Løvfældende træer opvejer kulstoftab fra borealbrande i Alaska, ny undersøgelse finder

Mere alvorlige og hyppige brande i Alaskas boreale skov frigiver enorme lagre af kulstof og nitrogen fra brændte træer og jord til atmosfæren, en tendens, der kan fremskynde klimaopvarmningen. Men ny forskning offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Videnskab viser, at de løvtræer, der erstatter brændte granskove, mere end opvejer dette tab, lagre mere kulstof og akkumulere det fire gange hurtigere over et 100-årigt brandinterval. Studiet, ledet af et team af forskere ved Center for Ecosystem Science and Society ved Northern Arizona University, tyder på, at disse hurtigere voksende, mindre brændbare løvskove kan fungere som et stabiliserende 'brandbrud' mod eskalerende brandmønstre og tab af næringsstoffer i regionen.

Undersøgelsen begyndte i kølvandet på den dramatiske brandsæson i 2004 i Alaska, da et område, der er syv gange langtidsgennemsnittet, brændte. Historisk set, mere end halvdelen af ​​dette skovklædte terræn har været domineret af sort gran, men efter brand, hurtigere voksende asp og birk erstatter nogle af disse bevoksninger. Holdet, består af forskere fra Northern Arizona University, University of Alaska Fairbanks, Auburn University, og University of Saskatchewan undersøgte 75 sorte granbevoksninger, der brændte i 2004 og fulgte deres genopretning i løbet af de næste 13 år. De indsamlede også en række data fra træer og jord i forskellige aldre og forbrændingsgrad for at konstruere en kronosekvens, en slags videnskabelig time-lapse, der lader forskere spole frem gennem en 100-årig brandcyklus for at se, hvordan skovene genoprettes og ændres.

"I 2005 Jeg troede, at der ikke var nogen måde, disse skove kunne genvinde det kulstof, de mistede i denne brand. " sagde Michelle Mack, en professor i biologi ved Northern Arizona University og hovedforfatter af undersøgelsen. "Litteraturen er fuld af artikler, der tyder på dybere, mere alvorlige brande forbrænder mere kulstof, end der kan erstattes inden næste brand. Men ikke kun så vi disse løvtræer kompensere for disse tab, det gjorde de så hurtigt."

Holdet fandt ud af, at de nye aspe- og birketræer, hvor sortgranen brændte, ophobede kulstof og kvælstof hurtigere end granen, opbevarer det meste af det i deres træ og blade i modsætning til jordens organiske lag. Og i slutningen af ​​en forventet 100-årig cyklus, løvfældende bevoksninger havde genvundet lige så meget nitrogen, som blev tabt ved brand, og mere kulstof end der gik tabt, resulterer i en stigning i økosystemets nettokulstofbalance. At beregne denne balance er kritisk, da videnskabsmænd arbejder på at forstå, hvordan disse nordlige skove ændrer sig, og virkningerne af disse ændringer på det globale kulstofbillede.

"Jeg var overrasket over, at løvtræer kunne genopbygge tabt kulstof så effektivt og effektivt, sagde Heather Alexander, en adjunkt i skovøkologi ved Auburn og en af ​​avisens medforfattere. "Selvom der forbrændes betydeligt kulstof og udledes i atmosfæren, når sortgranskove brænder alvorligt, de løvfældende træer, der ofte erstatter dem, har en fantastisk evne til at genfange og lagre kulstof i deres overjordiske blade og træ."

"I en region med kun fem almindelige træarter, denne undersøgelse viser, hvordan ændringer i træsammensætning dramatisk kan ændre mønstre for kulstoflagring i boreale skove, " sagde Jill Johnstone, en nordlig forsker ved University of Alaska-Fairbanks og medforfatter til undersøgelsen.

"Carbon er kun en brik i puslespillet, " sagde Mack, hvem sagde, at løvskove har andre vigtige tilbagemeldinger, eller indbyrdes forbundne effekter, på klima. "Vi ved, at disse skove hjælper med at afkøle det regionale klima, og vi ved, at de er mindre antændelige, så brande er mindre tilbøjelige til at sprede sig. Taget sammen, disse effekter skaber et relativt stærkt sæt af stabiliserende klimafeedbacks i den boreale skov."

Men der er meget, som forskerne ikke ved om skæbnen for løvfældende boreale skove i en varmere verden.

"Når modne løvtræer dør, vil de blive erstattet med træer med samme struktur, sammensætning, og kulstoflagringsevner?" spurgte Alexander. "Og vil de komme sig fra brand med samme kulstoflagringskapacitet?"

"Skifter fra langsomtvoksende sortgran til hurtigtvoksende løvfældende arter kan udligne virkningerne af det intensiverede brandregime i den boreale skov, " sagde Isla Myers-Smith, en global forandringsøkolog ved University of Edinburgh, som ikke var involveret i undersøgelsen. "Men det er tilbage at se, hvordan kulstof vinder balancetab i fremtiden med accelereret opvarmning på høje breddegrader."

Mack sagde, at fortsat klimaopvarmning kan fortryde de kulstofbindende gevinster, som disse træer repræsenterer. "Kulstoffet bør opholde sig længere i landskabet, fordi løvskove er mindre brændbare. Men brændbarhed er ikke en konstant. Klimaet vil passere en tærskel, hvor tingene bliver så varme og tørre, selv løvskove vil brænde. Så, et spørgsmål vi skal stille er, hvor stærk vil den formildende effekt af lav antændelighed være, og hvor længe varer det?"

Permafrost kulstof komplicerer også billedet. Selvom mange af stederne i denne undersøgelse ikke havde permafrost nær jordoverfladen, den permanent frosne jord findes på tværs af det boreale biom. Når det tøer op, permafrost frigiver lagre af kulstof og metan, potentielt opveje lagringsgevinsten af ​​løvtræer, sagde Mack. "Vi vil i sidste ende passere en temperaturtærskel, hvor negative tilbagemeldinger ikke er nok."