The short-term temperature-response of dark respiration may be altered by climate warming through temperature acclimation; however the role of drought in influencing thermal acclimation is not known. We hypothesized that leaf dark respiration in three dominant species of the southern oak savanna in Central Texas, Schizachyrium scoparium, Juniperus virginiana, and Quercus stellata, would respond differently to the effects of warming and intensified summer drought owing to their contrasting photosynthetic pathways, leaf habits, and drought tolerances. Furthermore, changes in respiration were predicted to be linked to alterations in leaf chemistry and structure, including leaf nitrogen and non-structural carbohydrates in response to warming and drought. Monocultures planted in replicated rainfall exclusion shelters were warmed ( 1.5 �C) and rainfall events were manipulated to intensify summer drought and augment cool season rainfall compared to the long-term mean. Both warming and drought affected the short-term temperature-response functions of dark respiration and species differed in their responses. Evidence of temperature acclimation through adjustment in Q10 (temperature sensitivity) and R10 (base rate at 10 �C) was found in S. scoparium and Q. stellata but not J. virginiana. All three species showed evidence of reduced temperature acclimation of respiration with progressive summer drought. Redistributed rainfall in J. virginiana increased respiration in midsummer compared to plants receiving the long-term mean rainfall, but differences disappeared in late summer when drought intensified. In response to rainfall events during summer drought, rates in S. scoparium increased, and the effect was greater in unwarmed compared to warmed plants. In both S. scoparium and Q. stellata, Q10 was reduced post-watering. Regression analyses of respiration against leaf N, soluble carbohydrates, and SLA revealed that relationships differed between species and temperature treatments. Respiration rates were uncoupled from changes in soluble carbohydrates in response to drought and rainfall pulses, suggesting that thermal acclimation is diminished by increasing drought stress in drying soils in contrasting tree and grass species. These findings suggest that models of respiratory carbon flux that incorporate temporal changes in respiratory temperature responses with drought and warming and unique species responses will be critical in predicting species and ecosystem-scale responses to climate change.

Mit zunehmender Meereshöhe werden die Wachstumsbedingungen in tropischen Bergregionen im Allgemeinen ungünstiger, was sich in einer sinkenden Nährstoffverfügbarkeit, sinkenden Temperaturen und sinkendem CO2-Partialdruck zeigt. In tropischen Bergregenwäldern führen verminderte Abbauraten in größeren Höhen einerseits zu dicken organische Auflageschichten und andererseits in Kombination mit verminderten Mineralisierungs- und Nitrifizierungsraten zu Veränderungen in der Verfügbarkeit der verschiedenen Stickstoffformen, und es gibt Nachweise einer Limitierung der Produktivität dieser Wälder durch Stickstoff. Auf welche Weise sich die Photosynthesekapazität (Amax) tropischer Bäume einerseits und die Stickstoffaufnahmekapazität und Präferenz für einzelne Stickstoffformen andererseits an die veränderten Umweltbedingungen entlang von Höhengradienten adaptieren ist nicht genau bekannt. Die vorliegende Untersuchung wurde in drei tropischen Bergregenwäldern durchgeführt, die entlang eines Höhengradienten auf 1000, 2000 und 3000 m ü. NN in Südequador liegen. Das Ziel war es, (1) die Photosynthesekapazität ausgewachsener tropischer Bäume entlang eines Höhengradienten mit Hilfe von Gaswechselmessungen zu bestimmen und die Effekte von Temperatur, CO2-Partialdruck und Nährstoffverfügbarkeit auf die Photosynthese zu quantifizieren und (2) Veränderungen in der Verwendung von Nitrat, Ammonium und organischen Stickstoffquellen durch tropische Waldbäume mit der Meereshöhe mittels einer Tracer-Untersuchung mit stabilen Isotopen an Jungpflanzen zu untersuchen. Mittelwerte der lichtgesättigten Photosyntheserate (Asat) auf Bestandeseben betrugen 8.8, 11.3 und 7.2 µmol CO2 m-2 s-1, die der Dunkelatmung (RD) 0.8, 0.6 und 0.7 µmol CO2 m-2 s-1 jeweils auf 1000, 2000 and 3000 m Meereshöhe, ohne einen signifikanten Höhentrend. Die Einordnung unserer Daten in den Kontext eines pantropischen Asat-Datensatzes von tropischen Bäumen (c. 170 Arten an 18 Standorten unterschiedlicher Meereshöhe) zeigte, dass das flächenbezogene Asat in tropischen Bergen im Mittel 1.3 µmol CO2 m-2 s-1 pro km Höhenzunahme abnimmt (bzw. 0.2 µmol CO2 m-2 s-1 pro K Temperaturabnahme). Die Abnahme von Asat trat auf, obwohl die Blattmasse je Fläche mit der Höhe zunahm. Eine verminderte Photosyntheserate und eine reduzierte Bestandesblattfläche bewirken gemeinsam eine Verringerung der Kohlenstoffaufnahme des Kronenraums mit der Meereshöhe in tropischen Bergregionen. Der Phosphorgehalt pro Blattmasse war der Faktor, der Amax entlang des Höhengradienten hauptsächlich beeinflusste, während die Effekte von Blattstickstoff, Temperatur und CO2-Partialdruck nicht signifikant waren. Amax erfuhr einen teilweisen und RD einen vollständigen homöostatischen Ausgleich als Reaktion auf die Verminderung von Temperatur und CO2-Partialdruck in größeren Höhen, was hauptsächlich durch eine stark reduzierte spezifische Blattfläche (SLA) und die daraus entstehende Zunahme von Blattstickstoff und -phosphor je Blattfläche bedingt war, während keine Zunahme der Karboxylierungseffizienz festgestellt wurde. Wir schlussfolgern, dass die Verminderung von SLA und Gesamtblattfläche mit der Meereshöhe die Kohlenstoffaufnahme von tropischen Wäldern in großen Meereshöhen deutlich stärker bestimmen als adaptive physiologische Modifizierungen des Photsyntheseapparates. Jungpflanzen von sechs Baumarten unterschieden sich hinsichtlich ihrer Präferenz für verschieden Stickstoffformen, allerdings schienen weder das Amonium- und Nitratvorkommen im Boden noch die Meereshöhe die Präferenz zu beeinflussen. Zwei Arten (jeweils die, mit den höchsten Wachstumsraten) bevorzugten Amonium gegenüber Nitrat, während die restlichen vier Arten Nitrat und Amonium mit ähnlichen Raten aufnahmen, wenn beide Stickstofformen verfügbar waren. Nach der Gabe von 15N13C-Glyzin zeigte sich bei drei Arten eine signifikante Akkumulierung von 13C in der Biomasse (zwei Arten mit arbuskulären Mykorrhiza und eine Art mit Ektomykorrhiza) zusätzlich zu einer signifikanten Akkumulierung von 15N, was darauf hindeutet, dass Bäume in tropischen Bergregenwäldern organische Stickstoffverbindungen unabhängig vom Typ ihrer Mykorrhizierung aufnehmen können.