Niebieskie przyrosty to część struktury anatomicznej drewna, która swój kolor zawdzięcza mieszaninie barwników safranina i astra blue. Zabarwione na niebiesko fragmenty próbki świadczą o tym, że rozwój rośliny został zaburzony, a ona sama doświadczyła stresu związanego z nagłym ochłodzeniem. Niebieskie przyrosty to również temat projektu, który będzie realizował dr Paweł Matulewski z Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych.
Doktor Paweł Matulewski jest dendrochronologiem oraz adiunktem zatrudnionym w Instytucie GeoEkologii i Geoinformacji. Jego zainteresowania naukowe łączy królowa polskich lasów: sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.). Młody badacz poświęcił jej swoją pracę doktorską. Teraz będzie kontynuował badania w ramach projektu NCN Sonata „Niebieskie przyrosty w korzeniach i pniach sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) jako proxy ochłodzeń w borealnej i umiarkowanej strefie Europy (bROOT)”.
– W ubiegłym roku wrzesień był suchy i upalny – zaczyna naszą rozmowę Matulewski. – Rosnąca w pobliżu wydziału sosna nagle straciła kolor, w środku korony stała się całkowicie ruda. Prawdopodobnie był to stres związany z wysoką temperaturą i suszą, co dowodzi, że sosna w naszym klimacie coraz częściej nie radzi sobie najlepiej. W drodze do pracy wielokrotnie zastanawiałem się, czy uschnie. Na szczęście drzewo nadal stoi.
Pinus sylvestris stanowi 67% powierzchni polskich lasów. Rośnie wszędzie, od wydm przez bagna i torfowiska po tereny górskie. Dla jej rozwoju kluczowe są amplitudy temperatury powietrza. Sosna nie lubi ani nagłych skoków temperatury, ani suszy. Dotychczas gatunek ten miał w Polsce swoje optimum klimatyczne; dzisiaj naukowcy coraz częściej odnotowują, że to optimum przesuwa się ku północy – w efekcie sosna w Szwecji ma się znacznie lepiej niż w naszym kraju. W ramach projektu dr Matulewski planuje porównać rozwój sosny w Skandynawii i Polsce i ocenić, jak zmiany klimatu wpływają na jej kondycję. Celem jest również prześledzenie zmian klimatycznych i ekologicznych zapisanych w strukturze sosny, sięgających daleko w przeszłość. W pracy badacz skupi się na rekonstrukcji ekstremów klimatycznych, w tym nagłych ochłodzeń, zapisanych w formie niebieskich przyrostów. Do prac porównawczych posłużą próbki drewna pobrane z pni i korzeni sosny zwyczajnej, które zostaną poddane analizie z użyciem mieszaniny barwników, aby lepiej uwidocznić zmiany.
– Czerwony barwnik safranina i niebieski astra blue barwi wszystkie struktury drewna, jednak niebieski kolor uzyskują tylko te, które nie zostały zlignifikowane, czyli nie uległy zdrewnieniu. Są one mniej trwałe, przez co bardziej podatne na działanie barwnika. Dla nas, naukowców, to sygnał, że proces lignifikacji został przerwany i niedokończony, a drzewo doświadczyło jakichś ekstremów klimatycznych czy ekologicznych – tłumaczy dr Matulewski. Warto dodać, że lignina jest ważna, ponieważ wzmacnia ściany komórkowe roślin, co wspomaga transport wody i substancji odżywczych wewnątrz struktury drzewa.
Niebieskich przyrostów po raz pierwszy w opisie struktury drzewa użyli włoscy badacze Alma Piermattei oraz Alan Crivellaro z Uniwersytetu w Turynie, z którymi współpracuje obecnie dr Matulewski. W Polsce tego typu badania prowadzone były dotychczas na podstawie próbek pobranych z korzeni drzew sosny w okolicach Brodnicy. W ramach projektu naukowiec z UAM poszerzy te analizy o próbki pobrane z pnia drzewa. Planowane jest badanie porównawcze z sosnami rosnącymi w północnej Skandynawii. Dzięki temu dr Matulewski wraz z zespołem chciałby uzyskać całościową wiedzę na temat kondycji tego gatunku drzewa.
Jak podkreśla naukowiec, wstępne badania na rodzimym Pojezierzu Brodnickim wykazały, że niebieskie przyrosty mają wysoką replikację w odsłoniętych korzeniach sosny. To sugeruje, że przynajmniej korzenie drzewa w tych okresach podlegały niekorzystnym działaniom otoczenia, ale nie wiadomo, jak sytuacja wygląda w pniu. Na tej podstawie naukowiec jest w stanie opisać, jak fizjologicznie reaguje drzewo na działania chłodnego klimatu, i określić jego strategie adaptacyjne.
– Spodziewam się, że obie części drzewa mogą reagować inaczej na ekstrema klimatyczne – mówi dr Matulewski. – Wiadomo, że pień drzewa jest lepiej zaadaptowany do warunków zewnętrznych, w związku z czym lepiej znosi ekstrema klimatyczne. Zakładamy, że w korzeniach zostaną zapisane bardziej szczegółowe zmiany warunków klimatycznych. Dzięki temu, że korzenie są bardziej wrażliwe, mogą uzupełnić i rozszerzyć wiedzę na temat reakcji drzewa na ekstremalne warunki środowiskowe.
Kolejnym etapem prac zaplanowanych w ramach projektu będzie opisanie typów niebieskich przyrostów. Na podstawie między innymi szerokości, wielkości naczyń i grubości ścian naukowcy będą w stanie określić czas wystąpienia ochłodzenia, a także jego długość. To pozwoli zrekonstruować klimat na przestrzeni ostatnich kilku stuleci. – Chcielibyśmy sięgnąć nawet do ostatnich 800 lat, ale wszystko zależy od wieku żyjących drzew oraz tego, czy znajdziemy odpowiednie martwe okazy – deklaruje badacz.
zob. też Dr Agata Buchwał. Kolory Arktyki
– Moje badania z definicji służą poszerzeniu wiedzy z zakresu dendrologii czy dendrochronologii, ale mam nadzieję, że cenne informacje znajdą w nich przedstawiciele innych dziedzin nauki, na przykład historycy czy archeolodzy. Często zdarza się, że w źródłach mamy zapis na temat suszy, silnych mrozów, powodzi czy nagłego ochłodzenia. Moje badania mogą potwierdzić, czy rzeczywiście tak było.
Jak zapewnia dr Matulewski, jego projekt ma też wymiar praktyczny.
– Badając sosnę, sprawdzimy, jak reaguje ona na czynniki klimatyczne i ekologiczne, czy sygnały te są tożsame przez wiele lat, czy zmieniły się w ostatnim czasie. To pozwoli nam przewidzieć, czy drzewa są w stanie zaadaptować się do zmieniających się warunków klimatycznych. Będziemy mogli pokazać wzorce ich zachowań, co w dalszej perspektywie pozwoli planować działania na poziomie zarządzania lasami czy terenami chronionymi.
