NordGen Skog

Svalbard Global Seed Vault

Besök oss på Facebook


Instagram

Klimaendringer

Klimaendringene – er skogtrær tilpasningsdyktige?

Skogtrær har gjennom tidene overlevd en rekke kort- og langvarige endringer i klima. De er åpenbart robuste og meget tilpasningsdyktige. Men hva er mekanismene for tilpasning, og er disse tillstrekkelig til å møte fremtidige klimaendringer?

Frostskader gran_Svein Solberg

Frostskader på gran på grunn av for tidlig knoppskyting. Furua på samme felt er ikke påvirket.
Foto: Svein Solberg

Mekanismer Den mest grunnleggende mekanismen for tilpasning er seleksjon. Generasjoner av trær er genetisk formet av klima og andre miljøforhold gjennom tidene. Noen gener favoriseres, andre forkastes. Populasjoner av samme treslag i ulike miljømessige habitater vil derfor vanligvis ha forskjellige fenotyper på grunn av seleksjon. For eksempel har boreale bartrær en systematisk trend (avtagende) i både tidspunktet for vekststart om våren og vekstavslutning om sommeren fra sør til nord og fra lavlandet til fjellet.

En annen form for tilpasning er fenotypisk plastisitet, som er evnen hos en genotype til å produsere forskjellige fenotyper i forskjellige miljøer. Et klon av et gitt treslag som er i stand til å overleve store forskjeller i vårtemperaturer, inkludert tilfeller av frost, har en høy grad av plastisitet. Selv om plastisitet er definert på klonnivå, gjelder det også på populasjons- og artsnivå. Plastisitet er spesielt viktig i langlivede arter og har sannsynligvis utviklet seg som en respons på den store variasjonen i klima i løpet av trærnes levetid.

I den senere tid har enda en mekanisme for tilpasning blitt studert. Det viser seg at miljøet også kan påvirke uttrykket av gener - visse miljøforhold kan skru på gener, andre forhold slå dem av. Dette kalles epigenetikk. Hos grana er et velkjent eksempel at vekstrytmen til planten påvirkes av temperaturen i løpet av frømodningen. Lave temperaturer i frøets tidlige barndom har en tendens til å produsere planter med tidlig vekststart på våren og tidlig knoppsetting på sensommeren, mens sen vekststart om våren og knoppsetting om sommeren er forbundet med høye temperaturer under frømodningen. Den epigenetiske tilpasningen hos gran innebærer at fenotypen kan endre seg drastisk fra en generasjon til den neste. Blant skogtrær er epigenetisk tilpasning kun studert grundig hos gran.

Seleksjon, plastisitet og epigenetiske endringer arbeider sammen, men ikke nødvendigvis i fullstendig harmoni. Seleksjon virker på fenotypen, og i tilfeller av utstrakt plastisitet kan en større andel av genotyper forbli reproduserende i populasjonen enn hvis plastisitet er lav. Tilsvarende er en epigenetic endring av fenotypen en rask prosess som ikke involverer noen endringer i DNA-sekvensen eller i allelfrekvensen. På den måten kan epigenetiske endringer av fenotypen og plastisitet motvirke tilpasning ved seleksjon. Evolusjonen belønner enhver prosess som fremmer overlevelse og reproduksjon, uavhengig av mekanismen bak, og nyere forskning har vist at redusert seleksjon på grunn av plastisitet er mer enn kompensert av økt fenotypisk tilpasning til miljøet på grunn av plastisitet. Følgelig vil tilpasning til miljøets heterogenitet kun basert på seleksjon trolig være for treg og utilstrekkelig, og fenotypisk plastisitet og epigenetisk modulering trolig bidra med uunnværlige lag av robusthet hos langlivete trær.

I tillegg til mulighetene for lokal tilpasning, kan genetisk materiale fra trærne bevege seg over større avstander, både i form av frø og pollen. Det har vist seg at selv omfattende genflyt ikke har hindret lokal tilpasning. Betydelig genflyt kan også kompensere for den lange generasjonstiden hos trærne.

Fremtid Er kombinasjonen av disse mekanismene tilstrekkelig til å takle fremtidige klimaendringer? Det kan være at graden av miljøendringer overstiger trærnes tilpasningsevne, spesielt ved høye breddegrader hvor middeltemperaturen er forventet å stige mest. En rekke forskningsprosjekter over hele verden arbeider med disse problemstillingene. I mellomtiden bør vi fokusere på tiltak for å redusere klimaendringene, og dra nytte av de adaptive mekanismene som er beskrevet ovenfor.

Siden våren vil komme tidligere i et endret klima vil sannsynlig trærnes vekststart også fremskyndes.  Et nettverk av fenologiske hager har vist at vekstsesongen i Europa økte med om lag 11 dager i løpet av 1960-1990, hovedsakelig på grunn av tidligere knoppskyting, og klimaendringene forventes å fremskynde våren enda mer i fremtiden. En åpenbar bekymring er økt forekomst av frostskader forbundet med for tidlig knoppskyting. For noen kommersielle arter, som furu og gran, er knoppskyting en egenskap med høy arvbarhet, noe som innebærer at denne egenskapen effektivt kan selekteres for i planteforedlingen. På den måten kan for tidlig knoppskyting motvirkes ved å ta i bruk foredlingsmateriale som har sen vekststart.

Tilsvarende kan det ved å ta i bruk plantemateriale med høy grad av fenotypisk plastisitet være mulig å øke overlevelsen og levedyktigheten hos plantene. Igjen viser det seg at plastisitet er genetisk styrt. I foredlingen på gran er det eksempelvis noen familier (dvs foreldretrær og deres avkom) som viser høy plastisitet for viktige adaptive egenskaper, mens andre familier ikke gjør det.

Hvis det ikke er egnet foredlingsmateriale tilgjengelig er det også mulig å benytte seg av assistert migrasjon, dvs. bruke provenienser med dokumentert senere vekststart. I sørlige provenienser av flere treslag starter veksten om våren senere enn nordlige provenienser. Det er imidlertid store forskjeller mellom arter med hensyn til hvor langt de kan flyttes langs klimagradienter. Mens furu er ganske følsom for forflytning, er gran ganske robust. En generell retningslinje ved assistert migrasjon vil være å søke informasjon fra tidligere studier av forflytning av de aktuelle treslagene.

Hvor godt forberedt skogbruket er på klimaendringer kan avhenge blant annet av hvor effektivt informasjon fra forskningen formidles til forskjellige brukere og aktører i skogbruket. NordGen Skog vil derfor foreta en spørreundersøkelse for å få informasjon om bevissthet mhp klimaendringer, mulige strategier for tilpasning og behovet for vitenskapelig informasjon og i foredlings- og skogbruksorganisasjoner og hos andre interessenter. Basert på resultatene fra undersøkelsen ønsker vi å foreslå hvordan informasjonsflyten bedre kan justeres i samsvar med behovene i skogbruket.

Av Tor Myking, NordGen Skog


Tidligere temaartikler fra NordGen Skog kan du finne her.