Das Kambium ist das sekundäre Meristem von Pflanzen, das Schichten von Phloem- und Xylemzellen produziert, die die Holzzylinder von Stamm, Ästen und Wurzeln umhüllen und zu saisonalem radialem Wachstum führen. In gemäßigten, borealen und einigen tropischen Ökosystemen durchläuft das Kambium eine Winterruhe und produziert jährliche Baumringe. Während der Entwicklung durchläuft das Xylem während seiner aufeinanderfolgenden Reifungsstadien mehrere verschiedene biochemische Prozesse. Sekundäres Wachstum stellt ein faszinierendes Modell komplexer Prozesse einzelner Zellen dar, die sich während einer Vegetationsperiode allmählich und sukzessive vermehren. Im Gegensatz zu den primären Meristemen (Blatt- und Blütenknospen) findet die Kambiumaktivität (z. B. Zellteilung und -differenzierung) innerhalb der Pflanzen statt und kann während der Vegetationsperiode nicht direkt beobachtet werden.

Arten, die in kälteren Klimazonen beheimatet sind, werden mit einer kurzen Vegetationsperiode und geringem Wachstum und geringer Produktivität in Verbindung gebracht. In höheren Breiten und Höhen muss das Wachstum innerhalb eines begrenzten Zeitraums und unter ungünstigeren Bedingungen als in gemäßigten Klimazonen abgeschlossen werden. Arten passen ihre Phänologie mit verschobenen oder komprimierten Wachstums- und Reproduktionsphasen an, je nach spezifischen regionalen Umwelttreibern, lokalen Anpassungen und individueller Plastizität an das Klima. Es ist unklar, ob und wie dieses Muster auf das Kambium und seine Phänologie über taxonomische Gruppen und Standorte hinweg zutrifft.

Ein kürzlich erschienener Artikel in Annals of Botany untersucht, ob Phasen der Xylemproduktion und -differenzierung unabhängig voneinander ablaufen. Wenn irgendwelche Beziehungen zwischen den kambiellen phänologischen Zeitabläufen bestehen, welche Form haben sie (z. B. linear oder nicht) und was bedeutet dies für kambiale und Wachstumsprozesse? Antworten auf diese Fragen könnten zu einem umfassenderen Verständnis der Wachstumsdynamik von Waldökosystemen und ihrer möglichen großräumigen Reaktionen auf den Klimawandel beitragen.

Eine Metaanalyse der Phänologie und des Wachstums von Kambium: lineare und nichtlineare Muster in Nadelbäumen der nördlichen Hemisphäre. (2013) Annals of Botany, 112 (9), 1911-1920.
Hintergrund: Die anhaltende globale Erwärmung ist mit der Verschiebung phänologischer Muster wie dem Zeitpunkt und der Dauer der Vegetationsperiode in einer Vielzahl von Ökosystemen in Verbindung gebracht worden. Lineare Modelle werden routinemäßig verwendet, um diese beobachteten Verschiebungen in der Phänologie in die Zukunft zu extrapolieren und Änderungen in den damit verbundenen Ökosystemeigenschaften wie der Nettoprimärproduktivität abzuschätzen. In der Natur können lineare Beziehungen jedoch Sonderfälle sein. Biologische Prozesse folgen häufig komplexeren, nichtlinearen Mustern gemäß einschränkenden Faktoren, die Verschiebungen und Diskontinuitäten erzeugen oder Schwellenwerte enthalten, jenseits derer sich Reaktionen abrupt ändern. Diese Studie untersucht, inwieweit die Phänologie des Kambiums mit dem Xylemwachstum und der Differenzierung zwischen Nadelbaumarten der nördlichen Hemisphäre zusammenhängt.
Methoden: Die Xylem-Zellproduktion wird mit den Perioden der Kambiumaktivität und Zelldifferenzierung verglichen, die auf einer wöchentlichen Zeitskala an histologischen Schnitten von Kambium- und Holzgewebe, die von den Stängeln von neun Arten in Kanada und Europa über 1–9 Jahre ab 1998 gesammelt wurden, bewertet wurden bis 2011.
Ergebnisse: Die Dynamik der Xylogenese war unter den Nadelbaumarten überraschend homogen, obwohl offensichtlich Abweichungen vom Durchschnitt beobachtet wurden. Innerhalb des analysierten Bereichs waren die Beziehungen zwischen den phänologischen Zeitpunkten linear, wobei mehrere Steigungen Werte zeigten, die nahe bei oder statistisch nicht verschieden von 1 waren. Die Beziehungen zwischen den phänologischen Zeitpunkten und der Zellproduktion waren deutlich nichtlinear und beinhalteten ein exponentielles Muster
Schlussfolgerungen: Die Bäume passen ihr phänologisches Timing nach linearen Mustern an. Somit sind Verschiebungen einer phänologischen Phase mit synchronen und vergleichbaren Verschiebungen der nachfolgenden Phasen verbunden. Allerdings könnten kleine Erhöhungen der Dauer der Xylogenese einer wesentlichen Erhöhung der Zellproduktion entsprechen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Länge der Vegetationsperiode und das daraus resultierende Wachstum unterschiedlich auf Änderungen der Umweltbedingungen reagieren könnten.