Ernstigere en frequentere branden in het boreale bos van Alaska zorgen ervoor dat enorme hoeveelheden koolstof en stikstof van verbrande bomen en grond in de atmosfeer terechtkomen, een trend die de klimaatopwarming zou kunnen versnellen. Maar nieuw onderzoek dat deze week in het tijdschrift is gepubliceerd Wetenschap laat zien dat de loofbomen die verbrande sparrenbossen vervangen, dat verlies meer dan goedmaken, meer koolstof opslaan en vier keer sneller accumuleren over een brandinterval van 100 jaar. De studie, geleid door een team van onderzoekers van het Center for Ecosystem Science and Society aan de Northern Arizona University, suggereert dat deze sneller groeiende, minder brandbare loofbossen kunnen fungeren als een stabiliserende 'brandgang' tegen escalerende brandpatronen en verlies van nutriënten in de regio.

De studie begon in de nasleep van het dramatische brandseizoen in 2004 in Alaska, toen een gebied zeven keer het langetermijngemiddelde afbrandde. historisch, meer dan de helft van dit beboste terrein wordt gedomineerd door zwarte sparren, maar na brand, sneller groeiende espen en berken vervangen sommige van deze stands. Het team, samengesteld uit onderzoekers van de Northern Arizona University, de Universiteit van Alaska Fairbanks, kastanjebruine universiteit, en de Universiteit van Saskatchewan onderzochten 75 zwarte sparrenhouten stands die in 2004 afbrandden en hun herstel in de komende 13 jaar volgden. Ze verzamelden ook een reeks gegevens van bomen en bodems van verschillende leeftijden en brandwonden om een ​​chronosequentie te construeren, een soort wetenschappelijke time-lapse waarmee onderzoekers door een brandcyclus van 100 jaar vooruitspoelen om te zien hoe bossen zich herstellen en veranderen.

"In 2005, Ik dacht dat deze bossen op geen enkele manier de koolstof konden terugwinnen die ze bij deze brand verloren, " zei Michelle Mack, een professor in de biologie aan de Northern Arizona University en de hoofdauteur van de studie. "De literatuur staat vol met artikelen die suggereren dat diepere, bij ernstigere branden wordt meer koolstof verbrand dan voor de volgende brand kan worden vervangen. Maar niet alleen zagen we deze loofbomen die verliezen goedmaken, dat deden ze snel."

Het team ontdekte dat de nieuwe espen- en berkenbomen waar de zwarte spar verbrandde, sneller koolstof en stikstof opstapelden dan de spar, het meeste ervan opslaan in hun hout en bladeren in tegenstelling tot de organische bodemlaag. En aan het einde van een geprojecteerde cyclus van 100 jaar, de bladverliezende opstanden hadden evenveel stikstof teruggewonnen als verloren was gegaan door vuur, en meer koolstof dan verloren ging, resulterend in een toename van de netto koolstofbalans van het ecosysteem. Het berekenen van dit evenwicht is van cruciaal belang omdat wetenschappers proberen te begrijpen hoe deze noordelijke bossen veranderen, en de effecten van die veranderingen op het mondiale koolstofbeeld.

"Ik was verrast dat loofbomen verloren koolstof zo effectief en efficiënt konden aanvullen, " zei Heather Alexander, een assistent-professor bosecologie in Auburn en een van de co-auteurs van het artikel. "Hoewel er aanzienlijke koolstof wordt verbrand en in de atmosfeer wordt uitgestoten wanneer zwarte sparrenbossen ernstig branden, de loofbomen die ze vaak vervangen, hebben een verbazingwekkend vermogen om koolstof terug te vangen en op te slaan in hun bovengrondse bladeren en hout."

"In een regio met slechts vijf veelvoorkomende boomsoorten, deze studie laat zien hoe veranderingen in boomsamenstelling patronen van koolstofopslag in boreale bossen drastisch kunnen veranderen, " zei Jill Johnstone, een noordelijke onderzoeker aan de Universiteit van Alaska-Fairbanks en co-auteur van de studie.

"Koolstof is slechts een stukje van de puzzel, " zei Mack, die zei dat loofbossen andere belangrijke feedbacks hebben, of onderling verbonden effecten, op klimaat. "We weten dat deze bossen helpen om het regionale klimaat te koelen, en we weten dat ze minder ontvlambaar zijn, zodat branden zich minder snel verspreiden. Bij elkaar genomen, deze effecten creëren een relatief sterke reeks stabiliserende klimaatfeedbacks in het boreale bos."

Maar er is veel dat onderzoekers niet weten over het lot van loofbossen in een warmere wereld.

"Als volwassen loofbomen sterven, worden ze vervangen door bomen met dezelfde structuur, samenstelling, en koolstofopslagcapaciteiten?" vroeg Alexander. "En zullen ze herstellen van brand met dezelfde koolstofopslagcapaciteiten?"

"Verschuivingen van langzaam groeiende zwarte spar naar snelgroeiende bladverliezende soorten zouden de effecten van het toenemende vuurregime in het boreale bos kunnen compenseren, " zei Isla Myers-Smith, een global change ecoloog aan de Universiteit van Edinburgh die niet betrokken was bij het onderzoek. "Maar het valt nog te bezien hoe koolstofwinsten in de toekomst verliezen compenseren met versnelde opwarming op hoge breedtegraden."

Mack zei dat aanhoudende klimaatopwarming de koolstofvasthoudende winst die deze bomen vertegenwoordigen, ongedaan kan maken. "De koolstof zou langer in het landschap moeten blijven omdat loofbossen minder ontvlambaar zijn. Maar ontvlambaarheid is geen constante. Het klimaat zal een drempel overschrijden waar het zo heet en droog wordt, zelfs loofbossen zullen verbranden. Dus, een vraag die we moeten stellen is, hoe sterk zal het verzachtende effect van lage ontvlambaarheid zijn, en hoe lang duurt het?"

Permafrost-koolstof maakt het plaatje ook ingewikkelder. Hoewel veel van de locaties in dit onderzoek geen permafrost in de buurt van het bodemoppervlak hadden, de permanent bevroren grond wordt gevonden over het boreale bioom. Terwijl het ontdooit, permafrost maakt voorraden koolstof en methaan vrij, mogelijk de opslagwinst door loofbomen compenseert, zei Mack. "We zullen uiteindelijk een temperatuurdrempel passeren waarbij negatieve feedback niet genoeg is."