For 150 år siden svedte planter mere end i dag
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

For 150 år siden svedte planter mere end i dag

En høj koncentration af kuldioxid i atmosfæren betyder, at landplanter ikke behøver at 'indånde' så meget CO2 for at binde tilstrækkelig kulstof til deres celler. Ny forskning viser, at det fører til færre såkaldte læbeceller, eller stomata, på planters stængler og på undersiden af deres blade.

Færre læbeceller betyder mindre transpiration af vand gennem planten, hvilket igen betyder, at klodens vandcirkulation ændres og kontinenter risikerer at blive mere tørre.

I to artikler i fagbladet PNAS har Emmy Lammertsma og Hugo Jan de Boer fra Utrecht Universitet opmålt frekvenserne af disse stomata i en række landplanter i Florida hen over en periode på flere årtier, og sammenlignet dem med opbevarede prøver fra 1800-tallet.

Det bemærkelsesværdige resultatet er, at det gennemsnitlige antal stomata er faldet 34 pct. (±12 pct.) efterhånden som mængden af kuldioxid i atmosfæren er steget fra 290 til 390 ppm i løbet af de sidste 150 år.

Man har længe vidst, at der findes stor variation i antallet af læbeceller blandt landplanter, afhængig af art, levested og vækstbetingelser. Men man ved meget lidt om langtidseffekterne af landplanters strukturændringer under mere varige klimaforandringer.

Hvis det viser sig, at floraen andre steder på kloden udvikler sig ligesom i Florida, kan opdagelsen ikke kun have en betydning for den globale carbon-cyklus, men også for den globale hydrologiske cyklus, der cirkulerer vandet gennem havet, atmosfæren og landjorden.

Homeostase

Jordkloden er den planet i solsystemet, som vejer mest i forhold til sin størrelse og har efter sin fødsel for 4,5 milliarder år siden været udsat for enorme geologiske kræfter som driver bevægelsen og dannelsen af kontinenter.

En overordentlig bemærkelsesværdig egenskab ved Jorden er, at den på trods af sin høje geologiske aktivitet har en lang række selvregulerende mekanismer, der stabiliserer livet på dens overflade.

Det magnetiske felt, ozonlaget og atmosfæren forhindrer solens ultraviolette lys i at ødelægge de delikate livsprocesser, som til gengæld bruger solens energi til at omdanne CO2 til sukker og andre organiske molekyler.

Planter spiller en afgørende rolle for Jordenshomeostase. De binder carbon, danner ilt og får vandet til at cirkulere. For cirka 425 millioner år siden skete den nok største forandring for livet på Jorden. Nogle planter udviklede ledningsvæv, stængel og rodsystem og lærte at leve på overfladen af det meget store og meget tørre superkontinent Oldredia.

Disse karplanter, eller såkaldte vaskulære planter, var alle i besiddelse af små læbeceller på blade og stængler, kaldet stoma eller stomata, der gjorde det muligt for planten at optage CO2, udskille ilt og transpirere - eller 'svede' - vand til den omkringliggende luft. Klodens carboncyklus og vandcyklus kom i gang og førte til et relativt stabilt økosystem, der gjorde det muligt for evolutionen at udvikle blomster, dyr og stadig mere komplekse livsformer.

Færre læbeceller vil føre til mindre transpiration af vand, som er den proces der gør, at vandet fordamper op i atmosfæren og hjælper planten med at afkøle sig selv. Planters transpiration gør dem også mere kølige.

Varmere i skyggen

Hvis et egetræ kun har 2/3 af sine stomata på undersiden af bladene, vil det alt andet lige ikke længere være så køligt at stå under en varm sommerdag. Dette i sig selv kan også være årsag til en lille positiv feedback-mekanisme, der får kloden til at blive stadig mere varm og planter til at være mere tørkeresistente.

Mindre transpiration vil i første omgang give lidt mere fugtig jord, men efterhånden vil en feedback-proces gøre tingene værre, fordi der vil komme færre skyer, det vil regne mindre, og planterne vil blive stadigt mere tørre. Samlet set er det forskernes frygt at den øgede udledning af CO2 vil reducere kontinenternes ferskvandcyklus og dermed gøre atmosfæren og landjorden mere tør.

Klimaforskerne er dog stadig usikre på årsag og virkning i store dele af den hydrologiske cyklus. Den er meget kompleks og indeholder mange elementer, såsom fordampning og transpiration, kondensering, advektion, nedbør i mange former, afstrømning fra landjorden, smeltning, sublimation, nedsivning, floder, grundvandsstrømninger, diverse vand- og ismagasiner i havbund og på polerne.

Det er svært at forudsige, hvordan ændringer i en del af den hydrologiske cyklus vil påvirke de andre dele, og man har endnu ikke fundet nogen ordentlig metode til at rekonstruere dynamikken ud fra historiske data.

Modeller for fremtiden

Lammertsma og de Boer har derfor forsøgt sig med en teoretisk model, der forsøger at forudsige, hvordan landplanters transpiration vil ændre sig, når som CO2-koncentrationen stiger mere og mere i atmosfæren.

Modellen viser, at en fordobling af CO2-niveauet til 800 ppm vil reducere fluxen af vandtilførslen fra subtropiske landplanter til atmosfæren med 60 Watt pr. kvadratmeter, hvilket svarer til halvdelen af den samlede mængde vand tilført til atmosfæren via transpiration og fordampning.

Heldigvis findes der også visse negative feedback-processer, der eventuelt kan kompensere for de klimatiske effekter af det reducerede antal læbeceller. En øget koncentration af CO2 kan få skove til at vokse tættere og optage mere CO2 via bladene, dog kun til en vis grænse, fordi en tættere bevokset skov vil have svært ved at optage mere kulstof, da den vil have mere skygge og mindre fotosyntese pr. kvadratmeter.

Desuden vil en øget fotosyntese måske blot øge stofskiftet i stedet for at fiksere kulstof i jorden og i træmassen. Simulationer har vist, at en fordobling af CO2-koncentrationen i atmosfæren maksimalt vil øge biomassen på landjorden med 10 procent, svarende til en øget transpiration fra trætoppene på fem procent.

Sammenligner man dette med et fald på 50 procent fra reduktionen i læbeceller, bliver det tydeligt, at landjorden i de subtropiske egne vil blive mere og mere tør, jo mere CO2 vi udleder.

Det er godt nok et stort grantræ i baggrunden af bjergene til højre.

Set med geologiske briller er CO2 konsentrationen historisk lav og vegetationen har jo netop deres stomata der hvor de gør mest gavn, nemlig på undersiden så CO2'en fra formuldningen bruges én gang til.

At stomataerne er reduceret med 34 % +/-12 % betyder jo ikke at træerne optager mindre CO2 end tidligere, højere konsentration 280-390 PPMv betyder at der behøves færre stomataer for at optage den nødvendige næring i form af gas-kunstgødning.

De færre stomataer er netop for at undgå at træerne mister for meget vand, ved højere konsentration af CO2 åbner læbespalterne sig ganske lidt, får den samme næring ind, men undgår fordampning af vand ved den lille åbning.

Det kunne være interessant at se et studie af C4 planter og deres reaktion på de samme forhold som her beskrevet.

  • 0
  • 0

Hvis det er korrekt, må enhver plante kunne "stresses" til at have færre og mindre stomata. Kølingen må således også indflydelse, så temperaturafhængighed burde også undersøges.
Men hvordan bestemmer planten hvor mange stomata der skal dannes i væksten? Er det genetisk eller en funktion af stomata?

Der er i forvejen genetisk anlæg for højde, roddybde, forgrening og bladstørelse/form så gælder det vel for stomata, eller?

  • 0
  • 0

Googler man stomata ser det ud til, at antallet pr. bladenhed er faldende gennem de sidste 200 års tid.
Men årsagen?
Planter har ikke et mål for daglig stofproduktion, så de stopper når det er nået. Skruer man op for en vækstfaktor vil de producere mere indtil de ”foræder” sig. Stomata dannes under bladets udvikling, blade i stærkt lys danner flere stomata, ifølge artiklen burde det være omvendt.

Uanset antallet kan planter kompensere ved at åbne og lukke stomata, så hvorvidt det er mere eller mindre køligt at stå under et egetræ er kun et spørgsmål om egetræets vandforsyning.

I væksthuse kan planter holdes ved fuld stofproduktion døgnet rundt, det kræver permanent åbne stomata, og efter forholdsvis kort tid mistes evnen til at lukke stomata.

De fleste planter har optimum for CO2 omkring 1500 ppm, så stigningen fra 300 til 400 ppm er ikke meget i den forbindelse. Hvis antallet af stomata har ændret sig er det nærmere balancen mellem indstråling og fordampningshastighed, der er årsagen.

  • 0
  • 0