TB
Timothy Brodribb
Author with expertise in Global Forest Drought Response and Climate Change
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
27
(85% Open Access)
Cited by:
11,584
h-index:
84
/
i10-index:
197
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

A multi-species synthesis of physiological mechanisms in drought-induced tree mortality

Henry Adams et al.Aug 4, 2017
Widespread tree mortality associated with drought has been observed on all forested continents and global change is expected to exacerbate vegetation vulnerability. Forest mortality has implications for future biosphere-atmosphere interactions of carbon, water and energy balance, and is poorly represented in dynamic vegetation models. Reducing uncertainty requires improved mortality projections founded on robust physiological processes. However, the proposed mechanisms of drought-induced mortality, including hydraulic failure and carbon starvation, are unresolved. A growing number of empirical studies have investigated these mechanisms, but data have not been consistently analysed across species and biomes using a standardized physiological framework. Here, we show that xylem hydraulic failure was ubiquitous across multiple tree taxa at drought-induced mortality. All species assessed had 60% or higher loss of xylem hydraulic conductivity, consistent with proposed theoretical and modelled survival thresholds. We found diverse responses in non-structural carbohydrate reserves at mortality, indicating that evidence supporting carbon starvation was not universal. Reduced non-structural carbohydrates were more common for gymnosperms than angiosperms, associated with xylem hydraulic vulnerability, and may have a role in reducing hydraulic function. Our finding that hydraulic failure at drought-induced mortality was persistent across species indicates that substantial improvement in vegetation modelling can be achieved using thresholds in hydraulic function.
0
Paper
Citation870
0
Save
0

Leaf Maximum Photosynthetic Rate and Venation Are Linked by Hydraulics

Timothy Brodribb et al.Jun 7, 2007
Leaf veins are almost ubiquitous across the range of terrestrial plant diversity, yet their influence on leaf photosynthetic performance remains uncertain. We show here that specific physical attributes of the vascular plumbing network are key limiters of the hydraulic and photosynthetic proficiency of any leaf. Following the logic that leaf veins evolved to bypass inefficient water transport through living mesophyll tissue, we examined the hydraulic pathway beyond the distal ends of the vein system as a possible limiter of water transport in leaves. We tested a mechanistic hypothesis that the length of this final traverse, as water moves from veins across the mesophyll to where it evaporates from the leaf, governs the hydraulic efficiency and photosynthetic carbon assimilation of any leaf. Sampling 43 species across the breadth of plant diversity from mosses to flowering plants, we found that the post-vein traverse as determined by characters such as vein density, leaf thickness, and cell shape, was strongly correlated with the hydraulic conductivity and maximum photosynthetic rate of foliage. The shape of this correlation provided clear support for the a priori hypothesis that vein positioning limits photosynthesis via its influence on leaf hydraulic efficiency.
0
Paper
Citation814
0
Save
0

Hydraulic Failure Defines the Recovery and Point of Death in Water-Stressed Conifers

Timothy Brodribb et al.Nov 14, 2008
Abstract This study combines existing hydraulic principles with recently developed methods for probing leaf hydraulic function to determine whether xylem physiology can explain the dynamic response of gas exchange both during drought and in the recovery phase after rewatering. Four conifer species from wet and dry forests were exposed to a range of water stresses by withholding water and then rewatering to observe the recovery process. During both phases midday transpiration and leaf water potential (Ψleaf) were monitored. Stomatal responses to Ψleaf were established for each species and these relationships used to evaluate whether the recovery of gas exchange after drought was limited by postembolism hydraulic repair in leaves. Furthermore, the timing of gas-exchange recovery was used to determine the maximum survivable water stress for each species and this index compared with data for both leaf and stem vulnerability to water-stress-induced dysfunction measured for each species. Recovery of gas exchange after water stress took between 1 and &gt;100 d and during this period all species showed strong 1:1 conformity to a combined hydraulic-stomatal limitation model (r 2 = 0.70 across all plants). Gas-exchange recovery time showed two distinct phases, a rapid overnight recovery in plants stressed to &lt;50% loss of leaf hydraulic conductance (K leaf) and a highly Ψleaf-dependent phase in plants stressed to &gt;50% loss of K leaf. Maximum recoverable water stress (Ψmin) corresponded to a 95% loss of K leaf. Thus, we conclude that xylem hydraulics represents a direct limit to the drought tolerance of these conifer species.
0

Weak tradeoff between xylem safety and xylem‐specific hydraulic efficiency across the world's woody plant species

Sean Gleason et al.Sep 17, 2015
Summary The evolution of lignified xylem allowed for the efficient transport of water under tension, but also exposed the vascular network to the risk of gas emboli and the spread of gas between xylem conduits, thus impeding sap transport to the leaves. A well‐known hypothesis proposes that the safety of xylem (its ability to resist embolism formation and spread) should trade off against xylem efficiency (its capacity to transport water). We tested this safety–efficiency hypothesis in branch xylem across 335 angiosperm and 89 gymnosperm species. Safety was considered at three levels: the xylem water potentials where 12%, 50% and 88% of maximal conductivity are lost. Although correlations between safety and efficiency were weak ( r 2 < 0.086), no species had high efficiency and high safety, supporting the idea for a safety–efficiency tradeoff. However, many species had low efficiency and low safety. Species with low efficiency and low safety were weakly associated ( r 2 < 0.02 in most cases) with higher wood density, lower leaf‐ to sapwood‐area and shorter stature. There appears to be no persuasive explanation for the considerable number of species with both low efficiency and low safety. These species represent a real challenge for understanding the evolution of xylem.
0

Relations between stomatal closure, leaf turgor and xylem vulnerability in eight tropical dry forest trees

Timothy Brodribb et al.Mar 1, 2003
ABSTRACT This study examined the linkage between xylem vulnerability, stomatal response to leaf water potential ( Ψ L ), and loss of leaf turgor in eight species of seasonally dry tropical forest trees. In order to maximize the potential variation in these traits species that exhibit a range of leaf habits and phenologies were selected. It was found that in all species stomatal conductance was responsive to Ψ L over a narrow range of water potentials, and that Ψ L inducing 50% stomatal closure was correlated with both the Ψ L inducing a 20% loss of xylem hydraulic conductivity and leaf water potential at turgor loss in all species. In contrast, there was no correlation between the water potential causing a 50% loss of conductivity in the stem xylem, and the water potential at stomatal closure ( Ψ SC ) amongst species. It was concluded that although both leaf and xylem characters are correlated with the response of stomata to Ψ L, there is considerable flexibility in this linkage. The range of responses is discussed in terms of the differing leaf‐loss strategies exhibited by these species.
0
Paper
Citation408
0
Save
Load More