Deep Roots in Plants Driven by Soil Hydrology

Rutgersin professori johtaa synteettistä tutkimusta juurista – kasvimaailman ”aivoista” – ja niiden suhteesta hydrologiaan

Michael Potter11/

”Charles Darwin kirjoitti kerran, että kasvien juurten kärjet ovat kuin kasvien aivot. Juuret aistivat ympäristöä. Ne aistivat veden, jossa on enemmän ravinteita, ja ne hakeutuvat näiden resurssien perään. Juuret ovat kasvin älykkäin osa.”
– Professori Ying Fan Reinfelder

Vettä etsiessään jotkin puiden juuret luotaavat satoja metrejä syvälle, ja monet puut lähettävät juurensa kallioiden halkeamien läpi, ilmenee Rutgers University-New Brunswickin professorin johtamasta uudesta tutkimuksesta.
Kasvien juurten syvyydellä, joka vaihtelee lajeittain ja maaperäolosuhteiden mukaan, on lisäksi keskeinen rooli kasvien sopeutumisessa ilmastonmuutokseen, sanoi Ying Fan Reinfelder, joka on professori maan- ja planeettatieteiden laitoksella ja ympäristötieteiden laitoksella.
”Charles Darwin kirjoitti aikoinaan, että kasvien juurten kärjet ovat kuin kasvien aivot”, Reinfelder sanoi. ”Juuret aistivat ympäristöä. Ne aistivat veden, jossa on enemmän ravinteita, ja ne hakeutuvat näihin resursseihin. Juuret ovat kasvin älykkäin osa.”
Reinfelder ja kollegat julkaisivat tuloksensa tänään Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisussa. Tutkimus osoitti kasvien juurien ja veden saatavuuden välisen suhteen. Se osoittaa havaintojen ja mallintamisen avulla, että maaperän hydrologia on keskeinen voima, joka ohjaa juurten syvyyden paikallisia ja maailmanlaajuisia malleja.
Tutkimuksen havainnot osoittavat, että juurten syvyyden ja paikallisten maaperä- ja vesiolosuhteiden välillä on vahva yhteys. Hyvin ojitetuilla ylänköalueilla juuret ulottuvat sadeveden ja lumen sulamisvesien imeytymisen tasolle asti. Vettä läpäisemättömillä alankoalueilla juuret pysyvät matalalla. Tässä välissä suuret kasvunopeudet ja kuivuus voivat lähettää juuret useita metrejä syvemmälle kyllästyneeseen vyöhykkeeseen aivan pohjavedenpinnan yläpuolelle.

Tuloksilla on merkittäviä vaikutuksia siihen, pystyvätkö puut ja muut kasvilajit sopeutumaan muuttuvaan ilmastoon ja selviytymään siitä tämän vuosisadan aikana ja sen jälkeen, Reinfelder sanoi. Yleisesti ottaen mahdollisuudet näyttävät suotuisilta. Kasvit ovat tyypillisesti sopeutumiskykyisiä, ja syväjuuriset kasvit ovat suuremmassa etulyöntiasemassa.

Ying Fan Reinfelder/Rutgers University-New Brunswick

”Kasvit saattavat olla kekseliäämpiä ja joustavampia ympäristöstressin ja ilmastonmuutoksen suhteen, kuin mitä olemme aiemmin luulleet, mutta vain tiettyyn rajaan asti”, hän sanoi. ”Ne kestävät kuivuutta. Mutta jos kuivuus jatkuu vuosisadan ajan, ne eivät selviydy siitä.”

Kasvit voivat siirtyä pois epäsuotuisista ympäristöistä siirtymällä alamäkeen, jossa vettä on runsaammin, hän totesi. Ne tekevät sen irrottamalla siemeniä, joista ne, jotka pääsevät kosteampiin alempiin paikkoihin, jäävät henkiin.

Reinfelder totesi, että kasvien selviytyminen on elintärkeää meidän omalle eloonjäämisellemme. Kasvit ovat ravintoketjun pohjalla, tuottavat happea ja sitovat hiilidioksidia, joka on tärkein ilmastonmuutokseen liittyvä kasvihuonekaasu.

Reinfelderin johtama maailmanlaajuinen tutkimus kattaa 2 200 havaintoa yli 1 000 lajin juurista kaikista tärkeimmistä kasviryhmistä, kuten puista, ruohoista, pensaista, ruohokasveista ja mehikasveista.

Seuraavana askeleena on tutkia ja ennustaa maailman suurimman metsän – Amazonin sademetsän – kuivuudenkestävyyttä tämän vuosisadan loppuun mennessä, kun otetaan huomioon sen puiden syvät juuret, Reinfelder sanoi.
”Meidän on panostettava ekosysteemin maanalaisen puoliskon ymmärtämiseen”, hän sanoi. ”Se on pimeää. Se on läpinäkymätön, mutta siinä on avain moniin kysymyksiin, ja tiedeyhteisön on valotettava sitä.”