Tropische bossen zijn bondgenoten in de strijd tegen klimaatverandering. Groeiende bomen absorberen koolstofemissies en slaan ze op als houtachtige biomassa. Als resultaat, herbebossing van land dat eenmaal is vrijgemaakt voor houtkap, mijnbouw, en landbouw wordt gezien als een krachtig instrument om grote hoeveelheden koolstofemissies in de Zuid-Amerikaanse tropen op te sluiten.

Maar nieuw onderzoek gepubliceerd in Natuurcommunicatie laat zien dat het vermogen van tropische bossen om koolstof op te sluiten afhangt van een groep bomen met een uniek talent:het vermogen om stikstof uit de atmosfeer te binden.

De studie modelleerde hoe de mix van boomsoorten die in een tropisch bos groeien na een verstoring, zoals kaalslag, kan van invloed zijn op het vermogen van het bos om koolstof vast te leggen. Het team ontdekte dat de aanwezigheid van bomen die stikstof fixeren, de hoeveelheid koolstof die een bos opslaat in de eerste 30 jaar van hergroei kan verdubbelen. Op volwassen leeftijd, bossen met stikstofbinding namen 10% meer koolstof op dan bossen zonder.

Sarah Batman, een Research Fellow bij Cary Institute of Ecosystem Studies en co-auteur van het papier, verklaart, "We willen dit werk gebruiken om tropische herbebossing te begeleiden om de koolstofopname en veerkracht te optimaliseren. Dit vereist dat we begrijpen welke mix van bomen nodig is om de koolstofopslag op lange termijn te maximaliseren en tegelijkertijd toekomstige klimatologische omstandigheden te weerstaan. Onze bevindingen suggereren dat stikstofbindende bomen een belangrijk ingrediënt in het recept voor herbebossing."

Stikstofbindende planten werken samen met bodemmicroben om atmosferisch stikstofgas om te zetten in een vorm van stikstof die beschikbaar is voor de groei van planten. Door deze interacties, stikstofbinders kunnen zichzelf bevruchten. Deze aanpassing geeft hen een voorsprong in recent gerooide, vroege successie tropische bodems die stikstofarm zijn. Fixers helpen ook bij het bemesten van nabijgelegen planten wanneer ze hun bladeren afwerpen en stikstof terugbrengen naar de grond.

In de tropen, stikstofbindende bomen komen veel voor, maar ze kunnen relatief zeldzaam zijn in pas herstellende bossen. hun grote, voedzame zaden worden vaak verspreid door dieren in het wild. Het hebben van verspreide zaden door dieren is een nadeel in de vroege stadia van hergroei van bossen, wanneer dieren die ooit in het bos leefden nog niet zijn teruggekeerd. Het planten van fixeermiddelen als onderdeel van herbebossingsinspanningen zou de bosontwikkeling en koolstofaccumulatie kunnen stimuleren.

Batman zegt, "Om de functie van stikstofbindende bomen in een tropisch bos te begrijpen, we moeten hun effecten isoleren. Dat kunnen we niet doen in een echt bos, omdat het toevoegen of verwijderen van bomen andere aspecten van het ecosysteem zou veranderen. zoals de beschikbaarheid van licht, wat de bevindingen zou vertekenen. Het zou ook tientallen tot eeuwen duren om te meten. In plaats daarvan, ontwikkelden we een model om ecosysteemprocessen te kwantificeren, zoals stikstofcycli, die de bosgroei en koolstofvastlegging beïnvloeden."

Met behulp van gegevens die zijn verzameld op 112 percelen met tropische bossen in Panama, een record dat gegevens bevat over meer dan 13, 000 individuele bomen variërend in leeftijd van vijf tot 300 jaar na de verstoring - het onderzoeksteam ontwikkelde een model dat de interacties tussen bodem, planten, en voedingsstoffen op de schaal van individuele bomen. Het model houdt rekening met concurrentie tussen planten om licht en nutriënten, nutriëntenkringloop tussen planten en de bodem, en stikstofbinding op boomniveau.

Bomen werden ingedeeld in vier groepen die uniek zijn voor verschillende stadia van boshergroei, inclusief vroege-, midden, en laat-opeenvolgende soorten, plus stikstofbinders. Door het vermogen van bomen om stikstof in hun model te fixeren te veranderen, het team kon voorspellen hoe snel koolstof zich ophoopte in een bos en hoeveel koolstof het kon opslaan.

Batterman legt uit:"Bossen met stikstofbindende bomen groeien sneller in vroege opeenvolging en hebben een hoger koolstofopslagpotentieel dan bossen zonder stikstofbindende bomen. Ze herstellen ook sneller als ze worden geconfronteerd met verstoringen."

Om stikstofcycli in tropische bossen te kwantificeren, veel bestaande modellen gebruiken ecosysteembrede parameters zoals verdamping en netto primaire productie om stikstoffixatiefluxen te schatten. Deze modellen hebben de neiging om de hoeveelheid stikstof in het systeem te overschatten.

Hoofdauteur Jennifer Levy-Varon, die aan de studie werkte terwijl een postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan de Princeton University, zegt, "Ons model is uniek omdat in plaats van naar ecosysteembrede processen te kijken en die te gebruiken om stikstofstromen te schatten, we honen in op individuele bomen. Dit geeft ons een nauwkeuriger inzicht in de bijdragen van stikstofbinders aan het bosstikstofbudget en de bijbehorende koolstofvastlegging."

Om het belang van stikstofbindende bomen in context te plaatsen, het team gebruikte hun model om te voorspellen hoeveel extra koolstof zou kunnen worden opgeslagen in herbeboste gebieden in tropische landen op basis van de toegezegde oppervlakte in het kader van de Bonn Challenge.

"De Bonn Challenge is een internationale inspanning om tegen 2030 350 miljoen hectare land te herbebossen. We ontdekten dat door stikstofbindende bomen in deze inspanningen op te nemen, tropische landen zouden de komende 20 jaar nog eens 6,7 Gt kooldioxide kunnen vastleggen. Om dat nummer wat context te geven, 6.4Gt was de totale hoeveelheid CO ₂ equivalenten uitgestoten in de VS in 2017. Het is vergelijkbaar met het rijden van 15,6 biljoen mijl, dat is ongeveer 5 jaar emissies van voertuigen in de VS, ' zegt Batman.

Medeauteur Lars Hedin, Hoogleraar Ecologie en Evolutionaire Biologie aan de Princeton University, concludeert, "Dit model brengt ons dichter bij het begrijpen van het belang van tropische bossen in de wereldwijde koolstofcyclus, en hun rol bij het verwijderen van het broeikasgas koolstofdioxide uit de atmosfeer."