Landbouw, energie productie, en stortplaatsen produceren methaan, een krachtig broeikasgas. Bossen kunnen methaan uit de atmosfeer verwijderen door de activiteit van bodembacteriën. Maar toenemende neerslag - een symptoom van klimaatverandering - maakt het moeilijker voor bosbodems om broeikasgassen op te vangen, het creëren van een feedbacklus die de opwarming van de aarde verergert.

Zo meldt een nieuwe studie, vandaag gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , waarin wordt geconcludeerd dat bosbodems zijn overschat als methaan wereldwijd met meer dan 50% zakt. Er zijn maar weinig studies die dit proces hebben gekwantificeerd met behulp van langetermijngegevens.

Studie co-auteur Peter Groffman, een Senior Research Fellow aan het Cary Institute of Ecosystem Studies en een professor aan het Advanced Science Research Center van de City University of New York in het Graduate Center, verklaart, "We waren geïnteresseerd in hoe de opname van methaan door bosbodems werd beïnvloed door veranderingen in het milieu. Doe dingen zoals bodemtemperatuur, stikstof, of regenval invloed heeft op het vermogen van de bosbodem om als methaanput te fungeren? En hoe pakt dit uit in de tijd?"

De afhaalmaaltijden

Gegevens over de methaanopname in bosbodems werden verzameld van twee zeer verschillende door de Amerikaanse National Science Foundation gefinancierde locaties voor ecologisch onderzoek op lange termijn. Hubbard Brook Experimental Forest ligt in de White Mountains van New Hampshire, terwijl de Baltimore Ecosystem Study Baltimore County omvat, Maryland. Monitoring werd uitgevoerd voor 14 en 18 jaar, respectievelijk.

Patronen die op deze locaties werden waargenomen, werden vergeleken met gegevens over de wereldwijde methaanopname in de bosbodem van 1988-2015. De resultaten waren duidelijk:de opname van methaan door bosbodems in het hoogland neemt wereldwijd af, vooral in regio's waar de neerslag toeneemt.

"Deze bevindingen suggereren dat de wereldwijde budgetten voor methaan in de atmosfeer - die worden gebruikt om het beleid rond methaanproducerende activiteiten te informeren - de rol overschatten die bosbodems spelen bij het vangen van gas, "Waarschuwing Groffman. "De afnemende methaanopname door bosbodems moet in deze modellen worden meegenomen om te voorkomen dat de klimaatopwarming verergert, omdat methaan in de atmosfeer sneller kan stijgen en hogere niveaus kan bereiken dan de huidige modellen voorspellen."

Krimpende methaanputten, op het land en in de stad

Op de Baltimore Ecosystem Study-site, onderzoekers volgden bossen op vier stedelijke en vier relatief landelijke locaties van 1998-2016. Bij Hubbard Brook Experimental Forest, De methaanopname in de bodem werd gemeten op acht beboste locaties van 2002-2015. Deze metingen omvatten het langstlopende record van methaanopname door bosbodems.

Over een periode van 18 jaar, de methaanopname door stedelijke bossen in Baltimore daalde met 62%; de methaanopname door landelijke bossen daalde met 53%. Bij Hubbard Brook, over een periode van 14 jaar, de methaanopname door bosbodems daalde met 74-89%.

Gedurende deze tijdspanne, de gemiddelde temperatuur en de atmosferische methaanconcentraties namen toe, terwijl de stikstofdepositie afnam. Deze drie factoren hadden moeten leiden tot een toename van de methaanopname in de bosbodem.

Opschalen:een globaal perspectief

De auteurs analyseerden 317 peer-reviewed tijdschriftartikelen over de opname van methaan in de bodem in de bossen, gepubliceerd tussen 1987 en 2015. Deze gegevens werden gebruikt om de gemiddelde opname van methaan in bossen op 30° breedtegraden over de hele wereld te schatten, met als doel veranderingen in neerslag en methaanopname in de context van breedtegraden.

Gedurende het tijdsbestek van de analyse, de methaanopname door bosbodems daalde met 77%. De achteruitgang was het meest acuut in bossen tussen 0-60° noorderbreedte, waar de neerslag gestaag is toegenomen als gevolg van klimaatverandering.

Methanotrofen zijn belangrijk

Waarom wordt de methaanopname in bosbodems verminderd als de bodem natter is? Het antwoord ligt in bodembacteriën. Goed gedraineerde bergbossen zijn de thuisbasis van methaanverbruikende bacteriën die methanotrofen worden genoemd. Deze bacteriën hebben toegang nodig tot methaan in de atmosfeer om te overleven. Als de bodem nat is, diffusie van atmosferisch methaan in de bodem wordt geremd, de opname van bacteriën verminderen.

Rekening houden met nattere bodems

Neerslag zal naar verwachting blijven toenemen als gevolg van klimaatverandering, het vermogen van de bosbodem om de stijgende methaanemissies in de lucht te verminderen, verder te verminderen.

Hoofdauteur Xiangyin Ni van Sichuan Agricultural University merkt op, "Langetermijnveranderingen in neerslag en methaanopname in de bosbodem moeten worden meegenomen in modellen die worden gebruikt om beleidsbeslissingen rond methaanproducerende activiteiten te informeren - om ervoor te zorgen dat we de meest nauwkeurige tools gebruiken die beschikbaar zijn om rekening te houden met methaanbronnen en -putten."

Steve Hamburg, Chief Scientist bij het Environmental Defense Fund, verklaart, "Het wordt steeds duidelijker dat het verminderen van door de mens veroorzaakte methaanemissies essentieel is om het risico op klimaatverandering te verminderen. we hebben een beter begrip nodig van het mondiale methaanbudget en de oorzaken van de toename van atmosferische concentraties. Inzicht in het feit dat de wereldwijde bodemdaling in de bossen aan het verzwakken is, is een potentieel belangrijk stukje van de puzzel."

"Deze studie toont grote, langdurige afname van het vermogen van de bodem om methaan te absorberen, " zegt Doug Levey, een directeur van het Long-Term Ecological Research-programma van de National Science Foundation, die het onderzoek financierde. "Dat kan verklaren waarom de hoeveelheid methaan, een krachtig broeikasgas, in de atmosfeer is toegenomen. De resultaten leggen een belangrijke schakel bloot tussen de bodem, de atmosfeer, en klimaat."

Groffman concludeert, "We kunnen niet vertrouwen op natuurlijke processen om onze broeikasgasproblemen op te lossen. Net zoals bomen en oceanen niet altijd in staat zijn om koolstofdioxide op te nemen, bosbodems zijn mogelijk niet altijd in staat methaan op te nemen en uit de atmosfeer te houden. Langetermijngegevens zijn van cruciaal belang om te laten zien hoe de capaciteit en functie van de ecosystemen op aarde veranderen - en hoe we het beste kunnen reageren door middel van beheeracties."