The FLUXNET2015 dataset provides ecosystem-scale data on CO2, water, and energy exchange between the biosphere and the atmosphere, and other meteorological and biological measurements, from 212 sites around the globe (over 1500 site-years, up to and including year 2014). These sites, independently managed and operated, voluntarily contributed their data to create global datasets. Data were quality controlled and processed using uniform methods, to improve consistency and intercomparability across sites. The dataset is already being used in a number of applications, including ecophysiology studies, remote sensing studies, and development of ecosystem and Earth system models. FLUXNET2015 includes derived-data products, such as gap-filled time series, ecosystem respiration and photosynthetic uptake estimates, estimation of uncertainties, and metadata about the measurements, presented for the first time in this paper. In addition, 206 of these sites are for the first time distributed under a Creative Commons (CC-BY 4.0) license. This paper details this enhanced dataset and the processing methods, now made available as open-source codes, making the dataset more accessible, transparent, and reproducible. Machine-accessible metadata file describing the reported data: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.12295910

Accumulating evidence highlights increased mortality risks for trees during severe drought, particularly under warmer temperatures and increasing vapour pressure deficit (VPD). Resulting forest die-off events have severe consequences for ecosystem services, biophysical and biogeochemical land-atmosphere processes. Despite advances in monitoring, modelling and experimental studies of the causes and consequences of tree death from individual tree to ecosystem and global scale, a general mechanistic understanding and realistic predictions of drought mortality under future climate conditions are still lacking. We update a global tree mortality map and present a roadmap to a more holistic understanding of forest mortality across scales. We highlight priority research frontiers that promote: (1) new avenues for research on key tree ecophysiological responses to drought; (2) scaling from the tree/plot level to the ecosystem and region; (3) improvements of mortality risk predictions based on both empirical and mechanistic insights; and (4) a global monitoring network of forest mortality. In light of recent and anticipated large forest die-off events such a research agenda is timely and needed to achieve scientific understanding for realistic predictions of drought-induced tree mortality. The implementation of a sustainable network will require support by stakeholders and political authorities at the international level.

Abstract. OzFlux is the regional Australian and New Zealand flux tower network that aims to provide a continental-scale national research facility to monitor and assess trends, and improve predictions, of Australia's terrestrial biosphere and climate. This paper describes the evolution, design, and current status of OzFlux as well as provides an overview of data processing. We analyse measurements from all sites within the Australian portion of the OzFlux network and two sites from New Zealand. The response of the Australian biomes to climate was largely consistent with global studies except that Australian systems had a lower ecosystem water-use efficiency. Australian semi-arid/arid ecosystems are important because of their huge extent (70 %) and they have evolved with common moisture limitations. We also found that Australian ecosystems had a similar radiation-use efficiency per unit leaf area compared to global values that indicates a convergence toward a similar biochemical efficiency. The two New Zealand sites represented extremes in productivity for a moist temperate climate zone, with the grazed dairy farm site having the highest GPP of any OzFlux site (2620 gC m−2 yr−1) and the natural raised peat bog site having a very low GPP (820 gC m−2 yr−1). The paper discusses the utility of the flux data and the synergies between flux, remote sensing, and modelling. Lastly, the paper looks ahead at the future direction of the network and concludes that there has been a substantial contribution by OzFlux, and considerable opportunities remain to further advance our understanding of ecosystem response to disturbances, including drought, fire, land-use and land-cover change, land management, and climate change, which are relevant both nationally and internationally. It is suggested that a synergistic approach is required to address all of the spatial, ecological, human, and cultural challenges of managing the delicately balanced ecosystems in Australasia.

Abstract Forest carbon and water fluxes are often assumed to be coupled as a result of stomatal regulation during dry conditions. However, recent observations have indicated increased transpiration rates during isolated heat waves across a range of eucalypt species under experimental and natural conditions, with inconsistent effects on photosynthesis (ranging from an increase to a near total decline). To improve the empirical basis for understanding carbon and water fluxes in forests under hotter and drier climates, we measured the water use of dominant trees, and the ecosystem-scale carbon and water exchange in a mature temperate eucalypt forest over three summer seasons. The forest maintained photosynthesis within 16% of peak photosynthesis rates during all conditions, despite up to 70% reductions in canopy conductance during a 5-day heatwave. While carbon and water fluxes both decreased by 16% on exceptionally dry summer days, GPP was sustained at the cost of up to 74% increased water loss on the hottest days and during the heatwave. This led to ∼40% variation in ecosystem water use efficiency over the three summers, and ∼two-fold differences depending on the way water use efficiency is calculated. Furthermore, the forest became a net source of carbon following a 137% increase in ecosystem respiration during the heat wave, highlighting that the potential for temperate eucalypt forests to remain net carbon sinks under future climates will depend not only on their potential to maintain photosynthesis during higher temperatures, but also on responses of ecosystem respiration to changes in climate. Key Points GPP of temperate eucalypts was sustained at the cost of increased water use during hot periods, but both fluxes decreased during dry periods. WUE estimates for the same period differed up to two-fold depending on the way it was calculated. Doubling of ecosystem respiration turned the forest from a net sink into a net source of carbon during a longer heatwave.

Termite mounds have recently been confirmed to mitigate approximately half of termite methane (CH4) emissions, but the aerobic methane-oxidizing bacteria (methanotrophs) responsible for this consumption have not been resolved. Here we describe the abundance, composition, and kinetics of the methanotroph communities in the mounds of three distinct termite species. We show that methanotrophs are rare members of the termite mound biosphere and have a comparable abundance, but distinct composition, to those of adjoining soil samples. Across all mounds, the most abundant and prevalent particulate methane monooxygenase sequences detected were affiliated with Upland Soil Cluster α (USCα), with sequences homologous to Methylocystis and Tropical Upland Soil Cluster also detected. The Michaelis-Menten kinetics of CH4 oxidation in mounds were estimated from in situ reaction rates. The apparent CH4 affinities of the communities were in the low micromolar range, which is one to two orders of magnitude higher than those of upland soils, but significantly lower than those measured in soils with a large CH4 source such as landfill-cover soils. The rate constant of CH4 oxidation, as well as the porosity of the mound material, were significantly positively correlated with the abundance of methanotroph communities of termite mounds. We conclude that termite-derived CH4 emissions have selected for unique methanotroph communities that are kinetically adapted to elevated CH4 concentrations. However, factors other than substrate concentration appear to limit methanotroph abundance and hence these bacteria only partially mitigate termite-derived CH4 emissions. Our results also highlight the predominant role of USCα in an environment with elevated CH4 concentrations and suggest a higher functional diversity within this group than previously recognised.

There is much uncertainty in how climate change will impact the performance of urban trees. Climate niche modelling predicts that many urban tree species may become unsuitable in future climates, but this has rarely been tested in cities. Broad planting of diverse tree species in different cities provides the opportunity to test climate niche predictions. Here we investigated if the climate of origin of 14 urban tree species influenced tree growth, trait expression, and phenotypic plasticity. We determined climate niche limits for all species and measured canopy growth rates of individual trees from 2013 to 2021 in the two largest Australian cities: subtropical Sydney, and temperate Melbourne. Six functional traits including leaf water potential at turgor loss point (TLP), wood density (WD), leaf dry matter content (LDMC), specific leaf area (SLA), carbon isotope composition (δ13C) and Huber value (HV) were measured in both cities. Trees planted outside their climate niche limits had lower growth than trees planted inside their climate niche in the temperate but not subtropical city. Species with lower MAP of origin (i.e., drier) had faster canopy growth in both cities. Species with low MAP and high heat moisture index (HMI) at their origin had more negative TLP and greater WD, indicating species from drier environments maintain their high drought tolerance in cities. Trees planted in drier Melbourne had more negative TLP, higher WD and higher LDMC than in Sydney, demonstrating phenotypic plasticity in urban trees. Wetter origin species showed greater phenotypic plasticity in TLP, WD and δ13C. Canopy RGR was negatively related with δ13C reflecting a strong impact of stomatal behaviour on urban tree growth. Our study provides limited support that species climate niche limits reliably predict urban tree growth, so we caution against solely using climate niche matching and advocate for inclusion of functional traits when selecting urban tree species.

Abstract Succulence is a trait that describes water storage in plant organs and tissues regardless of life form. Plants use the stored water to maintain physiological function and delay desiccation. However, it is unclear whether succulence in leaves, stems and roots of woody plants delays desiccation, whether it provides ‘utilizable water’ to maintain physiological function, or buffers changes in water status in drying soils through capacitance. We conducted a pot dry‐down experiment with nine shrub species to determine whether woody plants with greater leaf, stem, or root succulence have greater shoot utilizable water or capacitance. We also investigated whether greater succulence delays desiccation, represented by cumulative VPD, until evapotranspiration ceased or until utilizable water was exhausted. Greater leaf and stem succulence were strongly related to greater shoot utilizable water and capacitance. However, desiccation time was not delayed in plants with greater total shoot succulence, utilizable water, or capacitance. Instead, woody plants with greater root succulence had longer desiccation times. This suggests that woody plants use aboveground succulence to maintain physiological function and water status during drought, whereas root succulence extends desiccation time. Our study improves the mechanistic understanding of how woody plants use stored water to survive in dryland ecosystems.