En plet af gamle egetræer i Storbritannien hjælper forskere med at forudsige, hvordan verdens skove vil reagere på højere niveauer af kuldioxid, et afgørende spørgsmål for vores fremtidige klima
En skov i Staffordshire, UK, hvor et eksperiment tester, hvordan træer reagerer på højere niveauer af kuldioxid i luften
Gemt ned ad en stille landsbane i Storbritanniens West Midlands -region ligger en af de mest studerede skovplaster i verden.
Dette fragment af skov, befolket hovedsageligt af 180 år gamle engelske egetræer (Quercus Robur), er kernen i et stort globalt projekt for at forstå, hvordan verdens skove vil klare sig, da niveauer af kuldioxid stiger i atmosfæren.
Det er et afgørende spørgsmål. Globalt absorberer verdens skove omkring 7,6 milliarder ton CO2 om året, når emissioner fra skovbrande, skovrydning og andre forstyrrelser redegøres for. Temperate skove, såsom dem i Storbritannien, er ansvarlige for næsten halvdelen af denne optagelse.
Men kan vi stole på denne kulstofvask, når forurening øges? I 2050 vil atmosfæriske koncentrationer af CO2 være 40 procent højere end dagens niveauer, hvis de nuværende tendenser fortsætter, til ca. 570 dele pr. Million (PPM). Mange af dagens træer vil stadig stå. Hvordan reagerer de?
På skoven i Staffordshire har forskere udsat grupper af modne egetræer for en simuleret fremtidig atmosfære. Siden 2017 har de pumpet CO2 omkring disse træer og hævet lokale koncentrationer til 570 ppm.
Rob Mackenzie ved Storbritanniens University of Birmingham, der kører stedet, har set omhyggeligt for at se, hvordan træerne reagerer. Grundlæggende biologi fortæller os, at med højere niveauer af CO2 stiger fotosyntesens hastighed. Med andre ord vil træer og planter reagere på mere CO2 i atmosfæren ved at trække mere af det ned. Eksperimenter med unge træer har båret denne teori ud. Men indtil for nylig vidste vi lidt om, hvordan mere modne træer ville reagere.
”Den måde, en ung plante i et drivhus eller et landbrugsfelt vil reagere over en kort periode, er det ganske velkendt,” siger Mackenzie. ”Men hvordan en ældre plante, der sidder i sin jord i 180 år, vil reagere på en lignende stimulus er helt ukendt.”
Svaret er kritisk for at sikre, at klimamodeller nøjagtigt repræsenterer skovens rolle i at absorbere CO2 i fremtiden. Hvis fotosyntesehastigheden ændres, og træerne absorberer mere kulstof, vil den globale kulstoftrækningshastighed for tempererede skove stige. På den anden side, hvis kulstofoptagelseshastigheden for træerne ikke ændrer sig, vil skovens rolle som en klimafrang være mindre, end vi troede. ”Vi vil påvirke, hvor nøjagtige jordsystemets modeller er med hensyn til deres behandling af landkulstofvasken,” siger Mackenzie.
Heldigvis er resultaterne hidtil lovende. Efter syv år under forhøjede CO2 -forhold har de modne egetræer øget deres fotosyntesehastighed og producerer ca. 11 procent mere træ hvert år sammenlignet med nærliggende træer under dagens atmosfæriske forhold.
”Vi er glade for resultaterne, fordi de ikke viser en skov, der vil falde over, økologisk set, under denne form for stress. Det ser ud til, at der er en vis adaptiv kapacitet her, ”siger Mackenzie. ”Det kan være tilfældet, at selv når vi går ind i en høj-CO2-atmosfære, opretholder Land Carbon Sink sin nuværende rolle i at bøje kurven let (af atmosfærisk CO2).”
Alligevel har et lignende eksperiment på en moden eucalyptus -skov i Australien, der også begyndte i 2017, ingen forbindelse mellem forhøjet atmosfærisk CO2 og ekstra trævækst. Hvorfor er denne britiske skov forskellig?
Svaret ligger i tilgængeligheden af nitrogen og fosfor, vigtige næringsstoffer, der gør det muligt for træer at gøre brug af overskydende CO2. I Australien var skoven begrænset af en mangel på næringsstoffer, men Staffordshire -stedet har masser – delvis takket være gødningsbrug på nærliggende landbrugsjord. ”Alt om de resultater, vi har fået indtil videre, er virkelig nede på det faktum, at skoven har tilstrækkelig nitrogen til at udnytte kulstoffet,” siger Mackenzie.
Der er også nye beviser for, at de modne egetræer implementerer nye strategier for at sikre deres forsyninger med nitrogen. De vokser nye rodnetværk i et hurtigt tempo til mine for friske nitrogenreserver i jorden og bevarer deres forsyninger ved at frigive mindre nitrogen gennem deres rødder og blade, har teamet fundet. ”Disse strategier har gjort det muligt for denne skov ikke at udvise noget tegn på nitrogenbegrænsning,” siger Sami Ullah, også på University of Birmingham.
Det repræsenterer et bemærkelsesværdigt skift i aktivitet for middelaldrende træer, siger Mackenzie. ”De har haft 180 år på at udforske jorden,” siger han. ”Du antager måske godt, at jorden er helt kortlagt fra plantens perspektiv. Men det viser sig, at der stadig er ting, de kan gøre, hvis ressourcen ændres. ”
Andre skift er på fod i skoven. Træerne i forhøjede CO2 -forhold har flere bitre kemikalier i deres blade, hvilket forskerteamet mistænker måske er et tegn på, at de investerer mere i deres modstand mod skadedyr og sygdomme. Der er også tegn på, at disse træer kan komme sig hurtigere fra korte perioder med varmestress, hvilket genoptager fotosynteseaktivitet før kontroltræerne.
Men at opretholde det hurtige aktivitetstempo afhænger af nitrogen, der er resterende rigelig. I Vesteuropa har liberal brug af landbrugsgødning efterladt jord overbelastet jord med nitrogen. Træerne under forhøjet CO2 tegner dette overskud nu, men det varer måske ikke for evigt. I tidligere forhøjede CO2 -eksperimenter, der blev udført på yngre træer, har nitrogenforsyninger til sidst aftaget, hvilket har ført til et fald i fotosyntesen. ”Hvis træerne bruger mere nitrogen, vil de til sidst udtømme nitrogenens jord,” siger Anna Gardner ved University of Birmingham. ”Det er en positiv historie for os indtil videre, men på lang sigt er vi ikke sikre.”
Staffordshire -eksperimentet vil køre indtil 2030, på hvilket tidspunkt forskerne håber at have løsnet, om kvælstofbegrænsning er en alvorlig trussel mod tempererede skove. Et andet forhøjet CO2 -eksperiment er under opførelse i Amazonas regnskov for at teste, hvordan tropiske skove reagerer.
Alligevel kan finjustering af CO2 -koncentrationer kun fortælle os så meget. Selvom disse forsøg kan simulere fremtidige atmosfæriske CO2 -niveauer, kan de ikke simulere fremtidig vejr. Fremme af klimaændringer vil bringe hyppigere og mere intense varmebølger, tørke og oversvømmelser. Forskere kan studere træernes reaktion på disse ekstreme begivenheder, når de forekommer i den virkelige verden, men det vil ikke være en nøjagtig afspejling af de vildere, mere ekstreme forhold, som skoven vil stå over for i 2050.
Under alle omstændigheder er Wood også kun nogensinde en midlertidig kulstofbutik. Selv hvis træer overlever de voksende trusler om tørke, varmebølger, oversvømmelser, skadedyr og sygdomme, vil de til sidst dø. Når træet rotter, frigøres det lagrede kulstof tilbage i atmosfæren.
Det ville derfor være tåbeligt at stole for stærkt på skove som en klimaviser, siger Mackenzie, selvom deres øgede fotosyntesesats opretholdes. ”Det er kun en hjælp; Det er ikke en løsning, ”siger han.