Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The ecosystem services provided by urban trees are substantial contributors to the quality of urban living, and their environmentally regulating capabilities are increasingly regarded as integral in order to efficiently secure urban resilience, by ameliorating the human and material impacts of extreme weather events. However, current trends of urban development presents challenges of how to preserve urban greenery ecosystem functioning, particularly in light of the ongoing climate change; which also has brought forth the importance of taxonomically diverse urban forests, to mitigate risks of catastrophic tree loss associated with these conditions. The elevated temperatures and irregular water availability which generally characterizes the highly urbanized landscape thusly necessitates approaches that promotes usage of trees with corresponding adaptations which adequately facilitates survival in spite of such environmental stressors. Such adaptations have previously been studied in species native to similarly tough habitats. But granted the wide distribution of some cosmopolitan tree species, such as Betula pendula Roth., there’s opportunity for significant differential ecotypic variations due to the locally distinct selective pressures, which could be expedient from an urban tree selection perspective and leveraged to further the goal of improved urban forest resilience.

To probe this opportunity, the leaf drought tolerance of 13 global B. pendula s.l. proveniences was investigated by measuring leaf osmotic potential at full turgor in order to estimate their hydrological limitations by its firm linear correlation with the turgor loss point (TLP). Local climatic selective pressure was investigated by characterization and statistical comparison of the local climates and atmospheric water balance. The group of European subspecies ssp. pendula was found to be significantly more drought tolerant than the Asiatic subspecies ssp. mandshurica and ssp. szechuanica, at a TLP of -2,75 MPa, compared with -2,28 MPa for both respectively. A linear correlation was found between the birch provenience’s TLP and the local climatic potential evapotranspiration (PET). Though the relationship couldn’t be fully established due to lack of conclusive data; the possible driving factors for this adaptive separation were however discussed, and besides currently acting pressures, the recent evolutionary history of ssp. pendula was highlighted as possibly contributing to the observed results. The modes and extent of drought adaptations in B. pendula were also discussed in the wider context of ecotypic differentiation of other deciduous temperate tree species, along the role of geography. Methods for enhancing the selection of fit ecotypes for the urban landscape were explored, e.g. by using analytical advantages provided by GIS-aided spatial analysis.

De ekosystemtjänster som urbana träd tillhandahåller bidrar väsentligt till livskvalitén i städer och dess klimatreglerande egenskaper betraktas allt mer som ett centralt verktyg för att säkra urban resiliens, genom att reglera de negativa effekterna av extremväder på människor och material. Nuvarande stadsutvecklingstrender presenterar emellertid utmaningar för hur man ska kunna bevara urban grönska och dess ekosystemtjänster, särskilt med hänsyn till pågående klimatförändringar. Dessa tendenser har belyst vikten av taxonomisk diversitet av träd i våra städer som en strategi för att mitigera de överhängande risker för katastrofal trädförlust som följer av de stadstypiska förhållandena. De förhållanden av förhöjda temperaturer och ojämn vattentillgänglighet –som generellt präglar det urbana landskapet– fordrar sålunda en kompetent trädanvändning som är observant på och främjar sorter som har motsvarande anpassningar för att överleva stressen av stadens extrema ståndorter. Anpassningar som dessa har tidigare studerats hos trädarter som växer under liknande växtbetingelser i det vilda. Men den vida, näst intill hemisfärt globala, utbredningen av somliga trädarter, som Betula pendula Roth., medför en möjlighet till märkbar ekotypisk differentiering som följd av lokalt evolutionärt distinkta selektionstryck, som i sin tur skulle kunna utnyttjas för att hitta nya genotyper inom en och samma art för att ytterligare förbättra den klimatmässiga resiliensen hos träden i våra städer.

För att utforska denna möjlighet undersöktes torktoleransen av 13 internationella provenienser av B. pendula s.l. Detta genom att mäta bladens osmotiska potential vid full turgor, för att utröna dess hydrologiska begränsningar genom ett linjärt samband till bladets vissningspunkt (TLP). Lokalt klimat och atmosfärisk vattenbalans karaktäriserades och jämfördes statistiskt för att undersöka dess potentiella inverkan på torkanpassning. Gruppen av den europeiska underarten ssp. pendula visade sig här vara betydligt mer tålig för torka än de asiatiska underarterna ssp. mandshurica och ssp. szechuanica, vid en TLP på -2,75 MPa, jämfört med -2,28 MPa för de båda. Linjärt korrelat fanns mellan björkproveniensernas TLP och den lokala potentiella evapotranspirationen (PET). Fast detta samband kunde inte säkerställas fullständigt, på grund av det begränsade antalet samplingsgrupper; de möjliga orsaksfaktorerna för den adaptiva separeringen diskuterades emellertid, och förutom rådande selektivt tryck av klimatfaktorer belystes den sentida evolutionärhistorian av ssp. pendula som möjligt bidragande till en högre torktolerans. Björkens olika drag av torkanpassningar och dess omfattningar diskuterades också i det bredare sammanhanget av ekotypisk differentiering hos lövträd, samt geografins betydelse. GIS diskuterades därför som viktigt verktyg för vidare studier och trädselektion.