Plant transpiration at high elevations: Theory, field measurements, and comparisons with desert plants

Korkeuseromuutosten vaikutusta kasvien transpiraatioon arvioitiin käyttämällä lehtien energiatasapainoyhtälöitä ja tunnettuja korkeuseromuutoksia vesihöyryn diffuusioon vaikuttavissa fysikaalisissa parametreissa. Simuloituja transpiraatiovirtoja suurille lehdille, joilla oli matala ja korkea stomaattiresistanssi vesihöyryn diffuusiota vastaan, verrattiin pieniin lehtiin, joilla oli identtinen stomaattiresistanssi merenpinnan tasosta 4 km:n korkeuteen. Lisäksi testattiin eri ilmalämpötilojen virtausnopeuksien erityistä vaikutusta. Simuloitujen tulosten validointi suoritettiin vertaamalla todellisia kenttämittauksia, jotka tehtiin matalalla (300 m) sijaitsevalla aavikkopaikalla, vastaaviin mittauksiin korkealla (2 560 m) sijaitsevalla vuoristotutkimuspaikalla. Ennustettujen ja mitattujen transpiraatioarvojen välillä havaittiin läheinen yhtenevyys testattujen ympäristö- ja lehtiparametrien osalta. Auringonsäteily ja ilmassa olevan vesihöyryn diffuusiokerroin (D wv) kasvoivat huomattavasti korkeuden kasvaessa, kun taas ilman ja lehtien lämpötilat, lehtien ja ilman välinen vesihöyryn konsentraatioero, pitkäaaltosäteily ja ilmassa olevan lämmön lämmönjohtavuuskerroin laskivat korkeuden kasvaessa. Nämä muutokset johtivat siihen, että auringon valaisemien lehtien lämpötilat olivat korkeammalla sijaitsevissa paikoissa edelleen ilman lämpötilaa korkeammalla sijaitsevissa paikoissa, erityisesti suurissa lehdissä. Matalalla sijaitsevien aavikkokasvien transpiraatiovirrat olivat suurilla lehdillä, joilla on alhainen stomaattiresistanssi, lähellä korkealla sijaitseville kasveille ennustettuja transpiraatiovirtoja, vaikka näiden vuoristokasvien auringonvalossa olevien lehtien lämpötilat olivat yli 10 °C viileämmät. Kun simuloitiin olosuhteita, joissa ilman lämpötilan virtausnopeus oli alhainen (0,003° C m-1 ja 0,004° C m-1), ennustetut transpiraatiovirrat olivat suurempia kuin aavikkopaikalle lasketut. Pienempien lehtien transpiraatio väheni korkeuden kasvaessa kaikilla testatuilla virtausnopeuksilla (0,003° C m-1 – 0,010° C m-1). Transpiraatiovirrat korkeammilla paikoilla olivat kuitenkin huomattavasti odotettua suuremmat kaikilla lehdillä, erityisesti suuremmilla lehdillä, johtuen auringon lisääntyneen lämmityksen ja suuremman D wv:n voimakkaasta vaikutuksesta. Näistä tuloksista keskustellaan matalalla sijaitsevien aavikkokasvien ja korkealla sijaitsevien alppi- ja subalpiinikasvien lehtien rakenteessa ja kasvien kasvutavassa havaittujen yhtäläisyyksien kannalta.