentieren, obwohl diese Kameras ursprünglich nicht für diesen Zweck installiert wurden. Obwohl digitale Fotografien Daten mit geringerer Auflösung liefern als die in früheren Untersuchungen verwendeten TLS-Techniken, konnten wir sie verwenden, um Astbewegungen an vielen Standorten mit hoher Frequenz (stündlich) über lange Zeiträume (Monate bis Jahre) fernzuüberwachen und leicht zwischen Live zu unterscheiden und abgestorbene Äste. Digitalkameras sind billige, einfach zu bedienende, allgegenwärtige und nicht-invasive Instrumente, mit denen Pflanzenbewegungen untersucht werden können. Faktoren wie Wind oder starker Regen können Bilder verdunkeln, aber dieser Nachteil ist vielen Sensoren gemeinsam, einschließlich TLS. Kameras, die für die biologische Überwachung eingesetzt werden, befinden sich häufig zusammen mit meteorologischen Stationen, Flusstürmen und anderen Sensorarrays. Die Verbreitung von Kamerabildern mit zugehörigen Umweltsensordaten macht Fotografien zu einem idealen Medium, um die Beziehung zwischen Pflanzenbewegungen und abiotischen Faktoren weiter zu untersuchen.“
Sie konzentrierten sich dann auf Kreosot-Buschland innerhalb der Nationales Naturschutzgebiet Sevilla im Zentrum von New Mexico. Die Sträucher hier waren wegen des Wetters im Jahr 2011 interessant. Im Februar sanken die Temperaturen auf -30 °C. Das waren schlechte Nachrichten für die Kreosotsträucher, die unter extremem Kronensterben litten. Die Pflanzen starben nicht, sondern wuchsen stattdessen von der Basis der Pflanze nach. Viele der Pflanzen haben jetzt also eine Krone aus abgestorbenen Ästen.
Zwischen Ende Juli 2015 und Anfang Dezember beobachtete das Team, wie sich die Filialen bewegten. Sie verfolgten auch meteorologische Daten und Bodentemperaturen, um sich ein Bild vom Klima und Mikroklima rund um die Pflanzen zu machen.
Die Botaniker stellten fest, dass die Zweige zu Beginn des Tages herabhängen und sich dann am Nachmittag oder Abend erheben. Aber Hallmark und Kollegen stellen fest, dass die Bewegung nicht so einfach ist.
„Wir haben subtile, aber beständige Unterschiede im Timing der Bewegungen lebender und toter Äste festgestellt. Während die groben Bewegungsmuster in allen Ästen gleich waren – sie stiegen nachts in den Himmel und fielen tagsüber nach unten – gab es eine beständige zeitliche Verzögerung zwischen lebenden und toten Ästen. Anschließend nutzten wir die Instrumentierung am gleichen Standort, um die Bewegungen von lebenden und toten Ästen mit potenziellen abiotischen Treibern zu korrelieren. In beiden Fällen schien der Feuchtigkeitsgehalt der Luft der wahrscheinlichste Treiber für Astbewegungen zu sein. Basierend auf unseren Ergebnissen glauben wir, dass tote Kreosotzweige als Reaktion auf die Feuchtigkeit (oder Nässe) der Luft anschwellen und trocknen, während lebende Zweige mehr auf Änderungen des Dampfdruckdefizits (oder Trockenheit) der Luft reagieren. Diese Faktoren sind miteinander korreliert, aber die unterschiedlichen Reaktionen zeigen, wie dieses Holz reagiert, wenn Holzfasern der Atmosphäre ausgesetzt werden, im Vergleich dazu, wenn der innere Wassergehalt durch lebende Stomata, intakte Gefäßelemente und schützendes Rindengewebe kontrolliert wird.“
Die Variation in der Position der Zweige kann der Pflanze helfen, die Temperatur des Bodens zu regulieren. Das Team stellte fest, dass der Boden unter einem Kreosotstrauch in heißen Monaten über drei Grad Celsius kühler sein kann als der umgebende Boden. Dies, so argumentieren sie, könnte Auswirkungen auf die Verdunstung und den Wasserverlust im Boden unter dem Strauch haben.
Hallmark und Kollegen erklären, dass diese Bewegung in die Untersuchung einbezogen werden sollte, wie Pflanzen ihre Umgebung kontrollieren. „Die Annahme, dass Gehölze eine statische Architektur haben, durchdringt viele Bereiche der wissenschaftlichen Theorie und Methodik. Wir ermutigen andere Wissenschaftler, tägliche Astbewegungen in zukünftigen Studiendesigns zu berücksichtigen. Anekdotisch fanden wir heraus, dass Unterschiede in der Astposition innerhalb eines einzigen Tages das gesamte Kronendachvolumen und die daraus resultierenden Biomasseschätzungen von Kreosot-Individuen um über 20 % veränderten, wenn allometrische Beziehungen zwischen Volumen und Biomasse verwendet wurden.“
„Die Verwendung automatisierter Systeme zur Verfolgung von Astbewegungen über lange Studienzeiträume hinweg kann uns helfen, die Pflanzenphysiologie und Stressanpassung in einer Vielzahl von Arten und Lebensräumen besser zu verstehen. Diese Bewegungen sind nicht nur ein interessantes Phänomen, sondern können auch Einblicke in tägliche Veränderungen des Stressverhaltens und der Umweltinteraktionen geben, von denen früher angenommen wurde, dass sie sich nur im Laufe ganzer Jahreszeiten oder Pflanzenlebenszeiten ändern.“
