Von der Landoberfläche freigesetzter Kohlenstoff ist einer der größten Kohlendioxidflüsse (CO₂) zwischen der Atmosphäre und der Erdoberfläche, wobei die Pflanzenatmung etwa die Hälfte dieses Flusses ausmacht. Infolgedessen reagieren terrestrische Biosphärenmodelle sehr empfindlich auf Veränderungen in pflanzlichen Atmungsprozessen. Die thermische Akklimatisierungsreaktion der Pflanzenatmung ist ein solcher Prozess, wird jedoch aufgrund eines unzureichenden Verständnisses der Reaktion häufig nicht in diese Modelle einbezogen. Die thermische Akklimatisierung der Atmung ist definiert als eine Änderung der momentanen Reaktion der Atmung auf die Temperatur als Folge einer längerfristigen Temperaturänderung. Dieser Effekt kann zu einer gedämpften Reaktion der Atemwege auf die Temperatur führen und die zukünftige Menge an atmosphärischem CO reduzieren₂ erheben. Während alles lebende Pflanzengewebe atmet, haben sich nur wenige Studien mit den Unterschieden in der thermischen Akklimatisierung zwischen Pflanzengeweben befasst.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in AoBP, Smith et al. zielte darauf ab, die thermische Akklimatisierungsreaktion von Blättern, Stängeln und Wurzeln von acht unterschiedlichen Pflanzenarten besser zu verstehen. Sie fanden heraus, dass sich die Temperaturakklimatisierung der Atmung tatsächlich je nach Gewebetyp unterscheidet. Gewebe, das keine Photosynthese betreibt, zeigte homöostatischere Reaktionen auf Temperatur (dh stabiler) als photosynthetisches Gewebe. Dies wurde aufgrund der starken Verbindung zwischen photosynthetischer Biochemie und Atmungsflüssen festgestellt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Atmungsreaktionen der Pflanzen auf sich ändernde Temperaturen, wie z. B. zukünftige Erwärmung, gewebetypspezifisch sein werden. Die in dieser Studie gefundene Verbindung zur Photosynthese bietet einen Weg zur Verbesserung der Darstellung dieser Atmungsreaktionen in großmaßstäblichen Kohlenstoffkreislaufmodellen. Die Autoren hoffen auch, dass die Daten aus ihrer Studie verwendet werden, um bessere mechanistische Modelle der Dunkelatmung zu entwickeln und zu testen, und haben ihren Datensatz zu diesem Zweck öffentlich zugänglich gemacht.

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.