Växter har små porer på undersidan av sina blad, så kallade stomata. När solen går upp öppnar sig dessa porer och växterna tar upp koldioxid (CO2) från luften, som de behöver för fotosyntesen, förutom solljus och vatten. Samtidigt avdunstar vatten genom de öppna stomata; för ett träd kan det handla om flera hundra liter per dag.
När vattnet är knappt kan växterna stänga sina stomata och därmed förhindra att för mycket vatten avdunstar. Att växter har denna skyddsmekanism är inget nytt.
Hittills har det dock inte varit klart när denna stängning sker och vad som utlöser den. Forskare vid Institutionen för miljövetenskap vid Universitetet i Basel har presenterat nya rön i Nature Plants.
De flesta mätdata kommer från Basels universitets skogslaboratorium i Hölstein, i kantonen Basel-Landschaft, där en kran gör det möjligt att studera processer i kronorna på mogna träd.
En balansakt i trädkronorna
Avdunstningen av vatten genom stomata är en passiv process under CO2-upptaget. Vattenförlusten är därför det pris som en växt betalar för fotosyntesen. Genom att stänga stomata kan den stoppa avdunstningen, men då kan den inte fotosyntetisera.
”När det gäller växter har forskarna traditionellt fokuserat på fotosyntesen. Man antog därför tidigare att träd prioriterade denna process och därför höll stomata öppna så länge som möjligt för att absorbera koldioxid, och stängde dem först när det inte fanns något annat alternativ”, förklarar studiens ledare, professor Ansgar Kahmen.
När vatten avdunstar genom stomata skapas ett negativt tryck i cellerna och xylemet (dvs. den träiga vävnaden som transporterar vatten upp från rötterna). Detta sug drar upp vatten från rötterna, via xylemet, till trädstammens tillväxtlager och vidare upp till trädkronan. Där ersätter det vattnet som har släppts ut i atmosfären.
Förhindra att systemet kollapsar
Det tar vanligtvis hela natten för träd att ersätta det vatten som förlorats under dagen. Under denna tid är stomata stängda och växtcellerna fylls med vatten. Detta skapar det turgortryck på cellväggarna som är nödvändigt för cellernas längdtillväxt. Träd växer därför på natten.
Om jorden är torr finns det inget vatten som kan fylla på vattenreserverna fullständigt. Det leder till att vattenmättnaden i cellerna blir för låg och turgortrycket förblir lågt. Detta hämmar trädens tillväxt även under måttligt torra förhållanden.
Ju mer torka det blir, desto starkare blir sugkraften i cellerna och kärlvägarna, tills vattenpelarna i vedvävnaden till slut brister.
Det leder till luftbubblor, så kallade embolier. ”När detta händer uppstår irreparabla skador, vattentransportsystemet kollapsar och växten dör så småningom”, säger Kahmen.
Vattentillförseln i trädet är avgörande
Tidigare antogs att träd stängde sina stomata först strax före emboliernas uppkomst för att upprätthålla fotosyntesen så länge som möjligt. Den nya studien visar nu att stomata förblir stängda tidigare, nämligen när vattenupptaget på natten har blivit svårt.
”För första gången kunde vi visa att ett träd inte ens öppnar sina stomata på morgonen om det inte kan absorbera tillräckligt med vatten under natten”, säger Kahmen. Det innebär att trädet avstår från fotosyntes till förmån för tillväxt.
Enligt Kahmen är denna prioritering logisk: om växten slutar växa på grund av vattenbrist, kommer den inte att kunna använda de produkter som fotosyntesen ger, oavsett hur mycket fotosyntes den utför.
”Målet är alltså inte att optimera fotosyntesen och upprätthålla den så länge som möjligt, utan att använda fotosyntesens produkter så effektivt som möjligt för tillväxt”, säger växtfysiologen.
Koldioxidcykeln och klimatmodeller
Resultaten kan också påverka beräkningar av koldioxidbindningen i skogar. När stomata är öppna under kortare perioder än tidigare förväntat under torka, absorberar träden mindre koldioxid från atmosfären.
”Klimatmodeller som utgår från en viss ökning av koldioxidlagringsvolymen måste därför anpassas”, säger huvudförfattaren Richard L. Peters, tidigare postdoktor vid universitetet i Basel och nu professor vid Tekniska universitetet i München.
Särskilt i samband med klimatförändringarna, som leder till varmare och framför allt torrare somrar i länder som Schweiz, kan koldioxidupptaget förändras mer dramatiskt än vad man tidigare antagit.
”Det som är anmärkningsvärt är att våra tidiga observationer av stomatal stängning gäller alla trädslag, både lövträd och barrträd. Hur väl en trädart klarar torka kan därför inte enbart avgöras av processen för stomatal stängning”, säger Peters.
Mer information: Richard L. Peters et al, Uniform regulation of stomatal closure across temperate tree species to sustain nocturnal turgor and growth, Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-01957-3
