Die Photosynthese der Landpflanzen und die Pflanzenatmung sind die beiden größten Kohlenstoffflüsse zwischen der Atmosphäre und der Erdoberfläche. Daher werden alle zukünftigen Änderungen in diesen Prozessen die Geschwindigkeit und das Ausmaß des Klimawandels verändern. Jeder dieser Prozesse reagiert empfindlich auf Temperaturänderungen. Wenn die Temperaturen steigen, ist es wichtig, dass wir diese Temperaturempfindlichkeit verstehen, um die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Veränderung der zukünftigen Kohlenstoffsenke an Land genau zu bestimmen. Über kurze Zeiträume (z. B. Sekunden bis Minuten) stimulieren steigende Blatttemperaturen die enzymatischen Prozesse, die der Photosynthese und Atmung zugrunde liegen, was zu exponentiellen Anstiegen dieser Prozessraten bei niedrigen Temperaturen führt. Bei zunehmend höheren Temperaturen verlangsamt sich diese Anstiegsrate und erreicht schließlich einen Höchstwert bei einer optimalen Temperatur. Andererseits sind längerfristige Reaktionen (z. B. Tage bis Wochen) aufgrund von Temperaturakklimatisierungsreaktionen weniger gut verstanden.

In ihrem neuen Artikel veröffentlicht in AoBP, Smith et al. gemessene photosynthetische Akklimatisierung an erwartete Temperatur- und Niederschlagsänderungen in Amerikanischer Ulme (Ulmus americana). Sie überwachten die Raten biochemischer, stomataler und respiratorischer Prozesse über verschiedene voreingestellte Blatttemperaturen während einer Vegetationsperiode unter zwei Stufen der Erwärmung des Blätterdachs. Sie fanden heraus, dass die Flexibilität des photosynthetischen Systems von Ulmen es ihnen ermöglichte, relativ stabile Photosyntheseraten unter veränderten Klimabedingungen ohne Akklimatisierung aufrechtzuerhalten. Diese Stabilität resultierte aus Abnahmen der Stomata-Leitfähigkeit und zunehmender Atmung, wobei die Temperatur durch eine erhöhte CO-Kapazität ausgeglichen wurde₂ Fixierung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige Pflanzen in der Lage sein könnten, den negativen Auswirkungen des Klimawandels ohne Akklimatisierung und den mit der Akklimatisierung verbundenen Kosten standzuhalten. Die Autoren hoffen, dass weitere Studien über größere räumliche und zeitliche Skalen und an anderen Pflanzenarten uns dabei helfen werden zu verstehen, ob ihre Ergebnisse allgemeiner auf Pflanzensysteme anwendbar sind.

Forscher-Highlight

Nick Smith wuchs in Indiana, USA, auf, wo er ein Interesse an Umweltstudien und insbesondere Ökologie entwickelte. Er beschloss, diese Interessen zu nutzen, um der Gesellschaft zu helfen, sich besser auf den globalen Wandel vorzubereiten und ihn zu bekämpfen. Er promovierte über Pflanzen-Klima-Wechselwirkungen bei Jeff Dukes an der Purdue University. Diese Arbeit wurde während eines Postdocs am Lawrence Berkeley National Lab mit Trevor Keenan auf größere Maßstäbe ausgeweitet.

Nick lehrt und betreibt jetzt sein eigenes Labor an der Texas Tech University, wo er sich der Betreuung der nächsten Generation von Wissenschaftlern verschrieben hat. Seine Gruppe erforscht Biosphäre-Atmosphäre-Feedbacks im weitesten Sinne. Vor kurzem interessierte sich Nick für die Entwicklung einer pflanzenökophysiologischen Theorie als Mittel zur Erforschung von Mechanismen ökologischer Prozesse auf der Ebene von Gemeinschaften und Ökosystemen. Er wird seine Arbeit nutzen, um verlässlichere Prognosen zukünftiger globaler Veränderungen zu erstellen, die zu fundierteren politischen Entscheidungen führen.