Bossen in het oosten van de Verenigde Staten die structureel complex zijn - wat inhoudt dat de vegetatie zeer gevarieerd is - leggen meer koolstof vast, volgens een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Virginia Commonwealth University.

De studie toont voor het eerst aan dat de structurele complexiteit van een bos een betere voorspeller is van het koolstofvastleggingspotentieel dan de diversiteit van boomsoorten. De ontdekking kan gevolgen hebben voor de beperking van klimaatverandering.

"Kooldioxide, een krachtig broeikasgas, wordt opgenomen door bomen door middel van fotosynthese en een deel van die 'vaste' koolstof wordt toegewezen aan hout, " zei Chris Gough, doctoraat, corresponderende auteur van de studie en een universitair hoofddocent bij de afdeling Biologie van het College of Humanities and Sciences. "Onze studie toont aan dat complexere bossen beter zijn in het opnemen en vastleggen van koolstof in hout en, daarbij, ze laten minder koolstofdioxide in de lucht achter."

De studie, "Hoge tarieven van primaire productie in structureel complexe bossen, " zal worden gepubliceerd in een volgend nummer van Ecologie , een tijdschrift van de Ecological Society of America.

Koolstofvastlegging is het proces waarbij koolstofdioxide in de lucht wordt opgenomen door bomen, grassen en andere planten door fotosynthese en opgeslagen als koolstof in bodem en plantaardige biomassa, zoals boomstammen, takken, blad en wortels. Koolstofvastlegging in bossen en hout helpt bronnen van koolstofdioxide naar de atmosfeer te compenseren, zoals ontbossing, bosbranden en uitstoot van fossiele brandstoffen, volgens de Forest Service van het Amerikaanse ministerie van landbouw.

Waarom zijn structureel complexe bossen beter in koolstofvastlegging? Gough suggereert dat meerdere lagen bladeren kunnen optimaliseren hoe efficiënt licht wordt gebruikt om koolstofvastlegging in hout mogelijk te maken.

"Met andere woorden, bossen die structureel variabel zijn en meerdere lagen bladeren bevatten, presteren beter dan structureel eenvoudige bossen met een enkele geconcentreerde vegetatieband, " hij zei.

Om de studie uit te voeren, gebruikten de onderzoekers een combinatie van hun eigen data, evenals gegevens van het Netwerk Ecologische Observatieposten, of NEON, die wordt gefinancierd door de National Science Foundation. NEON genereert langdurige, openbaar beschikbare gegevens voor verschillende ecosystemen in de VS, met als doel decennialange ecologische processen te begrijpen.

VCU postdoctoraal biologie Jeff Atkins, doctoraat, leidde het verzamelen van veldgegevens met onderzoekers van de University of Connecticut en Purdue University als medewerkers en co-auteurs.

Begrijpen hoe de bosstructuur koolstofvastlegging stimuleert, is belangrijk voor ecologen, klimaatmodelleurs en bosbeheerders.

"Veel van de ecologische indicatoren van bosgroei en koolstofvastlegging houden geen expliciete rekening met complexiteit, " zei Gough. "We wilden testen of nieuwere indicatoren van structurele complexiteit superieure voorspellers zijn van koolstofsekwestratie in hout. We wilden ook weten of deze voorspellers zich uitstrekken tot een aantal verschillende bostypes die in verschillende delen van de oostelijke helft van de VS wonen, van Florida tot New Hampshire tot Wisconsin."

De studie bouwt voort op eerder onderzoek, ondersteund door de National Science Foundation, dat aantoonde hoe op laser gebaseerde technologie, lidar genaamd, de verspreiding van bladeren in een bosluifel in zeer hoge resolutie in kaart kan brengen.

De nieuwe studie suggereert dat het gebruik van lidar om de bosstructuur in kaart te brengen het potentieel van bossen om koolstof in biomassa vast te leggen beter zou kunnen voorspellen dan conventionele benaderingen die de biodiversiteit en de bladhoeveelheid karakteriseren.

"Dit kan een grote vooruitgang zijn omdat we waarschijnlijk vliegtuigen kunnen gebruiken en, alleen in het afgelopen jaar, satellietgegevens om de gegevens te verzamelen die nodig zijn om koolstofvastlegging van structurele complexiteit te voorspellen, "Gough zei. "Als we in de toekomst de structurele complexiteit van satellieten kunnen inschatten, dan is het misschien mogelijk om onze capaciteit om de wereldwijde koolstofvastlegging in bossen te schatten en te voorspellen aanzienlijk te verbeteren."

De resultaten van het onderzoek laten zien wat ecologen kunnen doen als ze nieuwe technologieën omarmen en toepassen op fundamentele vragen zoals:Wat beïnvloedt bosgroei en koolstofvastlegging?

"Deze resultaten, wij hopen, stuw de wetenschap vooruit door te laten zien dat hoe een bos wordt samengesteld, van belang is voor koolstofvastlegging, "Gough zei. "En deze relatie strekt zich in grote lijnen uit tot een aantal verschillende bossen, van groenblijvend tot bladverliezend en van het midden van de Atlantische Oceaan tot het Midwesten."

Terwijl de onderzoekers ontdekten dat structurele complexiteit beter presteerde dan metingen van soortendiversiteit als voorspellers van koolstofvastlegging, ze merkten op dat diversiteit ook belangrijk is als een van de vele componenten die bepalen hoe structureel complex een bos is.

"We denken dat maatregelen voor structurele complexiteit krachtig zijn omdat ze meerdere kenmerken van een bos integreren die cruciaal zijn voor koolstofvastlegging, "Gough zei. "Er is boomdiversiteit nodig om een ​​verscheidenheid aan blad- en plantvormen te produceren en, aanvullend, een kritische hoeveelheid bladeren om de bouwstenen te leveren die nodig zijn om een ​​structureel complex bos samen te stellen dat in staat is veel koolstof vast te leggen."

Naast Gouw, het papier is geschreven door Atkins, Robert T. Fahey, doctoraat, een assistent-professor bosecologie en -beheer aan de Universiteit van Connecticut, en Brady S. Hardiman, doctoraat, een assistent-professor stedelijke ecologie aan de Purdue University.