In de afgelopen eeuwen is zoals wij mensen velden hebben vrijgemaakt voor boerderijen, aangelegde wegen en snelwegen, en steeds grotere steden naar buiten toe, we hebben bomen gekapt. Sinds 1850, we hebben de wereldwijde bosbedekking met een derde verminderd. We hebben ook de manier waarop bossen eruitzien veranderd:veel van de bossen in de wereld bestaan ​​nu in schokkerige fragmenten, met 20 procent van het resterende bos binnen 100 meter van een rand, als een weg, achtertuin, korenveld, of parkeerplaats.

Wetenschappers hebben decennialang gefragmenteerde bossen bestudeerd, vooral om hun effecten op dieren in het wild en biodiversiteit te meten. Maar onlangs, twee wetenschappers van de Boston University College of Arts &Sciences (CAS), Andrew Reinmann (GRS'14), een postdoctoraal onderzoeksmedewerker, en Lucy Hutyra, een universitair hoofddocent aarde en milieu – hebben hun aandacht gericht op een ander probleem:de effecten van bosfragmenten op koolstofopslag en klimaatverandering. Ze ontdekten dat gematigde breedbladige bossen, zoals de stands van rode eik die veel voorkomen in New England, absorberen meer koolstof dan verwacht langs hun randen, maar ze ontdekten ook dat die randen gevoeliger zijn voor hittestress. Het onderzoek, gefinancierd door de National Oceanic and Atmospheric Administration, de National Aeronautics and Space Administration, en de National Science Foundation, en gepubliceerd op 19 december, 2016 nummer van de Proceedings van de National Academy of Sciences , biedt goed nieuws en slecht nieuws over bosfragmentatie. Het suggereert dat hoewel deze bossen waardevollere koolstofputten kunnen zijn dan eerder werd gedacht, ze zijn ook gevoeliger voor klimaatverandering.

"Het hebben van nauwkeurige schattingen van wat die bomen aan de rand doen - hoeveel koolstof ze uit de atmosfeer halen - is erg belangrijk als we nadenken over ons toekomstige klimaat, " zegt Reinmann, hoofdauteur op het papier.

De jaarlijkse atmosferische concentratie van kooldioxide (CO2), een krachtig broeikasgas en veroorzaker van de opwarming van de aarde, is sinds het begin van de industriële revolutie met meer dan 40 procent gestegen en blijft stijgen. Bossen spelen een cruciale rol als koolstofput, het absorberen van ongeveer 25 procent van de CO2-uitstoot die wij mensen in de lucht brengen.

Het grootste deel van ons begrip van de koolstofdynamiek in bossen komt van het bestuderen van intacte landelijke bossen zoals Hubbard Brook in de White Mountains in New Hampshire en Harvard Forest in Petersham, MA, niet van het bestuderen van bosfragmenten. "Als je een bos versnippert, je verandert veel van de groeiomstandigheden van het achtergebleven bos, " zegt Reinmann, "maar we hebben geen goed begrip van hoe die verandering de koolstofvastlegging en -opslag beïnvloedt."

Er achter komen, Reinmann en Hutyra verzamelden gegevens van 21 versnipperde bospercelen rond Boston, meet ongeveer 500 bomen. In acht van die percelen, ze gingen nog een stap verder, het nemen van monsterkernen van bomen met een diameter van meer dan 10 centimeter, in totaal 420 kernen van 210 bomen. Ze gebruikten de kernen, en andere gegevens, om te berekenen hoe snel de bomen groeiden. De grootte en groeisnelheid van een boom geven aan hoeveel koolstof hij kan opnemen en ook hoeveel stress hij ervaart.

Reinmann en Hutyra ontdekten dat bosfragmenten sneller langs de randen groeien dan intacte bossen, meer koolstof opnemen dan verwacht. "Als je die rand creëert, je vermindert in wezen de concurrentie en maakt bronnen vrij zoals licht, water, en voedingsstoffen voor bomen, " zegt Reinmann, die opmerkt dat het effect zich uitstrekt tot ongeveer 20 meter vanaf de bosrand. nieuwsgierig, de bevinding kan alleen gelden voor gematigde breedbladige bossen die veel voorkomen in New England, de Appalachen, Canada, en Europa. Amazoneregenwoud heeft het tegenovergestelde effect wanneer het gefragmenteerd is, met minder biomassa en minder koolstofopslag langs de randen.

"Bosbouwers en houthakkers weten dit intuïtief al lang:als je naar binnen gaat en je vermindert de concurrentie om hulpbronnen, de overige individuen zullen sneller groeien, " voegt Hutyra toe. "Het nieuwe stuk van dit werk was om het over deze randen te kwantificeren, kijk hoe ver het bos in gaat, en plaats het in context met hoeveel deze fragmentatie ertoe doet in een deel van de wereld - in het zuiden van New England - waarvan we weten dat het een grote netto koolstofput is."

Hoewel dit een overwinning lijkt voor onze fragmentarische bossen in New England, ontbossing is nog steeds slecht voor de koolstofvastlegging in het algemeen. "Als je een bos versnippert, het resterende bos kan een klein beetje compenseren van wat verloren is gegaan, maar niet helemaal, "zegt Reinmann. "Dus het is misschien niet zo erg vanuit een koolstofperspectief als we dachten, maar het is nog steeds slecht."

Tegenover dit (enigszins) goede nieuws staat de andere bevinding van de krant:deze bosranden, meer blootgesteld aan wind en zon, groeien langzamer wanneer ze worden gestrest door hitte.

"Je verliest veel CO2-voordeel in warme jaren, " zegt Reinmann, die ontdekte dat het "magische getal" voor lokale bomen ongeveer 27°C is, wat overeenkomt met de gemiddelde hoge temperatuur in juli, onze warmste maand. "Maar als je eenmaal ver over die drempel bent, de bomen groeien veel langzamer, " zegt hij. En het echt slechte nieuws:als de regionale temperaturen gestaag blijven stijgen, het huidige koolstofvoordeel van bosranden kan aanzienlijk afnemen. "Als deze koolstofput plotseling stopt, onze projecties voor het toekomstige klimaat zullen veranderen, ", zegt Reinmann. "Dus ons huidige begrip en ecologische modellen, die hier geen rekening mee houden, missen iets belangrijks."

Reinmann en Hutyra breiden momenteel het werk uit om landelijke bossen te bestuderen en vinden daar tot nu toe nog grotere effecten. Ze hopen ook beeldvorming met hoge resolutie en nauwkeurigere chemische analyses te gebruiken om kernmonsters nader te bekijken om te zien hoe groei en fotosynthese in de loop van dagen veranderen, seizoenen, hittegolven, en andere omgevingsstressoren. Meer data kan leiden tot betere modellen, zegt Hutyra.

"Naarmate we ons landschap actiever blijven beheren, of het nu gaat om landbouwintensivering in Brazilië of stadsuitbreiding in China of uitgestrekte stedelijke ontwikkeling hier, de versnippering van het landschap is alomtegenwoordig. Het blijft waarschijnlijk, zo niet verhogen, ", zegt Hutyra. "En dus is het kwantificeren van de effecten van al deze fragmentatie echt belangrijk voor het begrijpen van het vermogen van bossen op lange en korte termijn om koolstof te blijven opnemen, en voor ons om dat nauwkeurig te kunnen modelleren om het toekomstige klimaat te projecteren."