Sæsonbestemte mønstre i Amazonas forklaret

Miljøforskere ved det amerikanske energiministeriums (DOE) Brookhaven National Laboratory har ledet et internationalt samarbejde for at forbedre satellitobservationer af tropiske skove.

Ansvarlig for næsten en tredjedel af verdens jordbaserede fotosyntese, tropiske skove er et kritisk biom for at undersøge klimaændringer og deres potentielle påvirkninger på jorden.

"Hvis vi kan forbedre vores forståelse af, hvor meget kuldioxid (CO2) der absorberes af tropiske områder, vi kan forbedre fremtidige klimaprognoser, " sagde Jin Wu, en videnskabsmand ved Brookhaven's Environmental &Climate Sciences Department.

Satellitbilleder er et af de mest almindelige værktøjer, videnskabsmænd bruger til at observere tropiske skove, men metodens effektivitet har været genstand for debat. Nogle forskere har hævdet, at sæsonbestemte ændringer i "grønheden" af tropiske skove, som satellitter for nylig har vist, kunne være vildledende. Nu, samarbejdet ledet af Brookhaven har brugt feltobservationer og beregningsmodeller til at hjælpe med at opklare kontroversen. Deres resultater, offentliggjort den 9. februar i Ny fytolog , også kaste lys over biologiske processer, der har ændret forskernes forståelse af sæsonbestemte forhold i tropiske skove.

Fokus på baldakinen

Satellitter tager bredt, fejende billeder af jordens overflade for at afbilde det globale tropiske biom. Optaget rutinemæssigt, disse satellitbilleder gør det muligt for forskere at observere ændringer i trætoppene i løbet af året. Ændringer i baldakinernes grønhed kan indikere, hvor meget lys - og derfor hvor meget CO2 - træerne optager. Endnu, fordi disse satellitter tager billeder så langt over trætoppene og indsamler data over store områder af skove, opløsningen er for lav til at identificere, hvorfor disse ændringer sker.

"En pixel på et satellitbillede dækker næsten en kvadratkilometer skov. Det er enormt, " sagde Wu, der ledede undersøgelsen. "Så, inden for dette enorme fodaftryk, vi kan ikke fortælle, hvilken slags biologiske processer der finder sted. Det er derfor, vi integrerede feltbaserede data med beregningsmodellerne, som sporer interaktionerne mellem lys og blade i en skovkrone, for at fremme vores forståelse af, hvad der sker på disse satellitbilleder."

Med hjælp fra professionelle træklatre, forskerne indsamlede feltdata om tre faktorer, der påvirker baldakinens grønhed:mængden af ​​tilstedeværende blade, bladenes alder, og om træerne var løvfældende (mister deres blade årligt) eller stedsegrønne (bevarer blade i mere end et år). Samlet set, de fandt, at deres feltobservationer passede nøje med satellitbillederne, bekræfter satellitternes nøjagtighed. Ud over, de kvantificerede indflydelsen af ​​hver af disse tre faktorer på baldakinens grønhed.

"I tidligere undersøgelser, videnskabsmænd har altid antaget, at blade vises homogent i skovlandskabet, men vi fandt ud af, at dette ikke er sandt, " sagde Wu. "Selv i en tropisk regnskov, vi oplever, at løvfældende og stedsegrønne træer kan eksistere side om side. Det samme gælder for sæsonbetingede tørre skove. I øvrigt, tidspunktet for løvfald varierer mellem forskellige løvtræer, skabe en stor heterogenitet i bladvisning over rum og tid."

Væksten af ​​individuelle blade er også unik for hvert træ.

"Blade opfører sig faktisk på samme måde som mennesker, " sagde Wu. "Når vi bliver ældre, vores stofskifte vil ændre sig, og det samme gælder for blade. Når de er babyblade, deres fotosyntesehastigheder er virkelig lave, og det betyder, at de kun kan optage meget små mængder CO2 fra vores atmosfære. Når de bliver modne, de kan tage meget CO2 fra atmosfæren. Og når de bliver gamle, de optager mindre CO2 igen. Det er et konveks svar."

Det betyder, at sæsonvariationen i tropiske skove er langt mere kompleks, end forskere tidligere troede. I fremtidige undersøgelser, videnskabsmænd bliver nødt til at overveje rollen af ​​bladheterogenitet i satellitobservationer for nøjagtigt at analysere klimaets indvirkning på tropiske skove.

For at fortsætte med at studere, hvordan den mangfoldige økologi i tropiske skove relaterer sig til klimaændringer, Wu og hans kolleger i Brookhaven installerede et netværk af kameraer på flere steder i troperne. Hver dag, disse kameraer tager automatisk billeder af baldakinen i forskellige højder, gør det muligt for Brookhaven-teamet at udføre højere opløsningsobservationer af tropiske skove. Kameraerne vil fungere i mere end to år og fange to årlige cyklusser af miljøændringer.

"Data fra disse kameraer vil give os mulighed for direkte at se, hvornår nye blade vokser eller gamle blade falder af hvert træ i løbet af den årlige cyklus, " sagde Wu. "Nu, vi har information på bladniveau fra vores feltmålinger plus de kamerabaserede data for at fortsætte med at forbedre vores fortolkning af satellitobservationer og klimamodeller for bedre at projicere fremtidens klima."