Bossen kunnen klimaatverandering helpen verminderen, door tijdens de fotosynthese koolstofdioxide op te nemen en op te slaan in hun biomassa (boomstammen, wortels, enzovoort.). In feite, bossen nemen momenteel ongeveer 25-30% van onze door de mens gegenereerde koolstofdioxide (CO ₂ ) uitstoot. Bepaalde regenwoudgebieden, zoals de Amazone, meer koolstof in hun biomassa opslaan dan enig ander ecosysteem of bos, maar wanneer bossen waterstress krijgen (niet genoeg water in de bodem, en/of de lucht is extreem droog), bossen zullen de fotosynthese vertragen of stoppen. Hierdoor blijft er meer CO . over ₂ in de atmosfeer, en kan ook leiden tot boomsterfte.

De huidige aardsysteemmodellen die worden gebruikt voor klimaatvoorspellingen laten zien dat het Amazone-regenwoud erg gevoelig is voor waterstress. Aangezien de lucht in de toekomst naar verwachting warmer en droger zal worden door klimaatverandering, wat zich vertaalt in verhoogde waterstress, dit kan grote gevolgen hebben, niet alleen voor het voortbestaan ​​van het bos, maar ook voor de opslag van CO ₂ . Als het bos niet in staat is te overleven in zijn huidige capaciteit, klimaatverandering kan enorm versnellen.

Columbia Engineering-onderzoekers besloten te onderzoeken of dit waar was, of deze bossen echt zo gevoelig zijn voor waterstress als wat de modellen hebben laten zien. In een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , ze melden hun ontdekking dat deze modellen de waterstress in tropische bossen grotendeels overschatten.

Het team vond dat terwijl modellen aantonen dat een toename van de luchtdroogte de fotosynthesesnelheid in bepaalde regio's van het Amazone-regenwoud sterk vermindert, de resultaten van de waarnemingsgegevens laten het tegenovergestelde zien:in bepaalde zeer natte gebieden, de bossen verhogen in plaats daarvan zelfs de fotosynthesesnelheid als reactie op drogere lucht.

"Voor zover we weten, dit is de eerste bekken-brede studie om aan te tonen hoe - in tegenstelling tot wat modellen laten zien - de fotosynthese in feite toeneemt in enkele van de zeer natte gebieden van het Amazone-regenwoud tijdens beperkte waterstress, " zei Pierre Gentine, universitair hoofddocent aard- en milieutechniek en aard- en milieuwetenschappen en verbonden aan het Earth Institute. "Deze toename houdt naast straling ook verband met een droge atmosfeer en kan grotendeels worden verklaard door veranderingen in de fotosynthetische capaciteit van het bladerdak. Naarmate de bomen gestrest raken, ze genereren efficiëntere bladeren die de waterstress ruimschoots kunnen compenseren."

Gentine en zijn voormalige Ph.D. student Julia Green gebruikte gegevens van de modellen Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) van het Intergovernmental Panel on Climate Change en combineerde deze met machine learning-technieken om te bepalen wat de gemodelleerde gevoeligheid van fotosynthese in de tropische regio's van Amerika was voor zowel bodemvocht als lucht droogte. Vervolgens voerden ze een vergelijkbare analyse uit, dit keer met behulp van observationele teledetectiegegevens van satellieten in plaats van de modelgegevens, om te zien hoe de waarnemingsgevoeligheid vergeleken. Om hun resultaten te relateren aan kleinere processen die ze zouden kunnen verklaren, het team gebruikte vervolgens fluxtorengegevens om hun resultaten op blad- en bladniveau te begrijpen.

Eerdere studies hebben aangetoond dat aan het einde van het droge seizoen de groenheid in het Amazonebekken toeneemt, wanneer zowel de grond als de lucht droger is, en sommigen hebben dit in verband gebracht met een toename van de fotosynthese. "Maar vóór onze studie, het was nog onduidelijk of deze resultaten zich vertaalden in een effect over een grotere regio, en ze waren nooit in verband gebracht met luchtdroogte naast licht, " Groente, die nu een postdoctoraal onderzoeksmedewerker is bij Le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement in Frankrijk, uitgelegd. "Onze resultaten betekenen dat de huidige modellen de koolstofverliezen in het Amazone-regenwoud als gevolg van klimaatverandering overschatten. in deze specifieke regio, deze bossen kunnen in feite de fotosynthesesnelheid ondersteunen, of zelfs verhogen, met wat opwarming en droging in de toekomst."

Gentine en groene noot, echter, dat deze gevoeligheid is bepaald met alleen bestaande gegevens en, als de droogteniveaus zouden toenemen tot niveaus die momenteel niet worden waargenomen, dit zou inderdaad kunnen veranderen. Inderdaad, de onderzoekers vonden een omslagpunt voor de meest ernstige perioden van droogtestress waarbij het bos zijn niveau van fotosynthese niet kon handhaven. Dus, zeg Gentine en Green, "Onze bevindingen zijn zeker geen excuus om onze CO2-uitstoot niet te verminderen."

Gentine en Green blijven kijken naar thema's die verband houden met vegetatie-waterstress in de tropen. Green richt zich momenteel op het ontwikkelen van een waterstressindicator met behulp van teledetectiegegevens (een dataset die kan worden gebruikt om te identificeren wanneer een bos onder stressvolle omstandigheden verkeert), kwantificering van de effecten van waterstress op de opname van koolstof door planten, en ze te relateren aan ecosysteemkenmerken.

"Zoveel van het wetenschappelijk onderzoek dat tegenwoordig naar buiten komt, is dat met klimaatverandering, onze huidige ecosystemen misschien niet kunnen overleven, mogelijk leidend tot een versnelling van de opwarming van de aarde als gevolg van terugkoppelingen, " Green toegevoegd. "Het was leuk om te zien dat sommige van onze schattingen van de naderende sterfte in het Amazone-regenwoud misschien niet zo nijpend zijn als we eerder dachten."

De studie is getiteld "Amazon regenwoud fotosynthese neemt toe als reactie op atmosferische droogte."