Brent Helliker, profesor biologie ze School of Arts and Sciences na Penn: „Není takovým překvapením, když se domníváte, že lední medvěd v severní Kanadě a černý medvěd na Floridě mají stejnou tělesnou teplotu. Jsou to teplokrevní savci, jako my, a produkují své vlastní teplo. Nicméně myslet si, že smrk černý v Kanadě a karibská borovice v Portoriku mají stejnou průměrnou teplotu svých jehlic je docela udivující, zejména proto, že stromy rozhodně nelze považovat za „teplokrevné“.

Při zkoumání celkem 39 druhů stromů rozšířených od oblastí subtropického až po boreální podnebí výzkumníci zjistili téměř konstantní teplotu v listech a jehlicích stromů. Tyto výsledky poskytují nový pohled na to, jak větve stromů a listy a jehlice udržují stálou teplotu, která je považovaná za ideální pro fotosyntézu a naznačuje, že fyziologie rostlin a ekologie jsou důležitým činitelem k zvážení toho, zda se biologové při zkoumání klimatických změn „ptají“ stromů správně.

Podle studie, fotosyntéza u stromů nejlépe probíhá, když je teplota listů a jehlic kolem 21°C, přičemž rozsah nebo průměrná teplota během vegetační doby hraje malou, pokud vůbec nějakou, roli. Tato stálost teploty znamená, že v chladnějších podmínkách je teplota zvyšována a v teplejším prostředí se listy a jehlice stromů ochlazují, aby dosáhly optimálních podmínek pro fotosyntézu. Proto je třeba přehodnotit názory, které předpokládají, že teplota listu je vázána na teplotu okolního vzduchu.
 

Výsledky výzkumu naznačují, že stromy používají kombinaci čistě fyzikálního jevu – jakým je ochlazování odpařováním vody nebo ohřátí způsobené stěsnáním spousty listů nebo jehlic dohromady – k udržení toho, co vypadá jako stálá teplota listů nebo jehlic.“

Teplota listů či jehlic, ochlazovaných fyziologickými a morfologickými technikami evaporace, postavení nebo odrazu a oteplovaných snížením evaporace a zvýšením počtu listů nebo jehlic na větvi, mohou být považovány za adaptaci k dosažení homeostázy.

Studie také prezentuje novou hypotézu, proč určité stromy rostou v určitých klimatických podmínkách a přináší novou teorii pro to, jak a proč stromy na severu kvůli globálnímu oteplování trpí přehřátím v důsledku mechanismů, které mají vyvinuté, aby udržely své listy nebo jehlice teplé.

Kromě toho, modely pro předpovědi počasí spoléhají na přesné odhady odpařování povrchové vody, z které většina pochází z listů stromů. Znalost této teploty listů stromů je rozhodující pro přesnou předpověď budoucích klimatických scénářů.
Výzkum, publikovaný tento týden v Nature on line, odporuje dlouhotrvajícím prognózám, kde teplota a relativní vlhkost v aktivně fotosyntetizujícím listu nebo jehlici je spojená s okolní teplotou vzduchu. Desítky let vědci studující klimatické změny, měřili podíl kyslíkových izotopů v celulóze letokruhů k určení okolní teploty a relativní vlhkosti v minulosti. Předpoklady ve všech těchto studiích byly, že teplota listu stromů byla stejná jako teplota okolního prostředí. Výzkumníci na Penn, s použitím měření izotopů kyslíku a současného klimatu, určili způsob k odhadu teploty listů u živých stromů a závěrem předvedli, jak byl dřívější předpoklad nesprávný.

To je nešťastné zjištění pro možnosti rekonstrukce klimatu prostřednictvím analýzy izotopů získaných z letokruhů, ale dobrodiní pro ekology, protože to vytváří možnosti pro rekonstrukci reakcí stromů na průměrné klima a klimatické změny během posledních pár století.

 

Teplota uvnitř zdravého, fotosyntetizujícího listu stromu je ovlivňována méně teplotou prostředí než se dosud myslelo. Při zkoumání 39 druhů stromů s rozšířením od subtropického po boreální klima výzkumníci zjistili téměř konstantní teplotu v jejich listech. (Credit: Michele Hogan)

Tým výzkumníků použil svou metodu k rekonstrukci teploty listů nebo jehlic v korunách stromů u 39 druhů v rozsahu 50 stupňů zeměpisné šířky a zjistili, že v teplejších klimatických podmínkách byly listy a jehlice chladnější než okolní teplota a v chladnějších oblastech tomu bylo naopak. Snad nejpozoruhodnějším objevem bylo, že napříč touto velkou oblastí a u takového množství druhů stromů, se jejich listy i jehlice zdají být fungující při stejné teplotě, což je pravděpodobně výsledkem přírodního výběru působícího k udržování optimální teploty pro fotosyntézu navzdory široce různorodému okolnímu klimatu.

Soubor dat v kontinentálním měřítku použitý pro tento výzkum byl součástí samostatné studie provedené Suzannou Richter, přispěvatelkou této studie a postgraduální výzkumnicí v Department of Earth and Environmental Science at Penn. „Mnoho milionů let staré dřevo, které jsme s kolegy sebrali v arktické části Kanady a Sibiře bylo tak dobře ochráněno, že z obou oblastí vypadalo a hořelo jako novodobé dřevo. Jeho fantastické uchování přineslo otázky týkající se toho, zda by chemické vlastnosti dřeva mohly být použity k určování podnebí, ve kterém tyto stromy rostly před milióny let.“

Ačkoliv je zde několik studií, které porovnávají teploty korun stromů v celém vegetačním období, nedávná studie používající infračervené termální zobrazování smíšeného lesa ve Švýcarsku souhlasí se současnou studií: teploty korun stromů ve Švýcarsku byly o 4-5 stupňů Celsia vyšší než chladnější okolní vzduch.
Financování této studie zajistili Department of Biology na University of Pennsylvania a Andrew W. Mellon Foundation.

Zdroj: University of Pennsylvania.