Strukturelt komplekse skove bedre til kulstofbinding

Skove i det østlige USA, der er strukturelt komplekse - hvilket betyder, at vegetationen er meget varieret - binder mere kulstof, ifølge en ny undersøgelse ledet af forskere ved Virginia Commonwealth University.

Undersøgelsen viser for første gang, at en skovs strukturelle kompleksitet er en bedre forudsigelse for kulstofbindingspotentiale end træartsdiversitet. Opdagelsen kan have konsekvenser for afbødningen af ​​klimaændringer.

"Carbondioxid, en potent drivhusgas, optages af træer gennem fotosynteseprocessen, og noget af det 'faste' kulstof tildeles træ, " sagde Chris Gough, Ph.D., korresponderende forfatter på undersøgelsen og en lektor i Biologisk Institut på Humaniora- og Naturvidenskabshøjskolen. "Vores undersøgelse viser, at mere komplekse skove er bedre til at optage og binde kulstof i træ og, derved, de efterlader mindre kuldioxid i luften."

Studiet, "Høje satser for primærproduktion i strukturelt komplekse skove, " vil blive offentliggjort i et kommende nummer af Økologi , et tidsskrift fra Ecological Society of America.

Kulstofbinding er den proces, hvorved atmosfærisk kuldioxid optages af træer, græsser og andre planter gennem fotosyntese og lagret som kulstof i jord og plantebiomasse, såsom træstammer, grene, løv og rødder. Kulstofbinding i skove og træ hjælper med at udligne kilder til kuldioxid til atmosfæren, såsom skovrydning, skovbrande og udledning af fossile brændstoffer, ifølge Forest Service i det amerikanske landbrugsministerium.

Hvorfor er strukturelt komplekse skove bedre til kulstofbinding? Gough foreslår, at flere lag blade kan optimere, hvor effektivt lys bruges til at drive kulstofbinding i træ.

"Med andre ord, skove, der er strukturelt variable og indeholder flere lag af blade, klarer sig bedre end strukturelt simple skove med et enkelt koncentreret vegetationsbånd, " han sagde.

For at gennemføre undersøgelsen, forskerne brugte en kombination af deres egne data, samt data fra National Ecological Observatory Network, eller NEON, som er finansieret af National Science Foundation. NEON genererer langsigtet, offentligt tilgængelige data for forskellige økosystemer i USA, med det formål at forstå årtier lange økologiske processer.

VCU biologi post-doc forsker Jeff Atkins, Ph.D., ledet feltdataindsamling med forskere fra University of Connecticut og Purdue University, der fungerer som samarbejdspartnere og medforfattere.

At forstå, hvordan skovstruktur driver kulstofbinding er vigtigt for økologer, klimamodelbyggere og skovforvaltere.

"Mange af de økologiske indikatorer for skovvækst og kulstofbinding klarer ikke eksplicit at redegøre for kompleksitet, " sagde Gough. "Vi ønskede at teste, om flere nye indikatorer for strukturel kompleksitet er overlegne forudsigere for kulstofbinding i træ. Vi ønskede også at vide, om disse forudsigelser strækker sig til en række forskellige skovtyper, der bor i forskellige dele af den østlige halvdel af USA, fra Florida til New Hampshire til Wisconsin."

Undersøgelsen bygger på tidligere forskning støttet af National Science Foundation, der demonstrerede, hvordan laserbaseret teknologi kaldet lidar kan kortlægge fordelingen af ​​blade i en skovkrone i meget høj opløsning.

Den nye undersøgelse tyder på, at brug af lidar til at kortlægge skovstruktur kan forudsige skovenes potentiale til at binde kulstof i biomasse bedre end konventionelle tilgange, der karakteriserer biodiversitet og bladmængde.

"Dette kan være et stort fremskridt, fordi vi sandsynligvis kan bruge fly og, bare i det sidste år, satellitdata til at indsamle de nødvendige data til at forudsige kulstofbinding fra strukturel kompleksitet, " sagde Gough. "Hvis vi kan estimere strukturel kompleksitet fra satellitter i fremtiden, så kan det være muligt i høj grad at forbedre vores kapacitet til at estimere og forudsige global kulstofbinding i skovene."

Undersøgelsens resultater viser, hvad økologer kan gøre, når de tager nye teknologier til sig og anvender dem på grundlæggende spørgsmål som:Hvad påvirker skovvækst og kulstofbinding?

"Disse resultater, vi håber, skubbe videnskaben fremad ved at vise, at hvordan en skov er sat sammen har betydning for kulstofbinding, " sagde Gough. "Og dette forhold strækker sig bredt til en række forskellige skove, fra stedsegrøn til løvfældende og midt-Atlanterhavet til Midtvesten."

Mens forskerne fandt ud af, at strukturel kompleksitet overgik artsdiversitetsmålinger som forudsigere for kulstofbinding, de bemærkede, at mangfoldighed også er vigtig som en af ​​mange komponenter, der bestemmer, hvor strukturelt kompleks en skov er.

"Vi mener, at strukturelle kompleksitetsforanstaltninger er effektive, fordi de integrerer flere funktioner i en skov, der er afgørende for kulstofbinding, " sagde Gough. "Det kræver trædiversitet at producere en række blad- og planteformer og, desuden, en kritisk mængde blade til at levere de byggeklodser, der er nødvendige for at samle en strukturelt kompleks skov, der er i stand til at binde masser af kulstof."

Ud over Gough, papiret er skrevet af Atkins, Robert T. Fahey, Ph.D., en assisterende professor i skovøkologi og -forvaltning ved University of Connecticut, og Brady S. Hardiman, Ph.D., en assisterende professor i byøkologi ved Purdue University.