Bomen lijken erg op mensen. Omdat ze net als mensen stress ervaren, besmet raken met insecten of ziektes, aangevallen kunnen worden door branden, stormen, overstromingen en droogtes. Dingen die bomen aanvallen of infecteren, worden aandoeningen genoemd. Maar bomen kunnen, net als mensen, niet naar de dokter gaan om beter te worden en kunnen niet ontsnappen aan de factoren die hen dwars zitten. Dit laatste deel is erg belangrijk omdat het betekent dat bomen om honderden miljoenen jaren te laten bestaan, ze zonder arts in staat moeten zijn om met kwalen om te gaan.
Zoals u zich kunt voorstellen, hebben verschillende boomsoorten verschillende manieren ontwikkeld om met specifieke aandoeningen om te gaan. Dit werd vastgesteld in een onderzoek dat werd uitgevoerd in het Pine Barrens-gebied in New Jersey aan de oostkust van de Verenigde Staten.

Waarom is het belangrijk om de reactie van agenten op stress te begrijpen?

Bomen zijn om verschillende redenen belangrijk voor mensen en andere dieren. Mensen zijn afhankelijk van bomen voor hout, papier, luchtkoeling en waterzuivering. En dieren zijn afhankelijk van bomen voor voedsel en onderdak, ze dienen deze wezens. Daarom is de manier waarop bomen reageren op verschillende aandoeningen of spanningen uitermate belangrijk, omdat de diensten die door de bomen worden geleverd, moeten worden onderhouden of verbeterd als men deze diensten wil blijven gebruiken. Een van de redenen om te willen weten hoe bomen reageren op verschillende aandoeningen of spanningen, is om te kunnen begrijpen en misschien te voorspellen hoe de bomen in de toekomst op die aandoeningen en spanningen zullen reageren.
Bomen nemen, net als alle planten, met behulp van licht kooldioxide uit de lucht op en geven daarbij water en zuurstof af. Dit proces wordt fotosynthese genoemd. Het proces waarbij planten kooldioxide opnemen en water en zuurstof afgeven, is een belangrijke dienst die door bomen wordt geleverd. Studies onderzoeken hoeveel water en koolstof door deze bomen worden verwerkt en hoe dit in de toekomst kan veranderen als gevolg van klimaatverandering. De hoeveelheid hout die de bomen produceren, hangt samen met de hoeveelheid kooldioxide die ze uit de lucht opnemen, want hoe natter ze worden, hoe groter de bomen en dus hoe meer hout ze produceren. Evenzo, hoe meer kooldioxide bomen absorberen, hoe meer water ze afgeven. Dit betekent dat bomen een manier moeten vinden om te controleren hoeveel water ze verliezen bij het opnemen van kooldioxide, anders drogen ze uit.
Evenzo doen mensen hetzelfde. Als u bijvoorbeeld uitademt, als u tegen een koud glas inademt en als er mist in het glas zit, gaat het water verloren, dat wil zeggen condensatie. Als iemand teveel water verliest, raakt hij uitgedroogd. Wanneer bomen een verstoring ervaren (zoals een insect dat op hun bladeren kauwt), wordt hun vermogen om koolstofdioxide op te nemen en daardoor te groeien sterk verminderd. Evenzo neemt het vermogen van de bomen om hout te leveren af. Dit alles betekent dat hout en water afhankelijk zijn van de manier waarop de bomen reageren op verstoringen. Bovendien kan bosfalen leiden tot een toename van het aantal klimaatveranderingen. En tussen de stress van een bos; Er zijn bepaalde insectenplagen, orkanen, overstromingen en droogtes.
Onderzoek naar stress bij bomen
Er is een onderzoek uitgevoerd in Pine Barrens, New Jersey (NJ), een wereldwijd uniek ecosysteem dat ongeveer een derde van de staat New Jersey (aan de oostkust van de Verenigde Staten) beslaat. Er zijn allerlei interessante planten en dieren in dit gebied, en zelfs een legendarisch wezen genaamd de Jersey Devil. NJ Pine Barrens is geconcentreerd in de zuidelijke helft van de staat, waar het relatief vlak is en de grond voornamelijk uit zand bestaat, dus het is meestal vrij droog. Overlast nummer één in NJ Pine Barrens is brand. Vanwege hun aanpassing is er een bos van pijnbomen en eiken.Hoe planten en bomen reageren op stress

Bij dit proces kunnen planten of dieren met elke generatie beter leven in een bepaalde omgeving. Aanpassing kan plaatsvinden in een relatief korte periode, zoals een paar jaar, of duizenden jaren of een heel lange tijd. Bij Pine Barrens wordt gedacht dat dikke schors een aanpassing aan vuur is, omdat bomen met dikke schors het vuur beter overleven dan bomen met dunne schors.
Hoewel dit hen in staat stelt te overleven en te groeien waar branden zijn, hebben veel andere boomsoorten deze aanpassingen niet en kunnen ze daar daarom niet groeien zolang er branden zijn. Dit betekent echter dat als brand wordt voorkomen, eiken en dennen moeten concurreren met boomsoorten die beter groeien bij afwezigheid van vuur, en dit leidt uiteindelijk tot een verandering in het bestaan ​​van de bossoort. Dit betekent ook dat dit bos gedurende duizenden jaren is ontstaan ​​als gevolg van relatief frequente branden. Naarmate mensen naar het gebied verhuisden, is de frequentie van natuurlijk voorkomende branden sterk afgenomen, maar vooral door mensen veroorzaakte branden doen zich voor als een manier om boomsoorten in Pine Barrens te houden, zoals Pine Barrens. Dit worden geprojecteerde branden genoemd.
Alle boomsoorten die in Pine Barrens groeien, hebben vergelijkbare kenmerken, aanpassingen genoemd om hen te helpen het vuur te overleven, maar de manier waarop elke boomsoort later op vuur reageert, lijkt anders. Aanpassingen voor het overleven van branden in bomen zijn onder meer het hebben van een dikke schors om ze te beschermen en het vermogen om na een brand opnieuw te groeien. Een andere grote verstoring van het milieu waar bomen in Pine Barrens mee te maken hebben, is de lage beschikbaarheid van water. Ook bomen in deze regio hebben hier aanpassingen aan. Eiken kunnen bijvoorbeeld zeer lange wortels hebben die diep in het water reiken, waardoor ze lange periodes van droogte (droog weer) kunnen overleven. Een derde verstoring die bomen in Pine Barrens tegenkomen, is de aanval van de rupsen van de zigeunermot. Zigeunermotten zijn insecten en hun rupsen kauwen op eikenbladeren. Bomen in Pine Barrens hebben lange tijd niet met zigeunermotten te maken gehad, dus ze hebben nog geen aanpassing om ze te beschermen tegen de aanval van deze insecten.Hoe planten en bomen reageren op stress
Veel studies hebben onderzocht hoe bomen reageren op verschillende aandoeningen gedurende een paar jaar, maar weinig studies hebben zich gericht op hoe bomen reageren over een langere periode. Het is ook belangrijk om te weten of alle boomsoorten hetzelfde reageren op een bepaalde aandoening, of dat verschillende boomsoorten verschillende soorten aanpassingen hebben. Ten slotte is het vaak bekend dat bomen meerdere aandoeningen tegelijkertijd ervaren, dus het is ook belangrijk om te begrijpen hoe een combinatie van aandoeningen bomen op de lange termijn beïnvloedt. Deze vragen werden beantwoord door te kijken hoe de verschillende boomsoorten in een aflevering van Pine Barrens reageerden op vuur, insectenaanvallen en droogte gedurende een lange periode van 10 jaar.
Op twee verschillende locaties van Pine Barrens zijn twee onderzoeksgebieden ingericht om de effecten van brand op de groei en functie van de boom te onderzoeken. Een van deze plekken is een bosgebied waar (naald) dennen en (platbladige) eiken aan elkaar groeien, dit wordt een gemengd bos genoemd. De andere plaats is een bos met alleen pijnbomen, ook wel een dennenbos genoemd. Op beide locaties zijn twee onderzoekslocaties gevonden, één locatie is verbrand en de andere is beschermd tegen verbranding. Verbranding wordt gedaan om de groei van struiken die onder bomen groeien onder controle te houden, en wordt ook wel voorgeschreven branden genoemd.
Het is een bosbouwtechniek waarbij in het voorjaar de struiken van een bos opzettelijk worden verbrand. Het verbranden van bosstruiken helpt grote, oncontroleerbare branden te voorkomen die mensenlevens en eigendommen kunnen schaden. Door de struik laag te houden, zal een onbedoelde brand of brandstichting zich niet zo snel verspreiden of verwoestend zijn. De verbrande gebieden zijn in de lente van 2011 en 2012 verbrand. Voordat ze behandelingen verbranden, kauwen de rupsen van de zigeunermot op eikenbladeren (in 2007 en 2008) en een droogte van 2 jaar (in 2006 en 2010). Dit leidde tot de studie van hoe het bos reageert op een reeks verstoringen.

Wat gebeurt er met bomen als zigeunermotten op bladeren kauwen?

Tot op zekere hoogte zijn alle bomen aangepast om het hoofd te bieden aan het feit dat hun bladeren worden gekauwd door insecten, omdat het heel normaal is dat insecten zich voeden met boombladeren. Hoe bomen reageren op het kauwen op bladeren, hangt af van het type boom, de tijd van het jaar waarin het kauwt en hoe ernstig de bomen zijn aangetast. In 2007 aten de rupsen van de zigeunermot alle bladeren van eikenbomen in NJ Pine Barrens. In 2008 werd een deel van de bladeren gegeten, maar niet alle. Na ernstige ontbladering, ontbladering genaamd, hebben bomen in 2007 hun bladeren heropend, maar slechts 50% van het bladoppervlak is veranderd. (d.w.z. bomen hebben 50% minder bladoppervlak dan de hoeveelheid voordat bladeren verschijnen)
Bladoppervlak, hoeveel water bomen verliezen en wat ze kunnen verdragen Hoe planten en bomen reageren op stressbepaalt de hoeveelheid kooldioxide. Na het verwijderen van de helft van het eikenblad in 2007 is het waterverlies per boom met 25% afgenomen. Vijf jaar na ernstige ontbladering was het waterverlies echter in 2012 weer normaal, maar het algehele vermogen van eiken in Pine Barrens om koolstofdioxide te absorberen, nam nog steeds af. Dit was niet omdat individuele bomen geen kooldioxide konden opnemen, maar omdat sommige bomen stierven door bladval, dus er waren over het algemeen minder bomen in het gebied.
Dus vergeleken met de situatie voordat de aanval van de zigeunermot-rups plaatsvond, kunnen minder bomen kooldioxide opnemen. Pas nadat de aanval van de zigeunermot-rups het algehele vermogen van eikenbomen in Pine Barrens om koolstofdioxide te absorberen, heeft verminderd. Dit komt niet omdat individuele bomen geen kooldioxide kunnen opnemen, maar omdat sommige bomen afsterven door bladval en daardoor in het algemeen minder bomen in het gebied. Daardoor konden, vergeleken met de situatie vóór de aanval van de zigeunermotrups, minder bomen kooldioxide opnemen.
Na de aanval van de zigeunermot rups, nam het algehele vermogen van eiken in Pine Barrens om kooldioxide te absorberen echter nog steeds af. Dit komt niet omdat individuele bomen geen kooldioxide kunnen opnemen, maar omdat sommige bomen afsterven door bladval, en dus zijn er over het algemeen minder bomen in het gebied. Dus vergeleken met de situatie vóór de aanval van de zigeunermottenrups, konden minder bomen kooldioxide opnemen. Na een zeer ernstige droogte in 2010 na de aanval van de zigeunermot-rups stierf een derde van de meeste eiken.
De grote daling van de koolstofdioxide-inname die plaatsvond na de brand en de aanval van de zigeunermotrups is waarschijnlijk te wijten aan het gecombineerde effect van bladeren die in 2007/2008 zijn gekauwd en zijn opgedroogd door de droogte in 2010, omdat de droogte zo snel optrad. Toch zijn er enkele verschillen in de manier waarop verschillende eiken soorten reageren op droogte. Kastanje-eik (Quercus montana) vertoonde een afname van de opname van kooldioxide in vergelijking met zwarte eik (Quercus velutina), maar er stierf meer zwarte eik dan kastanje-eik als reactie op droogte. Dennen lijken nadelig te worden beïnvloed door rupsaanvallen en droogte in vergelijking met eiken. Waar het op neerkomt, suggereert dat als er meer droogtes optreden, de boomsoort in Pine Barrens zou kunnen verschuiven naar meer dennen en misschien meer eiken zoals kastanje-eiken in plaats van zwarte eiken.
Als we begrijpen hoe bomen reageren op verschillende soorten verstoringen, kunnen we voorspellingen doen over wat er met bomen kan gebeuren de volgende keer dat een dergelijke verstoring optreedt, of wanneer deze verstoringen vaker voorkomen als gevolg van de wereldwijde klimaatverandering. Bomen zijn ongelooflijk belangrijk voor mensen omdat ze hout leveren voor meubels en constructie, materialen voor het maken van papier en brandhout. Veel andere soorten zijn afhankelijk van bomen voor voedsel en onderdak. Bomen fungeren ook als een natuurlijke airconditioning voor de omliggende gebieden. Omdat bomen zo’n belangrijke hulpbron zijn voor mensen en andere soorten, is het absoluut essentieel om te bestuderen hoe bomen omgaan met kwalen.

Referenties:
https://www.frontiersin.org/articles/289812
https://www.researchgate.net/publication/326158693_How_Do_Trees_Respond_to_Stress
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191120131332.htm

Auteur: Ozlem Guvenc Agaoglu