Manchmal ist es leicht, die Pflanzenanatomie zu stark zu vereinfachen. Zum Beispiel haben Bäume kein Blut. Sie haben Saft. Es mag verlockend sein zu sagen, dass sie Saft in ihrem Xylem tragen, so wie wir Blut in ihren Adern haben, aber es ist ein oberflächlicher Vergleich. Es gibt kein Herz, das Saft um einen Baum pumpt. Und im Gegensatz zu Menschen wächst an Bäumen jedes Jahr ein neuer Xylemring, der Saft trägt. So dachte man jedenfalls.
Es ist bekannt, dass einige Bäume Verbindungen zwischen konzentrischen Wachstumsringen haben. Neue Forschung von Jay Wason und Kollegen hat identifizierte anatomische Strukturen, die es bestimmten Baumarten ermöglichen, Wasser über Jahrringe zu leiten. Diese Strukturen wurden bisher bei vielen Arten nicht eindeutig identifiziert. Wason erklärte: „Dies kann für viele Bäume in stressigen Umgebungen eine enorme Strategie zur Kohlenstoffeinsparung sein, da sie das Xylem aus dem letzten Jahr wiederverwenden können, und kann ein wichtiger Aspekt bei Gehölzen sein, die viele Jahre leben können, ohne scheinbar im Durchmesser zu wachsen. ”
Die Ergebnisse werden Botanikern helfen, die Zusammenhänge zwischen Anatomie und Funktion des Xylems zu verstehen. Dies wird Botanikern helfen, mehr darüber zu erfahren wie Bäume mit Umweltextremen fertig werden.
Die Forschung konzentriert sich auf Splintholz, die lebende Holzschicht zwischen totem Kernholz und Rinde. Diese Größe dieser Schicht variiert von Art zu Art. Wason sagte: „Die meisten Bäume produzieren jedes Jahr neues Holz in einem sehr vorhersehbaren Muster, das an den Jahresringen im Querschnitt eines Baumes zu sehen ist. Die Menge an aktivem Splint eines Baumes kann ziemlich variieren, sowohl zwischen verschiedenen Bäumen einer Art als auch zwischen verschiedenen Arten. Die Holzmenge, die Wasser den Baum hinaufbewegt, kann von einem einzelnen Jahresring mit einer Breite von nur wenigen Millimetern bis zu mehreren Jahresringen reichen, die 10 cm oder mehr in den Baum hineinreichen.
„Wichtig ist jedoch, dass, selbst wenn es eine große Fläche mit aktivem Splintholz gibt, der Großteil des Wassers (> 90 %) immer noch dazu neigt, durch den Wachstumsring des aktuellen Jahres zu fließen. Aber es gibt eine Menge Variabilität zwischen den Arten, die mit der Holzanatomie zusammenhängt. Unsere Arbeit zeigt, dass einige Bäume ältere Jahresringe anzapfen können, wenn die Bedingungen stressig sind oder wenn der Jahresring des aktuellen Jahres beschädigt wird, während andere Bäume dies nicht tun.“
Ich dachte, das Xylem könnte sich ein bisschen wie ein Strohhalm verhalten, aber wie Wason erklärte, ist es ein bisschen komplizierter. „Baumringe kann man sich als ein Netzwerk miteinander verbundener Strohhalme vorstellen, aber diese Verallgemeinerung ist zu stark vereinfacht die erstaunliche anatomische Vielfalt auf mikroskopischer Ebene. Die Strohhalme tragen Wasser einen Baum hinauf und können Wasser von einem Strohhalm zum anderen leiten, um eine kontinuierliche Wassersäule zu schaffen. Die meisten Strohhalme haben weniger als den Durchmesser eines menschlichen Haares und sind nur wenige Zentimeter lang.“
„Wenn zwei Strohhalme nebeneinander liegen, können sie Verbindungen bilden, durch die Wasser zwischen ihnen hindurchfließen kann. Bei vielen Arten verbinden sich die Strohhalme eines Jahres nicht mit den Strohhalmen des nächsten Jahres. Dies kann vorteilhaft sein, da beschädigtes Xylem vom letzten Jahr das neue Xylem nicht beeinträchtigt. Das ist zum Beispiel eines der großen Probleme, mit denen Pflanzen konfrontiert sind bei trockenheit können luftblasen in den strohhalmen stecken bleiben, die den Wasserfluss zu den Blättern blockieren. Das Fehlen von Querringverbindungen bedeutet, dass der Baum vollständig auf den Wachstumsring des aktuellen Jahres angewiesen ist, um Wasser zu transportieren, was riskant sein könnte, wenn dieser Ring beschädigt wird. Bäume verwenden also offenbar unterschiedliche Strategien, um das Risiko und die Belohnung für die Verbindung des Xylems über viele Jahre des Wachstums abzuwägen.“
Unsere Arbeit identifiziert, wie bestimmte Arten Verbindungen zwischen Strohhalmen haben, die über Wachstumsringe hinweg benachbart sind, wodurch sich die Netzwerke in jedem Ring verbinden können. Wichtig ist, dass die Bäume, die diese Verbindungen haben, auch andere Anpassungen zu haben scheinen helfen, die Wahrscheinlichkeit zu begrenzen, dass Luft zwischen Wachstumsringen wandert"
Querverbindungen zwischen Jahren von Wachstumsringen können wichtig sein, um mit Stress wie Dürre fertig zu werden. Stress kann entscheiden, wie ein Wachstumsring wächst. Dem Baum wächst nicht einfach ein neuer Ring nach. Es beginnt an einem Punkt. Wason sagte: „Wenn ein Baum einen Wachstumsring bildet, beginnt er an den Astspitzen zu wachsen, und wenn die Wachstumsbedingungen gut sind, kaskadiert das Wachstum den Stamm hinunter bis zur Basis des Baums. Unter Stressbedingungen kann das Wachstum jedoch aufhören, bevor sich der Ring in der Nähe der Basis des Baumes gebildet hat. Daher muss sich der Teilring, der sich in den Zweigen bildet, wieder mit dem Wachstumsring des Vorjahres verbinden, um Zugang zum Wasser im Boden zu erhalten. Hier werden Cross-Ring-Verbindungen vorteilhaft.“
Der Baum entscheidet nicht aktiv, wie er Wasser durch das Xylem leitet. Das liegt an der Physik. Wason sagte: „Wenn Wasser aus dem Baldachin verdunstet, wird es von den Wurzeln durch das gesamte Netzwerk gezogen. Das meiste Wasser fließt jedoch vorzugsweise durch den Weg des geringsten Widerstands, der normalerweise der kürzeste Weg mit den größten Strohhalmen und den wenigsten Verbindungen ist, die überquert werden müssen. Dies geschieht oft durch den aktuellen Jahresring, aber wenn es Verbindungen zwischen Ringen gibt, fließt etwas Wasser auch durch die älteren Ringe. Bei genügend Verstopfungen im aktuellen Jahrring könnte jedoch mehr Wasser durch ältere Jahrringe fließen.“
Angesichts der Tatsache, dass diese Querverbindungen Routen um Schäden herum bieten, können Sie erwarten, dass jeder Baum sie haben möchte. Wenn es sich bei diesem Schaden jedoch um eine Embolie handelt, eine Luftblase, die den Fluss blockiert, besteht die Gefahr, dass Querverbindungen dazu führen, dass diese Blasen in wichtigere Teile des Baums gelangen. Diese Blasen blockieren den Saftfluss, wie z Die Biegungen blockieren den Blutfluss für einen Taucher. Wason stellt fest, dass nicht alle Bäume diese Blasen haben.
„In vielen Bäumen, insbesondere solchen mit großen Strohhalmen (Xylemgefäßen), bilden sich im Winter fast garantiert Luftblasen, wenn der Saft gefriert und Gase aus der Lösung austreten. Daher glauben wir, dass viele Bäume, wie Eichen, keine Verbindungen zu älteren Jahrringen haben, damit sie die Luftblasen isolieren und sicher sein können, dass sie den sich neu bildenden Jahrring nicht beschädigen. Arten wie Ahorn haben jedoch genügend kleine Gefäße, um den Winter zu überstehen, ohne dass sich zu viele Luftblasen bilden. Daher kann es für sie weniger riskant sein, Verbindungen zu Vorjahresringen zu haben.“
„Was wirklich interessant ist, ist, dass im selben Wald sowohl Eichen als auch Ahorne wachsen. Es ist also noch nicht klar, ob eine Strategie gegenüber einer anderen einen Vorteil hat.“
Wie Sie vielleicht erwarten, erklären diese Ergebnisse, dass Sie einige Bäume nicht altern lassen können, indem Sie Jahrringe zählen. Dies macht sie weniger nützlich für die Archäologie oder die Klimarekonstruktion. Erwarten Sie jedoch aufgrund dieser Studie keine Überarbeitung des Materials. Wason sagte: „Dendrochronologen achten sehr darauf, nur Daten von Baumringen einzubeziehen, denen sie zuverlässig ein Datum zuordnen können. Sie verfügen über eine Reihe statistischer Tools, Stichprobentechniken und Validierungsprotokolle, mit denen sie sicherstellen, dass ihre Daten korrekt sind. Unser verbessertes Verständnis von Kreuzringverbindungen kann Dendrochronologen dabei helfen, besser zu verstehen, warum einige Baumarten mit größerer Wahrscheinlichkeit fehlende Ringe aufweisen und welche Bedingungen dazu führen.“
Wason sagte: „Unsere Forschung ist relevant, um die anatomischen Grundlagen der Funktionsweise von Baumringen für den Wassertransport besser zu verstehen. Diese Arbeit wird für Wissenschaftler relevant sein, die den Wassertransport in Gehölzen untersuchen, Dendrochronologen und Waldökologen.“ Die fehlenden Ringe sind wichtig. Auf mikroskopischer Ebene könnte das Verständnis dieser Ringe Wissenschaftlern helfen, Bäume am Leben zu erhalten, da das Klima immer extremer wird. In größerem Maßstab zu wissen, wie und warum diese Ringe verschwinden, wird Wissenschaftlern helfen, die Kohlenstoffbilanzen für Wälder zu verstehen.
Was wie ein einfaches Linienmuster erscheinen mag, kann ein ausgeklügeltes Netzwerk sein. Ein klares Bild davon zu bekommen, wie Saft fließt, sollte unser Verständnis der Biodiversität in Wäldern verbessern.
