Met felle wind en overstromende regens, orkanen kunnen rampen zijn voor mensen - en voor ecosystemen.

Deze verwoestende stormen kunnen grote gevolgen hebben voor tropische bossen, het slopen van bosluifels en het achterlaten van puin dat zich ophoopt op bosbodems. Maar nieuw onderzoek suggereert dat de ecologische verstoringen veroorzaakt door orkanen - op de lange termijn - een positief effect kunnen hebben op tropische bossen.

Wetenschappers van de Luquillo Critical Zone Observatory (CZO) en Long-Term Ecological Research (LTER)-sites van de National Science Foundation (NSF) in Puerto Rico evalueerden de impact van een decennium of meer van aan land vallende orkanen.

De orkanen omvatten stormen voorafgaand aan Irma en Maria, die afgelopen september aan land kwam in Puerto Rico.

De onderzoekers concentreerden zich op twee grote orkaanverstoringen:opening van de luifel, de schade aan vegetatie die ruimtes creëert die openstaan ​​​​voor zonlicht; en houtachtige puinafzetting, de neerslag van gebroken ledematen en takken.

Resultaten van het onderzoek worden gerapporteerd in een paper in het tijdschrift Global Change Biologie .

Orkanen en veerkracht van bossen

De ecologen ontdekten dat in sommige gevallen bosverstoringen veroorzaakt door orkanen leidden tot verhoogde niveaus van voedingsstoffen in de bodem. Voor tropische bossen, dit zijn de bouwstenen van de veerkracht van ecosystemen.

"Orkanen zijn destructief, maar ze zijn ook een mechanisme van vernieuwing van de natuur, " zei Richard Yuretich, de programmadirecteur van het NSF CZO. "Deze studie toont aan dat stormen op de lange termijn gunstig kunnen zijn door de bodemvruchtbaarheid te vergroten, wat uiteindelijk zal helpen bij het herstel van een ecosysteem."

Het onderzoek was gebaseerd op grondmonsters van een reeks experimentele percelen die deel uitmaken van een langdurig veldonderzoek, het Canopy Trimming Experiment. Tien jaar voor de bodembemonstering, Luquillo-wetenschappers manipuleerden grote percelen in het bos om de verstoringen veroorzaakt door orkanen te simuleren.

"Ons onderzoek toonde aan dat tropische bosbodems koolstof en voedingsstoffen kunnen vastleggen en opslaan na orkanen, helpen voorkomen dat deze elementen verloren gaan en helpen bij het herstelproces van het bos, " zei Whendee Silver, een biogeochemicus aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en senior auteur van het artikel. "Een toename van de frequentie of ernst van zware stormen met klimaatverandering kan dit vangnet verwijderen, echter."

Orkaanscenario's

In een realistische orkaansimulatie, het openen van een bosluifel zou resulteren in puinafzetting. Door wind en regen zou het bladerdak uit elkaar vallen, en boomtakken en stammen om op de bosbodem te landen.

De experimentele plots werden gemanipuleerd om de effecten van deze verstoringen te evalueren - één gebied omvatte alleen puinafzetting, nog een enige luifelverstoring, en een derde zowel luifelverstoring als puinafzetting.

Bodemkoolstof en concentraties van nutriënten zoals fosfor waren het grootst in de behandeling met alleen puin, wat suggereert dat organisch materiaal dat na een orkaan op een bosbodem wordt afgezet, gedeeltelijk in de bodem is opgenomen, verhoging van de bodemvruchtbaarheid.

"Klimaatmodellen voorspellen toename van zware weersomstandigheden, inclusief toenemende orkaansterkte en frequentie, " zegt Colette St. Mary, een NSF LTER programmadirecteur. "Deze tien jaar durende studie toont aan dat bodems het vermogen hebben om enkele van de effecten van orkanen te verzachten."

Herstel van tropisch bos

Door orkaan aangedreven herverdeling van organisch materiaal in de bodem levert de voedingsstoffen die ecologische bosgemeenschappen nodig hebben om te herstellen van zware stormeffecten, vonden de onderzoekers.

"Maar het is onzeker of deze reacties zullen worden gehandhaafd als er meer orkanen plaatsvinden, " zegt Omar Gutiérrez del Arroyo van de Universiteit van Californië, Berkeley, hoofdauteur van het artikel. "Het is belangrijk dat het bladerdak opnieuw groeit voordat een nieuwe orkaan komt. Als orkanen frequenter worden, dat zou kunnen leiden tot een afname van de bodemvruchtbaarheid en koolstofopslag, met grote gevolgen voor de stabiliteit van het ecosysteem."

Door de effecten van zware stormen op de koolstof- en nutriëntenkringloop in de bodem te bestuderen in het Luquillo Canopy Trimming Experiment, kunnen onderzoekers betere voorspellingen doen van de orkaanuitval op tropische bosecosystemen.