voor de boomstronk 7 23

We hebben de voorspellingen gehoord over hoe broeikasgassen de veranderingen in de temperaturen en neerslag die mensen ervaren, kunnen sturen. Maar hoe deze veranderingen van invloed zijn op de bossen in de wereld heeft ook brede implicaties voor de toekomst.

Kunnen warmere winters, en dus langere groeiseizoenen, ervoor zorgen dat bomen sneller groeien? Als dat zo is, zou een snellere groei van bomen misschien het tempo van de klimaatverandering kunnen vertragen, omdat bomen tijdens hun groei koolstof uit de lucht zuigen.

Of misschien zullen warmere zomers leiden tot meer droogte-achtige omstandigheden, waardoor het vermogen van bomen om te groeien wordt belemmerd en zo verslechtering van onze bossen ontstaat.

In een recente paper, wilden mijn collega's en ik een kaart maken van hoe klimaatverandering de groei van bomen op het hele continent van Noord-Amerika zou kunnen beïnvloeden. Om dit te doen, hebben we ons verdiept in historische gegevens over de groei van bomen in de periode 1900-1950, verzameld door vele toegewijde veldecologen in de afgelopen decennia en gedeponeerd in de Internationale boomringdatabank.

Wat we ontdekten was dat het dagelijkse leven van bomen in een groot deel van Noord-Amerika een grotere uitdaging zal worden, ondanks het potentiële voordeel dat de stijgende kooldioxideconcentraties voor bomen kunnen hebben. Dit is in strijd met de hoop van sommige wetenschappers dat de klimaatverandering de bossen op de noordelijke breedtegraden sterk ten goede zal komen.


innerlijk abonneren grafisch


Hoe bomen reageren op het klimaat

De eerste hindernis bij het voorspellen van de toekomstige boomgroei is het begrijpen hoe bomen in verschillende ecosystemen reageren op klimaatschommelingen.

Je zou kunnen raden dat in de koude noordelijke bossen een beetje hitte de bomen kan helpen groeien, terwijl meer hitte in de woestijn in het zuidwesten waarschijnlijk het laatste is wat bomen daar willen. Deze observatie motiveerde eerdere wetenschappers om een ​​‘boreale vergroening’ te formuleren hypothese – dat de opwarming van de aarde ervoor zal zorgen dat de noordelijke boreale bossen sneller zullen groeien en de klimaatverandering zullen helpen verzachten.

We hebben de historische boomringgegevens gebruikt om de relatie tussen het regionale klimaat en de boomgroei in kaart te brengen. Door elke groeiring af te stemmen op de weerpatronen in het overeenkomstige jaar, kunnen we een idee krijgen van hoe bomen reageren op klimaatschommelingen. We zagen bijvoorbeeld dat bovengemiddelde temperaturen in juni een snellere boomgroei veroorzaakten op plaatsen met een klimaat vergelijkbaar met Fairbanks, Alaska, maar een langzamere groei in een Phoenix-achtig klimaat.

Naarmate het klimaat verandert, kunnen we verwachten dat de reactie van bomen ook verandert. In Fairbanks voorspellen onze modellen bijvoorbeeld feitelijk dat bovengemiddelde temperaturen in juni in de toekomst slecht zullen zijn voor de boomgroei daar, wat het tegenovergestelde is van de historische relatie. Waarom? Fairbanks warmt zo sterk op dat het verschuift naar een nieuwe klimaatzone waarin extra opwarming nu schadelijk is. Andere onderzoekers zijn dit ook daadwerkelijk gaan zien verschuivingen op de grond plaatsvinden in Alaska.

Zodra we karakteriseren hoe bomen reageren op veranderingen in het klimaat op het hele continent, kunnen we de voorspellingen van de VN gebruiken Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) om de overeenkomstige verandering in de boomgroei op het hele continent te voorspellen. Voor elke pixel op onze kaart van Noord-Amerika hebben we geprojecteerd hoe bossen zullen veranderen op basis van beide sets informatie: de relatie tussen groei en klimaat die we hebben vastgesteld via de boomringanalyse en de geprojecteerde veranderingen in het klimaat op het continent.

Koolstofbemesting

Er zit nog een rimpel in deze puzzel die we hebben onderzocht. Het veranderende klimaat wordt grotendeels veroorzaakt door een opeenhoping van extra koolstofdioxide, en planten gebruiken koolstofdioxide voor fotosynthese. Net zoals wij zuurstof inademen om te leven, ademen planten koolstofdioxide in om te leven. Grotere hoeveelheden koolstofdioxide kunnen dus de groei van bomen direct versnellen. Dit staat bekend als “koolstofbemesting'Omdat het is alsof we via de lucht kunstmest aan de planten toevoegen om ze te helpen groeien.

Wetenschappers zijn diep verdeeld over de vraag of dit soort koolstofbemesting daadwerkelijk tot een toename van de groei zal leiden, en zo ja, in welke mate. In ons artikel hebben we niet geprobeerd dit debat te beslechten. In plaats daarvan hebben we zojuist meerdere verschillende mogelijkheden toegevoegd voor de kracht van koolstofbemesting.

Om koolstofbemesting te simuleren, gebruikten we een leuk trucje voorgesteld door professor Graham Farquhar van de Australische Nationale Universiteit. De truc berust op het feit dat als planten kooldioxide inademen, er water ontsnapt. Beschouw de poriën op de bladeren als kleine mondjes die open en dicht gaan om te ademen. Hoe meer planten hun mond moeten openen om te ademen, hoe meer water er ontsnapt. Planten proberen dus hun mond zo goed mogelijk gesloten te houden.

Als de concentraties koolstofdioxide die in de lucht rondzweven erg hoog zijn, hoeven planten hun mond maar een klein stukje te openen voor een klein slokje lucht zonder veel water te verliezen. Dus als we de planten bemesten met koolstof in de lucht, vermindert dit direct de hoeveelheid water die de planten kunnen vasthouden. Met meer CO2 zullen de poriën van de bladeren het gas efficiënter opnemen en daarbij minder water verliezen.

In plaats van te proberen meer vrije koolstof die in de lucht rondzweeft te simuleren, kunnen we gewoon doen alsof de planten meer regenwater ontvangen. Het uiteindelijke effect op de groei zou in wezen hetzelfde moeten zijn, omdat de opname van koolstof en het vasthouden van water rechtstreeks met elkaar verbonden zijn.

In woestijnen waar water schaars is en planten zeer gemotiveerd zijn om hun mond te houden, zou een beetje koolstofbemesting (of een beetje extra regen) een grote bijdrage kunnen leveren aan de groei van planten. In regenwouden daarentegen, waar planten tegen weinig kosten hun mond wijd open kunnen houden, zal koolstofbemesting (of extra regen) de planten misschien niet veel helpen.

In ons onderzoek hebben we koolstofbemesting gesimuleerd door simpelweg meer toekomstige neerslag aan onze modellen toe te voegen. Om de wetenschappers tevreden te stellen die er sterk van overtuigd zijn dat koolstofbemesting zal plaatsvinden, hebben we in sommige simulaties extra water toegevoegd in verhouding tot de hoeveelheid extra koolstof die naar verwachting in de atmosfeer zal vrijkomen. Om de nee-zeggende wetenschappers tevreden te stellen die niet geloven dat het koolstofbemestingseffect zich zal voordoen, hebben we ook simulaties uitgevoerd zonder extra watertoename. En we hebben simulaties uitgevoerd op alle niveaus daartussenin.

De voorspellingen van onze modellen

Uiteindelijk zijn onze kaarten van hoe de boomgroei zou kunnen reageren op de klimaatverandering alarmerend.

In een groot deel van de westelijke en centrale delen van het continent zien we een enorme afname van de groeisnelheid van bomen, waarbij bomen in de tweede helft van deze eeuw tot 75 procent langzamer groeien. In sommige gebieden nabij de kusten van het continent, zoals de Pacific Northwest, het westen van Canada en het zuidoosten van de Verenigde Staten, zagen we echter enkele lokale stijgingen in de groeisnelheid van bomen.

Zonder het koolstofbemestingseffect voorspellen onze modellen dat de groeicijfers over het hele continent gemiddeld met bijna 20 procent zullen dalen in het worstcasescenario van de klimaatverandering van het IPCC (voor dit scenario wordt een opwarming van 6 graden Celsius over het hele continent voorspeld). .

We ontdekten dat er een zeer groot koolstofbemestingseffect nodig zou zijn (onrealistisch groot, volgens de mening van verschillende co-auteurs van ons onderzoek) om deze vertraging te compenseren. En in een groot deel van het continent voorspelden onze modellen langzamere groeicijfers, ongeacht hoe groot het effect van koolstofbemesting was.

Ook zagen we in onze simulaties geen grote toename van de groeisnelheid van de koude noordelijke bossen. Gemiddeld zagen we dus geen ‘boreale vergroening’. We zagen in ieder geval een vertraging van deze bossen. Dit wordt grotendeels veroorzaakt door de verschuiving in de manier waarop bomen reageren op het klimaat in plaatsen als Fairbanks.

Wat het betekent

De implicatie van onze analyse is dat bossen niet klaar lijken om ons te redden van de klimaatverandering.

Onze modellen suggereren dat de meeste van onze bossen in de toekomst langzamer zullen groeien. Dit zal uiteraard directe gevolgen hebben voor de manier waarop wij en andere soorten afhankelijk zijn van bomen. Maar het zal ook een weerslag hebben op de klimaatverandering zelf. Omdat de opwarming van de aarde ervoor zorgt dat bomen minder koolstof opnemen, zal er meer koolstof in de lucht achterblijven, wat een snellere opwarming veroorzaakt, waardoor een versnellende cyclus ontstaat.

Bovendien zullen vele aanhoudende jaren van slechte groei van bomen waarschijnlijk de hulpbronnen uitputten die ze nodig hebben om te overleven, waardoor ze vatbaar worden voor ernstige droogtes of insectenuitbraken. Dit kan betekenen dat wat wij voorspellen als langzamere groei zich kan vertalen in wijdverbreide boomsterfte. Met andere woorden: het bosbeeld kan zelfs nog somberder zijn dan onze modellen suggereren.

In onze modellen houden we geen rekening met de manier waarop bossen veranderen als gevolg van veranderingen in de houtkappraktijken of het bosbeheer. In veel gebieden hergroeien bossen sneller, simpelweg omdat we onlangs zijn gestopt met het kappen ervan. Dergelijke factoren moeten worden gezien als een extra laag die we bovenop onze projecties kunnen toevoegen.

Deze studie is, net als elke andere studie in zijn soort, onze beste inschatting van de toekomst. Ik beschouw dergelijke voorspellingen niet als keiharde voorspellingen van wat er zal gebeuren, maar als redelijke mogelijkheden. Er zijn zoveel onbekende factoren bij betrokken, waaronder het feit dat het toekomstige klimaat waarschijnlijk heel anders zal zijn dan het klimaat dat we in het verleden hebben gezien.

En de grootste onbekende is natuurlijk hoeveel wilskracht onze menselijke gemeenschap zal inzetten om de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen.

Over de auteur

Noah Charney, postdoctoraal onderzoeksmedewerker ecologie en evolutiebiologie, Universiteit van Arizona

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at