At forstå, hvorfor træer dør, kan være nøglen til at låse kulstof

Stigende trædødsfald reducerer muligvis mange skove verden over til at låse kulstof ved at trække drivhusgasser ind fra luften. For at forstå, hvad dette betyder for kulstofbudgetter, forskere skal løse gåden om, hvorfor træer dør – og hvordan de reagerer på forandringer.

"Der er udbredte observationer af stigende trædødelighed på grund af ændret klima og arealanvendelse, ' ifølge ny forskning. Dette ser ud til at omdanne skovhabitater, med træer, der bliver yngre og kortere i mange skove, tilføjer forfatterne.

Skøn tyder på, at skovene har absorberet op til 30 % af menneskeskabte kulstofemissioner i de sidste par årtier. Selvom de overordnede virkninger af trætab på kulstofkredsløbet er komplekse, fordi gamle træer og de unge, der erstatter dem, optager kulstof med forskellige hastigheder, stigende dødelighed ser ud til at påvirke skovenes evne til at indeslutte kulstof.

Forskerne i den nye undersøgelse mener, at højere dødelighed kan begynde at opveje kapaciteten af ​​resterende og nye træer til at opretholde denne optagelse på samme niveau - og potentielt føre til en samlet reduktion af kronedække og biomasse.

'Det er ret bekymrende, fordi i øjeblikket, to til tre af hver 10 molekyler af kuldioxid i atmosfæren kommer tilbage i skovene, men vi ved ikke, hvordan det kommer til at fortsætte i fremtiden, sagde Dr. Thomas Pugh, en miljøforsker ved University of Birmingham, Storbritannien.

Selvom tendensen til stigende dødelighed og den ændrede sammensætning af træer i skove har været tydelig i mere lokale undersøgelser, holdets litteraturgennemgang og dataanalyse af ændringer i arealanvendelsen har vist, at dette sker på et bredt grundlag, han siger.

Dr. Pugh påpeger, imidlertid, at det endnu ikke er muligt at sige, om dette sker overalt, fordi mange steder stadig ikke er blevet undersøgt. 'Det, vi viser, er, at hvis du ser på tværs af alle skovene, disse tendenser er udbredte, selvom forskellige steder bevæger sig med forskellig hastighed.'

Træets død

Yderligere forskning er nødvendig for at forstå, hvordan skovændringer relaterer sig til fremtidige muligheder for kulstoflagring. Mange undersøgelser har set på fotosyntese-relaterede effekter på opbevaring, men en anden kritisk brik i puslespillet er at forstå hastighederne og årsagerne til trædød i bred skala.

Indtil nu, at få et globalt billede af dette har været overraskende svært, siger Dr. Pugh.

Dette skyldes til dels, at træer kan leve hundreder af år - og selvom du formår at observere døden, årsagen er ofte uklar, han siger. Hvis du kan få den information for ét træ, du skal lave tusindvis af observationer for at forstå tendenser.

'Ligeledes, vi ved, hvor længe visse træarter kan leve, men vi ved ikke, hvor længe de typisk lever, ' tilføjede Dr. Pugh.

Et projekt han leder kaldet TreeMort, som var involveret i den nye forskning, forsøger at forbedre forståelsen af ​​levetider ved at kombinere målinger foretaget i løbet af de sidste fire årtier fra en lang række kilder, herunder lokale undersøgelser, skovbeholdninger, planteegenskabsdata og satellitobservationer. Først for nylig er der indsamlet nok information til virkelig at gøre dette, han siger.

Indtil nu, holdet har fået indsigt i de mere synlige dødsårsager, konstaterer, at omkring 12 % af trædødeligheden i form af tab af biomasse over hele verden er forårsaget af store forstyrrelser, såsom brande, udbredt oprykning af træer med vind, høst og skadedyrsudbrud.

'Jeg havde forventet, at begivenheder i større skala ville tegne sig for en større del af alt, sagde Dr. Pugh. 'De har så stor en indflydelse på landskabet, men det viser sig, at i mange skove, det meste af handlingen foregår i mindre skalaer.'

Skadedyr såsom barkbiller, sammen med brande, vind og høst, er ansvarlige for store ødelæggelser i skove, men disse tegner sig kun for omkring 12% af trædødsfald. Billedkredit—Thomas Pugh

På samme tid, han blev i en separat undersøgelse overrasket over, i hvilket omfang træer i Europa syntes at 'overvældende' dø af høst.

Det næste skridt, han siger, er at få en bedre forståelse af årsagerne og timingen af ​​de resterende 88 % fra mindre synlige hændelser, såsom høst i mindre målestok og oprivning med vind, konkurrence med nabotræer, sygdom, tørke og langsigtede klimatiske effekter såsom varmere temperaturer.

I løbet af de sidste par år, Dr. Pughs team har samlet og standardiseret data fra en lang række undersøgelser, og er nu klar til at kigge nærmere.

Han mener, at det at få oplysninger om trædødsfald - og tilføje dem til forskning i fotosynteseeffekter og trætal - kan være en "game changer" i at forudsige kulstofbudgetter mere præcist. "Vi vil på ingen måde fjerne usikkerhed... men vi tror, ​​vi kan sætte meget strammere grænser for denne kulstofvask."

Ikke kun det, men forståelse af trædødelighed har meget bredere konsekvenser for ændringer i skovøkosystemer med hensyn til blandingen og mangfoldigheden af ​​træer og dyr, de indeholder. 'Det åbner op for mange muligheder for at bygge arbejde ovenpå dette, fordi den hastighed, hvormed træer dør, har så mange konsekvenser for økosystemer, sagde Dr. Pugh.

Mindre skala

Men vi har stadig meget at lære om træer i en langt mindre skala for at hjælpe med at forbedre globale forudsigelser for kulstoflagring over tid. Træer låser kulstof i deres træ og rødder, mens de vokser, så at analysere vækst af trævæv og hvordan dette påvirkes af klimavariationer kan kaste lys over lagringsmuligheder.

INTREE-projektet søger at gøre dette i tempererede skove i Alperne og Canada gennem en ny tilgang, det har udviklet til at analysere dannelsen af ​​xylem - træagtigt væv, der leder vand og næringsstoffer.

Metoden, kaldet 'intra-ring kvalitativ træanatomi', involverer nye anatomiske undersøgelser kombineret med tidligere resultater fra to traditionelle tilgange - langsigtet analyse af årlige træringe over årtier, og kortere sæsonbestemt overvågning af ugentlige træafskæringer under et mikroskop.

At observere processer på begge skalaer er nøglen til at få et mere omfattende overblik, ifølge Dr. Daniele Castagneri, en forsker for INTREE ved det schweiziske føderale institut for skov, Sne- og landskabsforskning (WSL).

Nogle af holdets undersøgelser har allerede antydet vigtigheden af ​​deres tilgang. Da forskerne undersøgte, hvordan udbrud af knopmøl påvirkede den europæiske lærk (Larix decidua) gennem afløvning - som kan undertrykke væksten ved at hindre fotosyntesen - fandt de ud af, at tidligere undersøgelser kan have undervurderet det resulterende tab af biomasse med omkring 25 %.

De har også fundet beviser for, at et varmere klima på lang sigt kan have en generel indvirkning på at reducere trævæksthastigheden i boreale skove på nogle af de nordligste breddegrader, de undersøgte i Canada. Dette var i modstrid med deres forventninger om, at beviser ville pege på, at træer i den region faktisk voksede hurtigere i fremtiden på grund af en tilsvarende længere vækstsæson. Forskerne antyder, at dette også kan føre til trænedbrydning, hvor træer dør fra deres spidser.

"I lyset af klimaændringer, det betyder, at selv boreale skove i et relativt vådt klima kan støde på tørkestress, sagde Dr. Castagneri.

Mens sådanne undersøgelser tyder på, at nogle klimaeffekter kan være større end tidligere antaget, han advarer om, at det i øjeblikket er svært at generalisere på grund af behovet for information om mange flere træarter og levesteder.

Dr. Patrick Fonti, en anden forsker ved WSL, der superviserer INTREE, siger, at dette bliver hjulpet af en voksende mængde forskning. 'Vi kommer tættere på det, fordi der er flere grupper, der arbejder i samme retning, så der kommer flere og flere data sammen, ' han sagde.

I de næste år eller to, INTREE håber at forbinde sine resultater i en anatomisk skala mere direkte til kulstofkredsløbet, men Dr. Castagneri siger, at det vil vare noget tid, før dette kan gøres på global basis.

'Forbindelser med det globale kulstofkredsløb er meget komplekse, og skalering fra celleniveau til skoven kan ikke let udføres, ' han sagde.

Han håber, at holdet med tiden vil være i stand til at få et godt kvantitativt greb om kulstofstrømme og kombinere dette med andre grupper for at øge forståelsen. Måske så, han sagde, vi kan 'have mere præcise modeller, der forudsiger, hvad der vil ske med skovene'.