Träd räknar inte bara kyla – de använder tillfälliga värmeinslag för att följa vinterns förlopp

I områden med kalla vintrar, som i Sverige, överlever träd vintern genom att gå in i viloläge, ett skyddande tillstånd där tillväxten stannar av och trädens knoppar förblir tätt stängda. Först efter en viss period av kyla bryts vilan, och knopparna kan öppna sig på våren. Att träffa rätt i tajmingen blir allt svårare med varmare och mer oförutsägbara vintrar. Om knopparna öppnar sig för tidigt och en hård frost återvänder kan skadan bli irreversibel. Om de öppnar sig för sent går värdefull växttid förlorad. 

Under lång tid trodde forskare att träd främst styrde tidpunkten för vilans upphörande genom att ”räkna” hur länge de hade utsatts för kyla. Men ny forskning från Rishikesh Bhaleraos forskargrupp visar att bilden är mer komplex. Träden tar också in avbrott i vinterkylan – kortvariga värmeinslag som kan bryta vinterkylan under några timmar. 

- Träd räknar inte bara kyla, säger Rishikesh Bhalerao, vars forskargrupp vid Umeå Plant Science Centre samarbetade med grupper i Frankrike, Storbritannien och USA. 

- De tolkar vinterns rytm och använder kortvariga värmeinslag för att avgöra när de ska börja räkna kylan tidigt på vintern.

Värmeinslag under vintern är inte bara brus för träd

I studien visade forskarna att träd reagerar mycket olika på konstant ihållande kyla, som ofta används i laboratorieförsök, jämfört med kyla som upprepade gånger avbryts av några varma timmar. Sådana kortvariga värmeinslag förekommer i naturliga vintrar och blir allt vanligare i takt med att klimatet förändras.

- Det som förvånade oss var hur robusta växternas reaktioner är, även under dessa varierande förhållanden, säger Rishikesh Bhalerao, professor vid Sveriges lantbruksuniversitet. 

- De kan på ett tillförlitligt och mycket precist sätt väga samman temperatursignaler för att avgöra när viktiga utvecklingsprocesser ska ske, i det här fallet när vintervilan bryts.

Forskarna fann att upprepade kortvariga värmeinslag tidigt på vintern fungerar som en varningssignal. Även om ett träd totalt sett utsätts för mycket kyla kan de varma avbrotten fördröja de interna processer som gör att knopparna lämnar vilan. I stället för att driva på utvecklingen kan vintervärme alltså göra att knoppbrytningen sker senare. Det minskar risken att knopparna blir aktiva under korta töperioder, för att sedan skadas när kylan återvänder.

Knopparna har ett mikroskopiskt säkerhetssystem

Denna förmåga bygger på ett finstämt system inne i knopparna. På mikroskopisk nivå är växtceller förbundna med små kanaler som gör att signaler kan passera mellan celler. Under den djupa vintervilan är kanalerna blockerade. Långvarig kyla öppnar dem gradvis, så att tillväxtsignaler kan spridas. Kortvariga värmeinslag kan däremot fördröja att kanalerna öppnas.

- Det är lite som en säkerhetsgrind, förklarar Bhalerao. 

- Först när vintern har varit jämnt kall, utan långa avbrott, kan processen börja: grinden öppnas gradvis och knoppen sätts i ett ”beredskapsläge” inför våren.

Alla knoppar reagerar inte på exakt samma sätt. Även knoppar på två genetiskt identiska träd som växer under samma förhållanden kan börja lämna vilan vid något olika tidpunkter. Denna variation är inte ett fel, utan en överlevnadsstrategi som kallas ”bet hedging”. Om knopparna på det ena trädet skadas av en sen frost kan knopparna på det andra, som börjar växa senare, ändå klara sig. Genom att sprida risken ökar träden chansen att åtminstone några knoppar undgår skador om sen frost slår till.

Denna inbyggda flexibilitet kan bli allt viktigare i ett klimat som förändras. Varmare vintrar med frekventa temperatursvängningar orsakar redan problem för skogar och fruktträd runt om i världen, till exempel minskade skördar och blomning vid fel tidpunkt.

Att förstå hur träd hanterar varierande vintertemperaturer kan hjälpa forskare och förädlare att utveckla mer klimattåliga träd i framtiden. Det förändrar också synen på vintern i sig. De kortvariga värmeinslagen är inte bara pauser i kylan, utan en del av den information som träden använder för att överleva vintern – signaler som får knopparna att vänta och stanna kvar i vilan.