Alvorlig tørke har bidratt med den utbredte barkskade og trødødelighet i furuskog i det vestlige USA. US Department of Agriculture, CC BY-ND
Det er et mysterium inne i trær som skjebnen til kystbyer, truet av økende havnivå fra klimaendringer, kan avhenge. Hvert år tar jordens skoger opp et kvarter av karbondioksid som slippes ut av mennesker, effektivt bremser hastigheten og alvorlighetsgraden av den globale oppvarmingen. De låser opp det meste av dette karbonet i stilkene sine og holder det der i århundrer. Denne tjenesten de leverer til menneskeheten er verdt en billion dollar hvert år.
Men det er ingen garanti for at trær over hele kloden vil fortsette å gjøre dette de kommende tiårene. Klimaendringene er superdrivende tørke, enorme branner og insektutbrudd, som alle bremser trærnes vekst, dreper trær og slipper dette karbonet tilbake i atmosfæren.
Dermed er spørsmålet på en billion dollar som forskere konkurrerer om å svare på - hva er skjebnen til trær i et klima i endring?
I en studie av effekten av tørke på trær, fokuserte kollegene mine og jeg på ett aspekt av dette spørsmålet, nærmere bestemt virkningen av tørke på trær. Analysen vår viser at skog ikke kommer tilbake fra ekstrem tørke så raskt som forskere trodde - et funn som kan føre til bedre modeller for hvordan skog tar opp karbonutslipp.
Lese Tree History
For øyeblikket flyr vi stort sett blinde når det gjelder å predikere skjebnen til trær. Våre beste prediktive verktøy - matematiske modeller basert på plantefysiologi og klima - er uenig vilt om fremtiden til skoger.
Noen viser at trær fortsetter å vokse som gale og tar opp karbon gjennom slutten av århundret. I andre demper imidlertid tørke, temperatur og andre økosystemforstyrrelser treveksten og dreper mange trær, og økosystemene begynner å miste karbon, noe som raskt fremskynder hastigheten og alvorlighetsgraden av klimaendringene. Enda verre er det at disse modellene vanligvis ikke antas å simulere nøyaktig tørke påvirker skogene.
For å avdekke en del av dette mysteriet, vendte vi oss til treringer. De fleste trær på den nordlige halvkule vokser årlige ringer, som er lagdelt rundt stilken som sider i en bok i en fortid over det treet levetid.
Forskere har visst i flere tiår at trær vokser saktere under tørke. Men vi ville vite svaret på et enkelt spørsmål: hva skjer etter tørke? Henter trær seg og fortsetter å vokse og tar opp det karbonet fra atmosfæren? Eller kan skader som oppstår under tørke få dem til å vokse saktere etterpå, selv når tørken er over?
Fordi klimaendringer vil føre til hyppigere og mer alvorlige tørke i mange regioner i verden, vil utvinning av skog etter tørke være avgjørende for å avgjøre om de fortsetter å ta opp karbondioksid og bremse den globale oppvarmingen.
Tørket bakrus
Vi brukte en online, offentlig tilgjengelig database over treringer fra flere tusen skogsteder rundt hele kloden, med de fleste målinger fra Nord-Amerika, Europa og deler av Russland. På rundt 1,300 skogplasser som oppfylte kriteriene våre, søkte vi historiske klimadata for å finne når og hvor de alvorlige tørkeene hadde oppstått. Vi så på overlevende træres vekst etter at tørke var ferdig.
Det vi fant var ganske oppsiktsvekkende. I gjennomsnitt tok skoger to til fire år å gjenvinne sine tidligere vekstrater etter alvorlig tørke. Denne "arven effekten" av tørke var mest alvorlig i tørre skoger som det sørvestlige USA og i furutearter. I tillegg hadde treslag som tok mest risiko - det vil si de som fortsetter å drikke vann med høy hastighet under en tørke - også de største arvelige virkningene.
Uten mer detaljerte studier i individuelle skoger kunne vi ikke finne nøyaktig hvorfor trær vokser saktere etter tørke, men vi har noen få indikasjoner.
Mest lovende var funnet at treslag som tar risiko under tørke ser ut til å komme seg tregest. Noen arter, som det skjelvende ospetreet, fortsetter å bruke vann og opprettholde fotosyntesen under tørke, men de risikerer skade på vanntransportsystemene og til og med døden. Denne strategien er sannsynligvis fordelaktig i våte tider eller moderat tørke, og hjelper dem med å vokse ut av naboene og få mer lys. Men i alvorlige tørkeperioder kan denne strategien slå tilbake. Faktisk fant vi i vår forrige forskning på aspetrær mye tørkedrevet skade i treverket som vedvarte etter et tiår eller så.
Da vi så på dagens matematiske modeller, fant vi ut at alle disse modellene behandlet tørke som en lysbryter. Når trærne var tørke-stresset, vokste de saktere. Men da tørken ble lindret, antok modellene at bryteren ble snudd på igjen og at de fikk sin vekst perfekt og umiddelbart.
Dette indikerer at disse modellene sannsynligvis mangler flere viktige prosesser for å simulere tørkepåvirkning på skog. Dermed overvurderer de hvor mye trær som kan bidra til å senke klimaendringene.
Gigatons av karbon fra atmosfæren
Hvor mye har denne effekten betydning? Vi gjorde flere enkle beregninger av halvtørre skogers karbonopptak med og uten disse tørke-arveffektene. Vi fant ut at halvtårne skoger i løpet av et århundre ville lagre 1.6 gigaton karbon mindre på grunn av den gamle effekten av tørke, som er omtrent 25% av USAs årlige karbonutslipp. Dette er absolutt et veldig konservativt estimat for hvor mye det betyr noe, fordi det bare vurderer ett samfunn av planter i en region, eller bioom.
Det gjenstår imidlertid mange store spørsmål. For det første forekommer disse arvelige virkningene av tørke i tropiske skoger, som er blant de sterkeste karbonvasker i alle skoger? Mange tropiske treslag lager ikke ensartede årringer, noe som gjør træringsanalysen utfordrende, men noen forskningsgrupper har nylig lyktes i å måle treetringer i noen tropiske arter.
For det andre, hvor følsom er trødødeligheten for tørke i forskjellige regioner og økosystemer over hele kloden? Trødødeligheten har vist seg å være utrolig vanskelig å studere, forstå og forutsi, og samfunnet kappkjør for å løse disse spørsmålene.
For det tredje, hvordan kan vi forbedre prediktive modeller for å simulere tørke bedre? I annen forskning prøver kollegaene mine og jeg å forbedre disse vegetasjonsmodellene ved å legge til mekanismen for tørkeskader som sår og dreper trær med risikable vannforbruksstrategier.
Til syvende og sist, jo raskere og mer aggressivt vi tar opp menneskeskapte klimaendringer, jo lavere vil risikoen være for skoger rundt om i verden.
Forskningen vår har skapt en liten lysstråle inn i hemmelighetene i hjertet av trær og reist tilbake i tid slik at vi kan forstå fremtiden. Men mange flere mysterier forblir etset inne i disse majestetiske organismer, mysterier som vi desperat trenger å løse opp.
Om forfatteren
William RL Anderegg er postdoktorisk stipendiat ved Princeton Environmental Institute ved Princeton University. Forskningen hans sentrerer rundt skjæringspunktet mellom økosystemer og klimaendringer. Jeg mottok doktorgraden min. fra Institutt for biologi ved Stanford University.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.
climate_books
