Siewki Stenocactus coptonogonus. Światło, osłona korony i letnie ocieplenie

Kilkutygodniowe siewki pod koroną meskitu

Pérez-Sánchez i współautorzy przenieśli siewki Stenocactus coptonogonus w wieku około 4–5 tygodni na stanowisko koło San Juanico Chico w San Luis Potosí, na wysokości 1870 m. Rośliny rosły pojedynczo w biodegradowalnych pojemnikach o objętości 295 ml, z miejscową glebą. Porównano miejsca pod koronami meskitów, oznaczonych w pracy jako Prosopis laevigata, i powierzchnię otwartą. Obserwacje trwały 105 dni, od 26 września 2012 r. do 9 stycznia 2013 r.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, s. 3–5]

Każdy wariant obejmował pięć powtórzeń, po 41 roślin danego gatunku. Część pobierano w kolejnych terminach do pomiaru masy i zawartości wody, a część śledzono metodą fluorescencji chlorofilu. W doświadczeniu wykorzystano korony 12 drzew o wysokości około 2,5–3 m. Układ ten porównywał rzeczywistą osłonę roślinną z sąsiednią powierzchnią, więc zmiany światła i temperatury występowały równocześnie.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, s. 4–5]

Między 12.00 a 14.00 średnia temperatura powierzchni wynosiła 24,62 ± 0,56°C pod koroną i 37,42 ± 1,07°C na otwartej powierzchni. Natężenie strumienia fotonów wynosiło odpowiednio 306,34 ± 11,45 i 926,75 ± 21,21 µmol m⁻² s⁻¹. Są to średnie z błędem standardowym. W pomiarach wilgotności płytkiej warstwy gleby na głębokości około 1 cm nie wykazano istotnej różnicy między miejscami.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, s. 5]

Fotosystem II i tempo transportu elektronów

Fotosystem II uczestniczy w przechwytywaniu energii światła i rozpoczyna przepływ elektronów w aparacie fotosyntetycznym. U S. coptonogonus jego efektywność fotochemiczna była większa pod koroną meskitu. Jednocześnie oszacowane tempo transportu elektronów było większe na otwartej powierzchni, gdzie docierało więcej światła. Wyższa sprawność wykorzystania dostępnych fotonów i większy całkowity strumień elektronów mogą więc wystąpić w odmiennych warunkach oświetlenia.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, s. 5–7]

Transport elektronów obliczano z efektywności fotosystemu II i zmierzonego strumienia fotonów, przy założonej absorpcji światła wynoszącej 0,84 i podziale energii pomiędzy fotosystemy po 0,5. Wskaźnik ten nie był bezpośrednim pomiarem pobierania dwutlenku węgla. Zależy od użytych założeń optycznych, które w pracy zastosowano jednakowo do badanych roślin.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, s. 5]

Przyrost masy i uwodnienie w tej samej próbie

Dla S. coptonogonus osłona korony nie zmieniła istotnie względnego tempa przyrostu masy, tempa asymilacji netto ani stosunku masy korzenia do masy pędu. Względna zawartość wody w tkankach była większa na otwartej powierzchni. Wynosiła 62,68 ± 1,35% w słońcu i 55,55 ± 1,56% pod koroną, ze średnią i błędem standardowym. W tym sezonie korzystniejsza efektywność fotosystemu II pod osłoną nie łączyła się z większym uwodnieniem tkanek ani istotnie szybszym przyrostem masy.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, s. 7]

Względna zawartość wody porównuje ilość wody obecnej w tkance z ilością, którą ta sama tkanka może pomieścić po pełnym uwodnieniu. Łączy więc stan rośliny z jej pojemnością wodną. Jej odpowiedź w tym doświadczeniu dotyczy małych siewek jesienią i zimą, przy opisanym układzie gleby, pojemników i osłony.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, s. 4–5, 7]

Dwuletnie rośliny podczas letniego ocieplenia

Aragón-Gastélum i współautorzy wykorzystali dwuletnie siewki S. coptonogonus, Echinocactus platyacanthus i Ferocactus histrix. Rośliny wcześniej rosły w szklarni. Od 7 czerwca do 27 września 2013 r. przebywały na odsłoniętym, oczyszczonym stanowisku w San Luis Potosí, na wysokości 1844 m. Otwarte komory z przezroczystymi ścianami zwiększały temperaturę i zmieniały wilgotność powietrza.[Aragón-Gastélum i wsp. 2017b, s. 93–95]

W sześciu komorach oraz sześciu powierzchniach kontrolnych umieszczono po 20 roślin każdego gatunku, czyli po 120 na gatunek w każdym wariancie. Cztery rośliny rosły razem w doniczce o średnicy 5 cm i głębokości 10 cm. Podłoże składało się ze żwiru, piasku i frakcji gliniastej w proporcji 10:40:50, bez podanej podstawy masowej lub objętościowej. Podczas próby roślin nie podlewano. W tym okresie spadło 126,4 mm deszczu.[Aragón-Gastélum i wsp. 2017b, s. 94–95]

Przeżycie w konkretnym układzie warunków

W komorach ocieplających wszystkie badane S. coptonogonus obumarły do 105. dnia. Na powierzchniach kontrolnych na końcu doświadczenia pozostawało żywych ponad 22% roślin tego gatunku. Pozostałe gatunki wyginęły w komorach wcześniej, E. platyacanthus do 65. dnia, a F. histrix do 55. dnia. W próbie letniej zmiana mikroklimatu silnie obniżyła przeżycie młodych roślin.[Aragón-Gastélum i wsp. 2017b, s. 95–96, rycina 1]

Średnia temperatura wzrosła o około 1,9°C, a średnie dobowe maksimum o około 5,8°C. Równocześnie obniżyła się wilgotność powietrza. Rośliny rosły w małych doniczkach, po cztery sztuki, na stanowisku bez osłony innych roślin. Wynik obejmuje cały ten układ i ówczesny przebieg pogody. Nie wyznacza pojedynczego progu temperatury powodującego śmierć S. coptonogonus.[Aragón-Gastélum i wsp. 2017b, s. 94–98]

Obie prace opisują różne etapy młodości i różne okna sezonowe. W pierwszej osłona meskitu poprawiała efektywność fotosystemu II bez istotnej zmiany przyrostu masy. W drugiej gorętsze i suchsze powietrze podczas lata wiązało się z całkowitą utratą roślin w komorach. Zależność między ekspozycją, procesami fizjologicznymi i przeżyciem wymaga więc zachowania wieku roślin oraz skali czasu.[Pérez-Sánchez i wsp. 2015, Pérez-Sánchez i in., s. 4–7; Aragón-Gastélum i in., s. 94–98][Aragón-Gastélum i wsp. 2017b, Pérez-Sánchez i in., s. 4–7; Aragón-Gastélum i in., s. 94–98]