極度の干ばつが、樹木が炭素を吸収する能力を弱める方法

極度の干ばつが、樹木が炭素を吸収する能力を弱める方法 深刻な干ばつは、アメリカ西部のマツ林における広範囲のキクイムシの被害と樹木の死亡率に寄与しています。 米国農務省、CC BY-ND

気候変動による海面上昇の脅威にさらされている沿岸都市の運命が依存する樹木の中には謎があります。 毎年、地球の森林は約 四分の一 地球温暖化の速度と重症度を効果的に遅らせる、人間によって放出される二酸化炭素の。 彼らはこの炭素のほとんどを茎に閉じ込め、何世紀にもわたってそこに保管します。 彼らが人類に提供するこのサービスは約1兆米ドルの価値がある 毎年.

しかし、世界中の樹木が今後数十年にわたってこれを続けるという保証はありません。 気候変動は、干ばつ、大規模な山火事、昆虫の大発生であり、これらはすべて、木の成長を遅らせ、木を殺し、この炭素を大気中に放出します。

したがって、科学者が答えようと競っているXNUMX兆ドルの質問は、気候変動における樹木の運命とは何でしょうか?

干ばつが木に与える影響の研究で、私の同僚と私はこの質問の一側面、特に干ばつが木に与える影響に注目しました。 私たちの分析は、科学者が考えていたほど森林が極端な干ばつから回復しないことを示しています。これは、森林が炭素排出をどのように吸収するかについてのより良いモデルにつながる発見です

木の歴史を読む

現在、木の運命を予測することになると、私たちは大部分が盲目に飛んでいます。 当社の最高の予測ツール–植物の生理学と気候に基づいた数学モデル– 激しく反対する 森林の未来について。

樹木は狂気のように成長し続け、世紀の終わりまで炭素を吸収し続けることを示す人もいます。 ただし、干ばつ、気温、その他の生態系の乱れにより、樹木の成長が抑えられ、多くの木が枯れ、生態系が炭素を失い始め、気候変動の速度と厳しさが急速に加速します。 さらに悪いことに、これらのモデルは通常、正確にシミュレーションするとは考えられていません 森林への干ばつの影響.

この謎の一部を解明するために、年輪に目を向けました。 北半球のほとんどの木は年輪を生やします。年輪は本のページのように茎の周りに重ねられ、その木の生涯にわたって過去になります。

科学者は何十年もの間、干ばつの間、木がよりゆっくりと成長することを知っています。 しかし、単純な質問に対する答えを知りたかったのです。干ばつ後に何が起こるのでしょうか? 木は回復し、成長を続け、大気中の炭素を吸収しますか? または、干ばつ中に受けた損傷は、干ばつが終わった後でも、その後ゆっくりと成長する可能性がありますか?

気候変動は、より頻繁でより深刻な干ばつにつながるため 世界の多くの地域、干ばつ後の森林の回復は、二酸化炭素を吸収し続け、地球温暖化を遅らせているかどうかを判断するために重要です。

干ばつ二日酔い

世界中の数千の森林サイトから年輪のオンラインで公開されているデータベースを使用し、ほとんどの測定値は北米、ヨーロッパ、およびロシアの一部からのものでした。 基準を満たす約1,300の森林サイトで、過去の気候データを検索して、深刻な干ばつがいつどこで発生したかを見つけました。 次に、それらの干ばつが終わった後、生き残っている木の成長を見ました。

私たちが見つけたのは非常に驚くべきものでした。 森林は平均して、深刻な干ばつの後に以前の成長率を回復するのにXNUMX〜XNUMX年かかりました。 干ばつのこの「レガシー効果」は、米国南西部のような乾燥林およびマツ種で最も深刻でした。 さらに、最もリスクが高い樹種、つまり、干ばつ中に高率で水を飲み続ける樹種も、最大のレガシー効果をもたらしました。

個々の森林でのより詳細な研究なしでは、干ばつ後に木がよりゆっくり成長する理由を正確に特定することはできませんでしたが、いくつかの兆候があります。

最も有望なのは、干ばつ中にリスクをとる樹種が最も遅く回復するように見えるという発見でした。 震えているポプラの木のようないくつかの種は、干ばつの間も水を使い続け、光合成を維持しますが、水輸送システムへの損傷、さらには死を招く危険性があります。 この戦略は、雨期や中程度の干ばつでおそらく有利であり、隣人の成長を助け、より多くの光を獲得するのに役立ちます。 しかし、深刻な干ばつでは、この戦略は裏目に出る可能性があります。 実際、ポプラの木に関する以前の研究では、木に多くの干ばつによる損傷が見られました。 XNUMX年ほど.

現在の数学的モデルを見ると、これらのモデルはすべて干ばつを光スイッチのように扱っていることがわかりました。 木が干ばつにストレスを受けたとき、それらはよりゆっくりと成長しました。 しかし、干ばつが緩和されたとき、モデルはスイッチが元に戻されたと仮定し、彼らは完全かつ即座に成長を回復しました。

これは、これらのモデルがおそらく森林への干ばつの影響を正確にシミュレートするためのいくつかの重要なプロセスを欠いていることを示しています。 したがって、彼らは気候変動を遅らせるのにどれだけの木が役立つかを過大評価しているかもしれません。

大気からのギガトンの炭素

この効果はどれほど重要でしたか? これらの干ばつレガシー効果の有無にかかわらず、半乾燥森林の炭素吸収のいくつかの簡単な計算を行いました。 1.6世紀以上にわたり、半乾燥林は干ばつのレガシー効果により25ギガトンの炭素をより少なく貯蔵することがわかりました。 米国の年間炭素排出量。 これは確かにそれがどれほど重要であるかの非常に控えめな推定です。なぜなら、それは地域の植物のXNUMXつのコミュニティ、またはバイオームのみを考慮するからです。

ただし、多くの主要な質問が残っています。 第一に、干ばつのこれらのレガシー効果は、すべての森林の中で最も強い炭素吸収源である熱帯林で起こりますか? 多くの熱帯樹種は一貫した年輪を作っていないため、年輪分析が困難になっていますが、一部の研究グループは最近、年輪の測定に成功しています いくつかの熱帯種.

第二に、世界中のさまざまな地域や生態系における干ばつに対する樹木の死亡率はどの程度敏感ですか? 樹木の死亡率は、研究、理解、予測が非常に困難であることが証明されており、コミュニティはこれらの問題を解決するために競争しています。

第三に、干ばつをより良くシミュレートするために予測モデルをどのように改善できますか? 他の研究では、同僚と私は、危険な水利用戦略で木を傷つけて殺す干ばつ被害のメカニズムを追加することで、これらの植生モデルを改善しようとしています。

最終的には、人為的な気候変動に迅速かつ積極的に取り組むほど、世界中の森林のリスクは低くなります。

私たちの研究は、未来を理解できるように、小さな光線を樹木の中心にある秘密に照らし、時間をさかのぼります。 しかし、これらの雄大な生物の内部にはさらに多くの謎が刻まれており、私たちが必死に解明する必要のある謎です。

著者について会話

アンドレッグ・ウィリアムウィリアムRLアンデレッグは、プリンストン大学プリンストン環境研究所のポスドク研究員です。 彼の研究は、生態系と気候変動の交差点を中心にしています。 博士号を取得しました スタンフォード大学の生物学科から。

この記事は、最初に公開された 会話。 読む 原著.

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