Viten

Hvordan skal gresset overleve klimaendringene?

Svaret finner vi kanskje ved å reise 34 millioner år tilbake i tid.

Ironisk nok kan global oppvarming gi tøffere forhold for plantene om vinteren, da mildere og mer variable vintertemperaturer kan føre til barfrost og ta fra plantene den lune dynen av snø de vanligvis ligger under. jonathan van Rijn / Shutterstock

  • Siri Fjellheim, professor ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU)
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Er lite, tynt, grønt gresstrå. Hvordan overlever det vinteren, og hvordan vil det overleve temperaturendringene vi står overfor?

Gressfamilien inneholder mange av de viktigste matartene. Tre av disse – mais, ris og hvete – står alene for mer enn halvparten av hele verdens kaloriinntak.

Gressfamilien har over ti tusen arter organisert i tolv underfamilier. Av disse er det bare artene fra én eneste underfamilie som har klart å komme seg ut av tropene og opp til det tempererte nordområdet. Dette er gressene i underfamilien Pooideae.

Pooideae inneholder arter som hvete, bygg, rug, havre, og alle fôrgressene som timotei, svingel og raigras. Hvis vi samler gressarter her i Norge, vil mer enn 90 prosent være fra denne underfamilien. Hva er det som gjør at Pooideae er så godt tilpasset et nordlig temperert klima?

Det er særlig to ting som er viktig for å overleve i nordlige tempererte områder: frost-toleranse og blomstringstid.

Siri Fjellheim, professor ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU). Hakon Sparre

Å blomstre til riktig tid

Det å blomstre til riktig tid er helt fundamentalt for plantene. For artene i Pooideae er det viktig å blomstre på våren. Ikke på høsten, for da kan gressblomsten bli skadet av frost. Gressene må videre blomstre sent nok på våren til at blomstene ikke blir skadet av tilfeldig vårfrost, men heller ikke så sent at de ikke får utnyttet vekstsesongen optimalt til modning og spredning av frø.

Hvordan vet gressene da at de skal blomstre? Plantene bruker signaler fra omgivelsene til å orientere seg om hvor i årssyklusen de befinner seg. Plantene er utrolig smarte og komplekse. De vet om det er varmt eller kaldt, natt eller dag, skygge eller sol, tørt eller vått, storm eller bris. Når det gjelder å orientere seg i vekstsesongen for å finne optimalt blomstringstidspunkt, er det kombinasjonen av daglengde og temperatur som hjelper gressene.

Først må gressene gjennomgå vernalisering, som er en forlenget kuldeperiode, nemlig vinter. Dette sikrer at planten ikke blomstrer på høsten. Etter vernalisering er gresset klar for blomstring og vil blomstre når dagen blir lang nok. Akkurat når dagen er passe lang er bestemt av hvor gresset befinner seg, og vil variere med breddegrad.

Allerede nå har varmere og mer ustabile vintre gjort plantene forvirret. John-Kelly / Shutterstock

Les også

Fremmede monsterplanter overtar lokale planters DNA | Siri Fjellheim

Forsvarer seg mot frost

Det er kostbart å ha et forsvarssystem mot frost oppe å gå hele tiden, så plantene er ikke alltid forberedt på frost. På høsten blir dagene kortere samtidig som temperaturen synker. Dette oppfatter plantene som et signal om å bygge opp et forsvar mot frost.

Denne prosessen kalles kuldeakklimering, og er en lengre periode med kalde temperaturer like over frysepunktet. Det viktigste for planten er å beskytte cellemembranen mot skade. Under kuldeakklimeringen endres strukturen på cellemembranene, og det blir produsert proteiner som er med på å bryte ned iskrystaller som vokser inne i cellene og ødelegger membranene.

Tidsmaskin

Forfaren til våre gress var tropisk. De løsningene som plantene har kommet opp med for å takle det harde klimaet i nord med strenge vintre og korte vekstsesonger, har utviklet seg over de siste 50–60 millioner år, og startet i en periode der jorden var mye varmere enn i dag.
For å reise tilbake i tid og se hvordan evolusjonen har skjedd, bruker vi livets egen tidsmaskin – DNA.

DNA er en fysisk link tilbake i tid, kopiert fra foreldre til avkom helt fra livets opprinnelse og frem til i dag. Vi følger tråden bakover for å rekonstruere hvordan evolusjonen har skjedd. Dette bruker vi til å lage et tidskart over ulike hendelser og når de fant sted. Vi kan for eksempel se når gressene for første gang blomstret i lang dag, eller som respons på vernalisering. Vi forsøker også å tegne inn hvordan genene endres gjennom evolusjon.

Les også

Skogen er på fjelltur

Genenes kontrollsenter

Blomstringstid kontrolleres av kompliserte nettverk av gener, og de ulike nettverkene sender signaler til et sentralt kontrollsenter for blomstring. I kontrollsenteret blir alle beskjedene fra de ulike nettverkene tatt imot og tolket. Når alt stemmer, blir det gitt klarsignal for blomstring. Dette senteret er det samme for alle gressartene vi studerer, og også mange andre fjernt beslektede arter.

I nettverkene som kontrollerer blomstring er det stort sett de samme genene som inngår, men nettverkene kan gjennom evolusjon bli omprogrammert. Noen ganger forsvinner noen gener, og noen ganger oppstår det nye. Det gjør plantene perfekt tilpasset det miljøet de vokser i.

Svar 34 millioner år tilbake i tid?

I jakten på gressets forfedre ser vi også etter om store evolusjonære endringer i tidskartet sammenfaller med store geologiske hendelser. For 34 millioner år siden falt for eksempel temperaturen på jorden dramatisk på kort tid i overgangen mellom tidsepokene Eocene og Oligocene.

Hva skjedde den natten da plantene opplevde frost for første gang? Vi tror at mange av de tilpasningene som plantene her i nord bruker nå, er som en respons på dette temperaturfallet. De som klarte å bruke noen av de mekanismene de hadde fra før til å møte nye utfordringer, ville ha et ørlite evolusjonært overtak over dem som ikke klarte det. Tilpasninger til tidligere klimaendringer er styrende for hvordan plantene klarer seg i dag.

Les også

Finner Norges eldste skoger med flyvende laser

Forvirrede planter

Også i dag er vi inne i en tid med store klimaendringer, og mange lurer på hvordan dette kommer til å påvirke plantene våre. Det vi i hvert fall kan si med sikkerhet er at vi kommer til å se klimaforhold vi ikke har sett før.

For gressene og mange andre arter i vår natur er det altså temperatur og daglengde som signaliserer at de er klare til å blomstre. I et fremtidig klima er det bare én av disse faktorene som kommer til å endre seg – nemlig temperatur.

Allerede nå har varmere og mer ustabile vintre gjort plantene forvirret, og vi kan lese i lokalavisen om blåveis og hestehov som blomstrer i desember.

Ironisk nok kan global oppvarming gi tøffere forhold for plantene om vinteren, da mildere og mer variable vintertemperaturer kan føre til barfrost og ta fra plantene den lune dynen av snø de vanligvis ligger under.

Følg Aftenposten Viten på Facebook og Twitter!

Her er flere spennende saker fra Viten:

Les mer om

  1. DNA
  2. Klima
  3. Global oppvarming
  4. Viten

Relevante artikler

  1. VITEN

    Mye skal klaffe for at du får norske epler

  2. A-MAGASINET

    Årets sommer var grønn og frodig. I fjor var det ekstremtørke. Er det noen sammenheng?

  3. VITEN

    Derfor bør vi vite mer om trærnes kjønnsliv

  4. KOMMENTAR

    Verdens klassiske vinområder blir aldri de samme

  5. VITEN

    Cellefunn i tarmen gir vaksinehåp

  6. VITEN

    «Idretten har sin egen private rettsorden»