Plant transpiration at high elevations: Teoria, pomiary terenowe i porównania z roślinami pustynnymi

Wpływ zmian wysokościowych na transpirację roślin oceniano przy użyciu równań bilansu energetycznego liścia i znanych zmian wysokościowych w parametrach fizycznych, które wpływają na dyfuzję pary wodnej. Symulowane strumienie transpiracyjne dla dużych liści z niskim i wysokim oporem szparkowym na dyfuzję pary wodnej zostały porównane z małymi liśćmi o identycznym oporze szparkowym na wysokości od poziomu morza do 4 km. Badano również wpływ różnych współczynników przenikania temperatury powietrza. Walidacja wyników symulacji została osiągnięta poprzez porównanie rzeczywistych pomiarów terenowych wykonanych na nisko położonym (300 m) pustynnym stanowisku z podobnymi pomiarami dla wysoko położonego (2560 m) górskiego stanowiska badawczego. Znaczący wzrost promieniowania słonecznego i współczynnika dyfuzji pary wodnej w powietrzu (D wv) nastąpił wraz ze wzrostem wysokości, podczas gdy temperatury powietrza i liści, różnica stężenia pary wodnej między liściem a powietrzem, promieniowanie długofalowe i współczynnik przewodności cieplnej dla ciepła w powietrzu zmniejszyły się wraz ze wzrostem wysokości. Zmiany te spowodowały, że temperatura liści oświetlonych słońcem była wyższa od temperatury powietrza na większych wysokościach, zwłaszcza w przypadku dużych liści. Dla dużych liści o niskim oporze szparkowym, strumienie transpiracyjne dla nisko położonych roślin pustynnych były zbliżone do przewidywanych dla roślin wysokogórskich, mimo że temperatury liści oświetlonych słońcem były o ponad 10°C niższe. Symulacja warunków z niskim współczynnikiem opadania temperatury powietrza (0,003° C m-1 i 0,004° C m-1) dała przewidywane strumienie transpiracyjne, które były większe niż obliczone dla terenu pustynnego. Transpiracja dla mniejszych liści zmniejszała się wraz z wysokością dla wszystkich badanych szybkości opadania (0,003° C m-1 do 0,010° C m-1). Jednakże strumienie transpiracji na wyższych wysokościach były znacznie większe niż oczekiwano dla wszystkich liści, zwłaszcza większych, ze względu na silny wpływ zwiększonego ogrzewania słonecznego i większą D wv. Wyniki te są dyskutowane w kontekście podobieństw w strukturze liści i pokroju roślin obserwowanych wśród nisko położonych roślin pustynnych oraz wysoko położonych roślin alpejskich i subalpejskich.