Branden met hoge intensiteit kunnen veengebieden vernietigen en ervoor zorgen dat ze enorme hoeveelheden van hun opgeslagen koolstof in de atmosfeer uitstoten als broeikasgassen, maar een nieuwe studie van de Duke University vindt dat branden met een lage ernst tot het tegenovergestelde resultaat leiden.

De kleinere branden helpen de opgeslagen koolstof te beschermen en verbeteren de langdurige opslag ervan in de veengebieden.

De plotselinge verhitting van vochtige turf tijdens minder ernstige oppervlaktebranden verandert chemisch de buitenkant van samengeklonterde gronddeeltjes en "creëert in wezen een korst die het voor microben moeilijk maakt om de organische materie binnenin te bereiken, " zei Neal Flanagan, gastdocent aan het Duke Wetland Centre en Duke's Nicholas School of the Environment.

Deze reactie - die Flanagan 'het crème brulee-effect' noemt - beschermt het door vuur aangetaste veen tegen bederf. Overuren, deze beschermende barrière helpt de snelheid te vertragen waarmee de opgeslagen koolstof van een veengebied terug in het milieu wordt vrijgegeven als klimaatverwarmende koolstofdioxide en methaan, zelfs tijdens periodes van extreme droogte.

Door dit effect op veengronden van Minnesota tot Peru te documenteren, "Deze studie toont de vitale en genuanceerde, maar nog steeds grotendeels over het hoofd gezien, rol vuur speelt bij het behoud van veen over een brede breedtegradiënt, van de hemi-boreale zone tot de tropen, " zei Curtis J. Richardson, directeur van het Duke Wetland Center.

"Dit is de eerste keer dat een onderzoek heeft kunnen aantonen dat, "Richardson zei, "en het heeft belangrijke implicaties voor het nuttige gebruik van lichte brand bij het beheer van veengebieden, vooral in een tijd van toenemende bosbranden en droogte."

De onderzoekers publiceerden hun peer-reviewed bevindingen op 10 mei in het tijdschrift Global Change Biologie .

Veengebieden zijn wetlands die slechts 3% van het aardoppervlak beslaan, maar een derde van de totale koolstof in de bodem opslaan. Ongestoord gelaten, ze kunnen millennia lang koolstof in hun organische bodem opsluiten dankzij natuurlijke antimicrobiële verbindingen, fenolen en aromaten genaamd, waarvan eerdere studies door het Duke-team hebben aangetoond dat ze kunnen voorkomen dat zelfs drogere turf vergaat. Als een smeulende, hoge intensiteit brand of andere grote verstoring vernietigt deze natuurlijke bescherming, echter, ze kunnen snel van koolstofputten naar koolstofbronnen veranderen.

Om het nieuwe onderzoek uit te voeren, Flanagan en zijn collega's van het Duke Wetland Centre volgden een door de Amerikaanse Fish and Wildlife Service verboden verbranding van een veenpocosin, of met struiken bedekt moerasland, bij Pocosin Lakes National Wildlife Refuge in het oosten van North Carolina in 2015. Met behulp van veldsensoren, ze maten de wisselende intensiteit van de brand over de duur en de effecten daarvan op het bodemvocht, oppervlaktetemperaturen en plantbedekking. Ze deden ook chemische analyses van monsters van organische stof in de bodem die voor en na de brand waren verzameld.

Vervolgens repliceerden ze de intensiteit en duur van de N.C.-brand, die kortstondig temperaturen van 850oF bereikte, in gecontroleerde laboratoriumtests op grond uit veengebieden in Minnesota, Florida en het Amazonebekken van Peru, en analyseerden de brandmonsters met behulp van röntgenfoto-elektronspectroscopie en Fourier-transformatie-infraroodspectroscopie.

Uit de analyse bleek dat de lichte branden de mate van koolstofcondensatie en aromatisering in de bodemmonsters verhoogden, vooral die verzameld van het oppervlak van de veengebieden. Met andere woorden, de onderzoekers zagen het "crème brulee-effect" in monsters van elk van de breedtegraden.

Langdurige laboratoriumincubaties van de verbrande monsters lieten een lagere cumulatieve CO2-emissie van het veen zien gedurende meer dan 1-3 jaar na de tests.

"In eerste instantie er was wat koolstofverlies, maar op de lange termijn compenseer je dat gemakkelijk omdat er ook verminderde ademhaling is door de microben die bederf bevorderen, dus het veen vergaat veel langzamer, ' zei Flanagan.

wereldwijd, veengebieden bevatten ongeveer 560 gigaton opgeslagen koolstof. Dat is dezelfde hoeveelheid die in alle bossen wordt opgeslagen en bijna evenveel als de 597 gigaton die in de atmosfeer wordt aangetroffen.

"Het verbeteren van de manier waarop we veengebieden beheren en behouden, is van cruciaal belang gezien hun belang in het koolstofbudget van de aarde en de manier waarop klimaatverandering natuurlijke vuurregimes wereldwijd verandert, "Richardson zei, "Deze studie herinnert ons eraan dat vuur niet alleen een destructieve anomalie is in veengebieden, het kan ook een gunstig onderdeel zijn van hun ecologie dat een positieve invloed heeft op hun koolstofaanwas."

Flanagan en Richardson voerden het onderzoek uit met collega-onderzoekers van het Duke Wetland Center, Hongjun Wang en Scott Winton. Winton heeft ook benoemingen bij het ETH Zürich's Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics en het Zwitserse Federale Instituut voor Aquatische Wetenschap en Technologie.