In kalten Klimazonen werden jahreszeitliche Veränderungen in Bäumen (Phänologie) hauptsächlich durch die Temperatur gesteuert. Experimente zur künstlichen Erwärmung des Stängels in immergrünen Nadelbäumen während der Ruhephase zeigten, dass es möglich ist, eine Reaktivierung der Zellteilung zu induzieren, was zeigt, dass die Temperatur ein Auslöser für die Holzbildung (Xylogenese) ist. Es wird erwartet, dass die für die Zukunft vorhergesagten höheren Temperaturen die Xylembildung im Frühjahr vorantreiben, obwohl photoperiodische Einschränkungen die Reaktionen einiger borealer und gemäßigter Arten auf die Klimaerwärmung einschränken könnten. Die meisten Studien in gemäßigten und kalten Klimazonen wurden in Ökosystemen durchgeführt, in denen die Schneeschmelze besonders zu Beginn der Vegetationsperiode reichlich Wasser liefert, Niederschläge im Frühling und Sommer häufig sind und die Wasserverfügbarkeit kein limitierender Faktor für die Xylembildung ist. Über die Auswirkungen von Niederschlägen auf den Beginn der Xylogenese in Gebieten, die von kalter Dürre betroffen sind, ist wenig bekannt.
Ein kürzlich erschienener Artikel in Annals of Botany überwacht Xylogenese in Juniperus przewalskii unter extrem trockenen Bedingungen auf dem nordöstlichen tibetischen Plateau und stellt fest, dass Niederschläge in der frühen Vegetationsperiode ein kritischer Auslöser der Xylogenese sein können, wenn die thermischen Bedingungen günstig sind. Xylemwachstum zeigt eine positive und signifikante Reaktion auf Niederschlag, aber nicht auf Temperatur. Die Verzögerung des Beginns der Xylogenese unter extrem trockenen Bedingungen scheint eine Stressvermeidungsstrategie gegen hydraulisches Versagen zu sein.
Steigende Temperaturen seit den späten 1970er Jahren haben die Trockenheit in vielen kontinentalen Regionen der Erde erhöht und insbesondere halbtrockene Wälder zusätzlichem Stress ausgesetzt. Ein solcher Trockenstress kann den Beginn der Xylogenese verzögern, die Zellproduktion verringern oder zu einem Rückgang des radialen Wachstums beitragen. Eine Langzeitüberwachung ist notwendig, um potenzielle Schwellenwerte im Niederschlag oder in der Bodenfeuchte für den Beginn der Xylogenese zu erkennen.
Ren, P., Rossi, S., Gricar, J., Liang, E., & Cufar, K. (2015) Ist Niederschlag ein Auslöser für den Beginn der Xylogenese bei Juniperus przewalskii auf dem nordöstlichen tibetischen Plateau? Annals of botany, 115(4): 629-639
Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass die Temperatur den Beginn der Xylogenese von Bäumen nach der Winterruhe auslöst. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, ob und wie die Feuchtigkeitsverfügbarkeit die Xylogenese im Frühjahr in dürregefährdeten Gebieten beeinflusst.
Die Xylogenese wurde bei fünf ausgewachsenen Qilian-Wacholdern (Juniperus przewalskii) durch Mikrokernproben von 2009 bis 2011 in einem halbtrockenen Gebiet des nordöstlichen tibetischen Plateaus. Ein einfaches physikalisches Modell der Xylemzellproduktion wurde entwickelt und seine Empfindlichkeit analysiert. Die Beziehung zwischen Klima und Wachstum wurde dann bewertet, wobei wöchentliche Holzproduktionsdaten und Klimadaten vom Studienstandort verwendet wurden.
Der verzögerte Beginn der Xylogenese im Jahr 2010 entsprach einem negativen standardisierten Niederschlags-Evapotranspirationsindex (SPEI)-Wert und einer kontinuierlichen Periode ohne Niederschlag Anfang Mai. Die Hauptzeit der Holzbildung war im Juni und Juli, und trockenere Bedingungen von Mai bis Juli führten zu einer geringeren Anzahl von Xylemzellen. Trockene Bedingungen im Juli könnten zu einer vorzeitigen Beendigung der Xylemdifferenzierung führen. Die endgültige Anzahl an Xylemzellen wurde hauptsächlich durch die durchschnittliche Produktionsrate und nicht durch die Dauer der Produktion neuer Zellen bestimmt. Das Xylem-Wachstum zeigte eine positive und signifikante Reaktion auf Niederschlag, aber nicht auf die Temperatur.
Niederschlag im späten Frühjahr und Sommer kann eine entscheidende Rolle beim Beginn der Xylogenese und der Xylemzellproduktion spielen. Die Verzögerung des Beginns der Xylogenese unter extrem trockenen Bedingungen scheint eine Stressvermeidungsstrategie gegen hydraulisches Versagen zu sein. Diese Funde könnten somit eine evolutionäre Anpassung des Qilian-Wacholders an die extrem trockenen Bedingungen des nordöstlichen tibetischen Plateaus nachweisen.
