De toenemende boomsterfte kan het vermogen van veel bossen wereldwijd verminderen om koolstof op te sluiten door broeikasgassen uit de lucht op te zuigen. Om goed te begrijpen wat dit betekent voor koolstofbudgetten, wetenschappers moeten de puzzel oplossen waarom bomen sterven - en hoe ze reageren op verandering.

'Er zijn wijdverbreide waarnemingen van toenemende boomsterfte als gevolg van veranderend klimaat en landgebruik, ', blijkt uit nieuw onderzoek. Dit lijkt de boshabitats te veranderen, met bomen die in veel bossen steeds jonger en korter worden, voegen de auteurs toe.

Schattingen suggereren dat bossen de afgelopen decennia tot 30% van de antropogene koolstofemissies hebben geabsorbeerd. Hoewel de algehele effecten van boomverlies op de koolstofcyclus complex zijn omdat oude bomen en de jonge bomen die ze vervangen koolstof met verschillende snelheden opnemen, stijgende sterfte lijkt het vermogen van bossen om koolstof op te sluiten aan te tasten.

De onderzoekers in de nieuwe studie denken dat hogere sterftecijfers zwaarder kunnen wegen dan de capaciteit van resterende en nieuwe bomen om die opname op hetzelfde niveau te houden - en mogelijk leiden tot een algehele vermindering van het bladerdek en de biomassa.

'Het is nogal zorgwekkend, want op dit moment twee tot drie van elke 10 moleculen koolstofdioxide in de atmosfeer komen terug in de bossen, maar we weten niet hoe het in de toekomst zal doorgaan, ' zei dr. Thomas Pugh, een milieuwetenschapper aan de Universiteit van Birmingham, VK.

Hoewel de trend naar stijgende sterfte en de veranderende samenstelling van bomen in bossen duidelijk is gebleken in meer gelokaliseerde studies, het literatuuronderzoek van het team en de gegevensanalyse van veranderingen in landgebruik hebben uitgewezen dat dit op een brede basis gebeurt, hij zegt.

Dr. Pugh wijst erop, echter, dat het nog niet mogelijk is om te zeggen of dit overal voorkomt, omdat veel locaties nog niet zijn onderzocht. 'Wat we laten zien, is dat als je door alle bossen kijkt, deze trends zijn wijdverbreid, hoewel verschillende plaatsen met verschillende snelheden bewegen.'

Boom dood

Verder onderzoek is nodig om te begrijpen hoe veranderingen in het bos verband houden met toekomstige vooruitzichten voor koolstofopslag. Veel studies hebben gekeken naar fotosynthese-gerelateerde effecten op opslag, maar een ander cruciaal stukje van de puzzel is het begrijpen van de tarieven en oorzaken van boomsterfte op grote schaal.

Tot nu, een globaal beeld hiervan krijgen was verrassend moeilijk, zegt dr. Pugh.

Dit komt deels omdat bomen honderden jaren kunnen leven - en zelfs als het je lukt om de dood waar te nemen, de oorzaak is vaak onduidelijk, hij zegt. Als je die informatie voor één boom kunt krijgen, je moet duizenden waarnemingen doen om trends te begrijpen.

'Hetzelfde, we weten hoe lang bepaalde boomsoorten kunnen leven, maar we weten niet hoe lang ze doorgaans leven, ' voegde Dr. Pugh eraan toe.

Een project dat hij leidt genaamd TreeMort, die betrokken was bij het nieuwe onderzoek, probeert het begrip van levensduur te verbeteren door metingen van de afgelopen vier decennia uit een breed scala aan bronnen te combineren, inclusief lokale studies, bos inventarissen, gegevens over planteigenschappen en satellietwaarnemingen. Pas onlangs is er voldoende informatie verzameld om dit echt te doen, hij zegt.

Tot dusver, het team heeft inzicht gekregen in de meer zichtbare doodsoorzaken, vinden dat ongeveer 12% van de boomsterfte in termen van verlies van biomassa over de hele wereld wordt veroorzaakt door grote verstoringen, zoals branden, grootschalige ontworteling van bomen door wind, oogsten en uitbraken van plagen.

'Ik had verwacht dat grootschaliger evenementen een groter deel van het geheel zouden uitmaken, ' zei dr. Pugh. 'Ze hebben zo'n grote impact op het landschap, maar het blijkt dat in veel bossen, het meeste gebeurt op kleinere schaal.'

ongedierte zoals schorskevers, samen met branden, wind en oogst, zijn verantwoordelijk voor grootschalige vernietigingsgebeurtenissen in bossen, maar deze zijn slechts goed voor ongeveer 12% van de boomsterfte. Afbeelding tegoed — Thomas Pugh

Tegelijkertijd, in een apart onderzoek verbaasde hij zich over de mate waarin bomen in Europa 'overweldigend' leken te sterven door de oogst.

De volgende stap, hij zegt, is om een ​​beter begrip te krijgen van de oorzaken en timing van de resterende 88% van minder zichtbare gebeurtenissen, zoals kleinschaliger oogsten en ontwortelen door wind, concurrentie met naburige bomen, ziekte, droogte en klimaateffecten op langere termijn, zoals warmere temperaturen.

In de afgelopen paar jaar, Het team van Dr. Pugh heeft gegevens verzameld en gestandaardiseerd uit een grote verscheidenheid aan onderzoeken, en is nu klaar om een ​​kijkje te nemen.

Hij gelooft dat het verkrijgen van deze informatie over boomsterfte - en het toevoegen ervan aan onderzoek naar fotosynthese-effecten en boomaantallen - een 'game changer' kan zijn bij het nauwkeuriger voorspellen van koolstofbudgetten. 'We gaan de onzekerheid op geen enkele manier wegnemen... maar we denken dat we deze koolstofput veel strakker kunnen maken.'

Niet alleen dat, maar het begrijpen van boomsterfte heeft veel bredere implicaties voor veranderingen in bosecosystemen met betrekking tot de mix en diversiteit van bomen en dieren die ze bevatten. 'Het biedt veel mogelijkheden om hier bovenop te bouwen, omdat de snelheid waarmee bomen afsterven zoveel implicaties heeft voor ecosystemen, ' zei dr. Pugh.

Kleinere schaal

Maar we moeten nog veel leren over bomen op een veel kleinere schaal om de wereldwijde voorspellingen voor koolstofopslag in de loop van de tijd te helpen verbeteren. Bomen slaan koolstof op in hun hout en wortels terwijl ze groeien, dus het analyseren van de groei van houtachtig weefsel en hoe dit wordt beïnvloed door klimaatvariaties kan licht werpen op de opslagvooruitzichten.

Het INTREE-project probeert dit te doen in gematigde bossen in de Alpen en Canada door middel van een nieuwe benadering die het heeft ontwikkeld voor het analyseren van de vorming van xyleem - houtachtig weefsel dat water en voedingsstoffen geleidt.

De methode, genaamd 'intra-ring kwalitatieve houtanatomie', omvat nieuwe anatomische studies gecombineerd met eerdere bevindingen van twee traditionele benaderingen:langetermijnanalyse van jaarlijkse boomringen gedurende tientallen jaren, en kortere termijn seizoensgebonden monitoring van wekelijkse houtstekken onder een microscoop.

Het observeren van processen op beide schalen is essentieel om een ​​meer omvattend overzicht te krijgen, volgens Dr. Daniele Castagneri, een onderzoeker voor INTREE bij het Zwitserse Federale Instituut voor Bos, Sneeuw- en Landschapsonderzoek (WSL).

Sommige onderzoeken van het team hebben al laten doorschemeren hoe belangrijk hun aanpak is. Toen de onderzoekers onderzochten hoe uitbraken van knopmotten de Europese lariks (Larix decidua) beïnvloedden door ontbladering - wat de groei kan onderdrukken door de fotosynthese te belemmeren - ontdekten ze dat eerdere studies het resulterende verlies aan biomassa met ongeveer 25% hebben onderschat.

Ze hebben ook bewijs gevonden dat een warmer klimaat op de lange termijn een algemeen effect zou kunnen hebben op het verminderen van de groeisnelheid van bomen in boreale bossen op enkele van de meest noordelijke breedtegraden die ze in Canada hebben onderzocht. Dit was in tegenspraak met hun verwachtingen dat er aanwijzingen zouden zijn dat bomen in die regio in de toekomst daadwerkelijk sneller zullen groeien als gevolg van een overeenkomstig langer groeiseizoen. De onderzoekers suggereren dat dit ook kan leiden tot het afsterven van bomen, waar bomen sterven vanaf hun punten.

'In het licht van de klimaatverandering, het betekent dat zelfs boreale bossen in een relatief nat klimaat te maken kunnen krijgen met droogtestress, ' zei dr. Castagneri.

Hoewel dergelijke studies suggereren dat sommige klimaateffecten groter kunnen zijn dan eerder werd gedacht, hij waarschuwt dat het momenteel moeilijk te generaliseren is vanwege de behoefte aan informatie over veel meer boomsoorten en habitats.

Dr. Patrick Fonti, een andere onderzoeker bij WSL die INTREE begeleidt, zegt dat dit wordt geholpen door een groeiend aantal onderzoeken. 'Daar komen we steeds dichter bij omdat er meerdere groepen in dezelfde richting werken, dus er komen steeds meer gegevens bij elkaar, ' hij zei.

In de komende twee jaar, INTREE hoopt haar bevindingen op anatomische schaal directer te koppelen aan de koolstofcyclus, maar Dr. Castagneri zegt dat het nog even zal duren voordat dit op wereldwijde basis kan worden gedaan.

'Verbindingen met de wereldwijde koolstofcyclus zijn zeer complex, en opschaling van celniveau naar bos is niet eenvoudig, ' hij zei.

Hij hoopt dat het team uiteindelijk in staat zal zijn om een ​​goed kwantitatief inzicht te krijgen in koolstoffluxen en dit te combineren met andere groepen om het begrip te vergroten. Misschien dan, hij zei, we kunnen 'precieze modellen hebben die voorspellen wat er met bossen zal gebeuren'.