Trees are important, both environmentally, creating oxygen, shelter, and food for the creatures in their environment, and economically, providing lumber for industry and construction. Scientists have been looking at tree rings (circular rings in the cross-section of a tree trunk, representing a single year's growth) to learn about the risks associated with climate change and assisted migration. Assisted migration is when humans move plants or animals to a new habitat. The goal of assisted migration is to remove the species from a hazardous environment and to give them a chance to survive and reproduce in an environment other than the one threatening them. For some trees, these hazardous environments are being caused by climate change.
Environmental conditions are changing faster than plant populations can adapt. Climate change is causing longer growing seasons with an increase in temperature swings. These swings in temperature can cause later frosts in the spring and earlier frosts in the fall. Frost damage remains a risk to all trees.
Assisted migration is being considered to help conserve some trees that are not able to spread their seeds fast or far enough to move to new environments as their old ones become uninhabitable for them due to climate change. Scientists have been researching cold adjustment in tree rings of migration-assisted trees to see how far we can move trees to other areas and have them thrive.
One Ring, Two Rings. Red Rings, Blue Rings!
Researchers looked at 2,999 tree rings from 117 trees from twenty different types of lodgepole pines. They looked at two features in tree rings linked to cold and frost: frost rings and light, or blue, rings. Frost rings are layers of deformed, collapsed cells. They are generally caused by colder years, in which temperatures drop below freezing during the tree’s growing season, disrupting its growth. Light rings are formed from layers of cells that are unable to thicken and become wood or woody material. This is caused by frost events that cause these cells to die off before they can become strong and rigid. Light rings are also called blue rings because they do not fully absorb the red dye used to observe them in scientific procedures, making them appear blue in the lab instead. Both of these types of tree rings are long-term signs of cold damage.
Southern trees and northern trees were planted in a central location between their native habitats to see what would happen and if they could survive in a different climate. In this central location, the northern trees were further south than their native range, and the southern trees were further north than normal. The scientists then used the evidence from the tree rings to inform them how trees from different environments may adapt to other environments with different temperatures. This can tell the scientists how far out of their original environment tree seeds can be transferred through assisted migration to combat climate change.
For the trees native to the north, scientists interestingly found that these trees would be sensitive to frosts late in the spring. You may be thinking this sounds a little questionable, given that the northern trees would already be adapted to shorter growing seasons from their original environment. But this is because of the colder climate the northern trees are adapted to. The northern trees are adapted to a shorter growing season, so begin to grow and produce leaves and needles earlier than those found in more southern climates. So, a late spring frost will have more of an impact on these trees since they need to start growing earlier than trees in other environments. The resulting frost damage from late spring frost events could reduce growth and survival of northern trees in southern areas and reduce wood quality and value by creating weaknesses and defects in the wood.
On the other hand, the southern trees planted further north were sensitive to fall frosts. This may be because, unlike the northern trees, the southern trees are used to a longer growing season, so they are in less of a rush to grow and produce new shoots in the spring. However, their exposure to fall frosts would be because of the shorter growing season they were now experiencing being further north than normal. The fall frosts in the north arrived earlier than in the trees’ usual climate, causing damage to them since they were still trying to grow. Southern trees had a sizeable loss of growth and permanent changes shown in the tree rings.
“Assisted Migration Adaptation Trial.” Government of British Columbia. Accessed January 13, 2023. https://www2.gov.bc.ca/gov/content/industry/forestry/managing-our-forest-resources/tree-seed/forest-genetics/seed-transfer-climate-change/assisted-migration-adaptation-trial
When trees are planted, it takes approximately sixty to eighty years for them to be harvested. With changing climates, the temperatures could be anywhere from three or more degrees warmer when they are harvested compared to when they were planted. To combat this, the Assisted Migration Adaptation Trial (AMAT) was started. This will hopefully help forest managers to understand the climate tolerances of different species, and to select, and plant seeds that are best suited to future climates.
This research shows that trees’ ability to adapt to cold should remain a very important point when making assisted migrations designed to conserve trees while reducing the harmful effects of climate change. We must carefully consider the new environments we move trees to, even if they are the same species as they were in this study. By taking these considerations into account, we can move the trees to the right environment for them in the face of climate change.
Climate Action: Grow a Lodgepole Pine
Growing at a moderate rate, approximately two feet per year, the lodgepole pine requires little attention once established. Locate these cone-bearing trees, or conifers, in full sun to partial shade. Lodgepole pines are not fussy about soil type, preferring moist conditions. They are tolerant of either drier or water-logged soils.
Planting Lodgepole Pine
While you can grow pine trees from seeds and cuttings, we recommend planting saplings to grow lodgepole pine trees successfully. Plant saplings during late summer to early fall (end of August to mid-October) so that young trees can take root prior to the winter season.
Step-by-Step: Planting a Sapling
1. Dig a hole at least twice as wide as the sapling’s roots, but not any deeper than the roots are long. 2. Gently place the sapling into the hole by lifting from the roots and leave any burlap intact if the roots are wrapped. 3. Fill in the hole with permeable soil to cover the roots; gently compact. Water the roots deeply. 4. After planting the sapling, water the young lodgepole pine daily for six to twelve weeks while the tree acclimates to the location. You might want to protect the tree with a tree shield or a grow tube. If your sapling needs extra support, stake the tree to help the trunk stay strong. 5. Once the tree is established, don’t worry about any maintenance for this hardy conifer.
Lodgepole pines are excellent candidates for bonsai because they can be compressed and sculpted into a healthy, lively work of art! For more details, check out planting instructions from gardentabs.com.
Credit
This Science Spotlight was written based on Montwé, David, Miriam Isaac-Renton, Andreas Hamann, Heinrich Spiecker. 2018. “Cold adaptation recorded in tree rings highlights risks associated with climate change and assisted migration.” Nature Communications, 9: 1574. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04039-5
Histoire de la genèse : Est-ce que les arbres migrent ?
Les arbres sont importants, tant sur le plan environnemental, car ils produisent de l’oxygène et fournissent un abri et de la nourriture aux créatures se trouvant dans leur environnement, que sur le plan économique, car ils fournissent le bois d’œuvre pour l’industrie et pour le secteur de la construction. Les scientifiques ont étudié les anneaux de croissance des arbres (anneaux circulaires dans la section transversale d’un tronc d’arbre, représentant la croissance d’une année à la fois) pour comprendre les risques associés au changement climatique et à la migration assistée. On parle de « migration assistée » lorsque des plantes ou des animaux sont déplacés et transposés dans un nouvel habitat par des êtres humains. Le but de la migration assistée est de retirer des espèces d’un environnement dangereux, et de leur donner une chance de survivre et de se reproduire dans un environnement autre que celui qui constitue une menace pour eux. Pour certains arbres, ces environnements dangereux sont dangereux précisément à cause du changement climatique.
Les conditions environnementales changent plus rapidement que la vitesse à laquelle les populations végétales sont capables de s’adapter. Le changement climatique entraîne des saisons de croissance plus longues, avec une augmentation des variations de températures. Ces variations de température comprennent des gelées tardives au printemps, et des gelées précoces en automne. Les dommages causés par le gel demeurent un risque pour tous les arbres.
On considère que la migration assistée aide à conserver certains arbres qui ne sont pas capables de propager leurs graines assez vite ou assez loin pour se déplacer dans de nouveaux environnements quand les leurs deviennent inhabitables à cause du changement climatique. Les scientifiques ont effectué des recherches sur l’adaptation au froid, en examinant les anneaux de croissance d’arbres que l’on a aidés à migrer pour voir jusqu’à quelle distance on peut déplacer des arbres vers d’autres régions, et les voir s’y épanouir.
Un anneau. Deux anneaux. Des anneaux rouges, des anneaux bleus !
Les chercheur.euse.s ont étudié 2 999 anneaux de croissance de 117 arbres, de vingt types de pins lodgepole différents. Ils/elles se sont intéressé.e.s à deux caractéristiques dans les anneaux de croissance qui sont liées au froid et au gel : les cernes traumatiques de gel, et les anneaux clairs, ou bleus. Les cernes traumatiques de gel sont des couches de cellules déformées et effondrées. Elles sont généralement causées par des années plus froides durant lesquelles les températures tombent en dessous du point de congélation durant la saison de croissance de l’arbre, perturbant ainsi sa croissance. Les anneaux clairs se forment à partir des couches de cellules qui ne sont pas capables de s’épaissir et de devenir du bois ou des matières ligneuses. Ce sont les épisodes de gel qui font que ces cellules meurent avant d’avoir pu devenir fortes et rigides. Les anneaux clairs sont aussi appelés anneaux bleus parce qu’ils n’absorbent pas complètement la teinture rouge utilisée pour les observer lors de procédures scientifiques, les faisant plutôt apparaître bleus dans le laboratoire. Ces deux types d’anneaux de croissance sont des signes à long terme de dommages dus au froid.
Des arbres du sud et des arbres du nord ont été plantés dans un endroit central entre leurs habitats d’origine pour voir ce qu’il se passerait, et s’ils pourraient survivre dans un climat différent. Dans cet endroit central, les arbres du nord étaient plus au sud par rapport à leur aire de répartition, et les arbres du sud étaient plus au nord que la normale. Les scientifiques ont ensuite utilisé la preuve des anneaux de croissance pour voir comment des arbres provenant d’environnements différents pouvaient s’adapter à d’autres environnements, avec des températures différentes. Cela peut indiquer aux scientifiques jusqu’à quelle distance de leur environnement original des arbres semenciers peuvent être transférés à l’aide de la migration assistée pour combattre le changement climatique.
Pour les arbres originaires du nord, de façon intéressante, les scientifiques ont découvert que ces arbres étaient sensibles aux épisodes de gel de fin de printemps. Vous pourriez en douter un peu car, a priori, les arbres originaires du nord devraient déjà être adaptés à des saisons de croissance plus courtes en raison de la localisation de leur environnement d’origine. Mais cela s’explique par le climat plus froid auquel les arbres du nord sont adaptés. Les arbres originaires du nord sont habitués à une saison de croissance plus courte, donc, ils commencent à croître et à produire des feuilles et des épines plus tôt que ceux que l’on trouve dans les climats qui sont davantage des climats du sud. Donc, un gel de fin de printemps aura un plus grand effet sur ces arbres puisqu’ils ont besoin de commencer à pousser plus tôt que les arbres dans d’autres environnements. Les dommages causés par le gel résultant d’épisodes de gel survenus vers la fin du printemps pourraient réduire la croissance et la survie des arbres originaires du nord dans les régions du sud, et réduire la qualité du bois et sa valeur, en produisant des faiblesses et des défectuosités dans le bois.
D’un autre côté, les arbres originaires du sud et plantés plus au nord, se sont montrés sensibles aux épisodes de gel en automne. Cela pourrait s’expliquer par le fait que, au contraire des arbres originaires du nord, les arbres du sud sont habitués à une saison de croissance plus longue, et donc ils sont moins pressés de pousser et de produire de nouvelles tiges au printemps. Toutefois, leur exposition au gel en automne s’est avérée nuisible en raison de la saison de croissance réduite qu’ils ont alors connue puisqu’étant plus au nord que d’habitude. Les épisodes de gel au nord se sont produits plus tôt que dans leur climat habituel, leur causant des dommages puisqu’ils essayaient quand même de croître. Les arbres du sud ont alors connu un déficit de croissance considérable et des changements permanents visibles dans leurs anneaux de croissance.
« Assisted Migration Adaptation Trial » (Traduction libre : Essai d’adaptation dans un contexte de migration assistée) Gouvernement de la Colombie-Britannique. Accès le 13 janvier 2023. https://www2.gov.bc.ca/gov/content/industry/forestry/managing-our-forest-resources/tree-seed/forest-genetics/seed-transfer-climate-change/assisted-migration-adaptation-trial
Quand on plante des arbres, cela prend approximativement soixante à quatre-vingt ans pour pouvoir les exploiter. Avec des climats changeants, la température pourrait supérieure de trois degrés ou plus au moment où ces arbres seront abattus comparativement à la température enregistrée au moment de leur plantation. Pour lutter contre ce phénomène, l’essai Assisted Migration Adaptation Trial (AMAT) (Traduction libre : Essai d’adaptation à la migration assistée) a débuté. Nous espérons que cela aidera celles et ceux qui gèrent les forêts à comprendre la tolérance au climat de différentes espèces, et à sélectionner et planter les graines les plus appropriées aux climats futurs.
Cette recherche montre que la capacité des arbres à s’adapter au froid devrait demeurer un point très important au moment de procéder à des migrations assistées conçues pour conserver des arbres tout en réduisant également les effets nuisibles du changement climatique. Nous devons soigneusement prendre en considération les nouveaux environnements dans lesquels nous déplaçons les arbres, même s’il s’agit des mêmes espèces, comme c’était le cas dans cette étude. En prenant ces considérations en compte, nous pouvons déplacer les arbres dans un environnement bon pour eux, dans un contexte de changement climatique.
Action pour le climat : Faire pousser un pin lodgepole
Poussant à un rythme modéré d’environ deux pieds par an, le pin lodgepole demande peu d’attention une fois établi. Placez ces arbres qui produisent des cônes, à savoir, des conifères, dans un endroit plein soleil à partiellement ombragé. Les pins lodgepole ne sont pas très difficiles en ce qui a trait au type de sol, mais ils préfèrent un sol humide. Ils tolèrent néanmoins les sols plus secs ou saturés d’eau.
Planter un pin lodgepole
Même si vous pouvez faire pousser des pins à partir de graines et de boutures, nous recommandons de planter des gaules pour réussir à faire pousser des pins lodgepole. Plantez les gaules en fin d’été ou au début de l’automne (de la fin du mois d’août au milieu du mois d’octobre) de sorte que ces jeunes arbres puissent prendre racine avant la saison hivernale.
Planter une gaule, étape par étape
1. Creusez un trou au moins deux fois plus grand que le système racinaire de la gaule, mais pas plus profond que la longueur des racines. 2. Placez délicatement la gaule dans le trou en la soulevant depuis les racines, et gardez la toile de jute intacte si les racines sont emballées. 3. Remplissez le trou avec un sol perméable pour couvrir les racines, et compactez la terre délicatement. Arrosez beaucoup les racines. 4. Après avoir planté la gaule, arrosez le jeune pin lodgepole tous les jours pendant six à douze semaines afin de l’acclimater à l’endroit où il vient d’être mis en terre. Vous pourriez vouloir protéger l’arbre avec un dispositif de protection d’arbre ou un tube cylindrique en plastique à placer autour du tronc à sa base. Si la gaule a besoin d’être davantage soutenue, installez un tuteur le long du tronc afin de l’aider à rester fort. 5. Une fois l’arbre établi, vous n’avez pas à vous inquiéter de l’entretien de ce conifère robuste. Les pins lodgepole sont d’excellents candidats pour devenir des bonsaïs car ils peuvent être compressés et sculptés, et devenir ainsi une œuvre d’art vivante et en santé !
Pour davantage de détails, voyez les instructions de plantation de gardentabs.com.
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base de l’article Montwé, David, Miriam Isaac-Renton, Andreas Hamann, Heinrich Spiecker. 2018. « Cold adaptation recorded in tree rings highlights risks associated with climate change and assisted migration. » (Traduction libre : L’adaptation au froid enregistrée dans les anneaux de croissance met en lumière les risques associés au changement climatique et à la migration assistée) Nature Communications, 9: 1574. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04039-5
