Neue Forschungsergebnisse der Northern Arizona University zeigen, dass sich die kältesten Wälder der Erde aufgrund steigender Temperaturen nach Norden verlagern. Dies gibt Anlass zur Sorge um die Artenvielfalt, ein erhöhtes Risiko von Waldbränden und die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels auf die nördlichen Gemeinden.
Logan Berner, Assistenzprofessor an der School of Informatics, Computing, and Cyber Systems (SICCS), und Scott Goetz, Regents-Professor und Direktor des GEODE Lab, haben den Artikel “Satellite observations document trends consistent with a boreal forest biome shift” verfasst, der am Donnerstag in der Zeitschrift Global Change Biology veröffentlicht wurde. Der boreale Wald ist ein Gürtel kältetoleranter Nadelbäume, der sich fast 9.000 Meilen über den Norden Nordamerikas und Eurasiens erstreckt; er macht fast ein Viertel der Waldfläche der Erde aus und ist das kälteste – wenn auch sich meist schnell erwärmende – Waldbiom.
Für diese Studie nutzten die Forscher 40 Jahre lang Satellitenbeobachtungen mit mäßig feiner Auflösung (30 m) und verschiedene raumbezogene Klimadatensätze des borealen Waldes und untersuchten, wo und warum die Vegetation in den letzten Jahrzehnten ergrünte oder braun wurde. “Vergrünung” deutet auf höhere Wachstumsraten der Vegetation hin, die auftreten können, wenn die Klimaerwärmung das Wachstum von Bäumen und Sträuchern fördert, wie es in der Nähe der arktischen und alpinen Baumgrenze beobachtet wurde. “Verbräunung” deutet auf ein geringeres Wachstum der Vegetation und möglicherweise auf ein Absterben der Vegetation hin, etwa wenn heißere und trockenere Bedingungen das Baumwachstum unterdrücken und Bäume absterben.
“Es gibt Anzeichen dafür, dass der Klimawandel dazu führt, dass sich boreale Bäume und Sträucher in der arktischen und alpinen Tundra ausbreiten, während gleichzeitig die Bäume an den warmen südlichen Rändern des borealen Waldes gestresster werden und absterben”, so Berner. “Diese Dynamik könnte zu einer allmählichen Verschiebung der geografischen Ausdehnung des borealen Waldbioms nach Norden führen, aber das Ausmaß, in dem solche Veränderungen bereits im Gange sind, war bisher unklar”.
Was die Forscher herausfanden, war nicht gerade eine Überraschung. Die Vegetation wurde in weiten Teilen der kalten nördlichen Randgebiete des borealen Waldes grüner; wärmere Bedingungen führten zu einem verstärkten Wachstum der Vegetation und ermöglichten es Bäumen und Sträuchern, sich in die arktische und alpine Tundra auszudehnen. Umgekehrt wurde die Vegetation an Teilen der warmen südlichen Ränder dieses Bioms brauner, was auf heißere, trockenere Bedingungen zurückzuführen ist, die den Stress und das Absterben der Bäume verstärkten. Interessanterweise, so Berner, wurde die Vegetation in Gebieten mit hohem Stickstoffgehalt im Boden eher grüner, was darauf hindeutet, dass die Verfügbarkeit von Nährstoffen im Boden eine wichtige Voraussetzung für die Reaktion der borealen Vegetation auf den Klimawandel ist.
“Das Ökosystem der borealen Wälder hat sich in den letzten Jahrzehnten in vielerlei Hinsicht verändert, und diese Veränderungen sind oft mit zunehmenden Brandschäden verbunden”, so Goetz. “Wir haben uns hier absichtlich auf Gebiete konzentriert, die in letzter Zeit nicht durch Feuer gestört wurden, um die Auswirkungen des Klimawandels herauszufiltern. Unsere Hypothesen darüber, was passieren würde, wurden durch diese Analyse bestätigt – die Wälder werden in den kühleren nördlichen und höher gelegenen Gebieten produktiver, während sie in den wärmeren und südlicheren Gebieten aufgrund der heißen Luftmassen und der Trockenheit weniger produktiv werden. Wir gehen davon aus, dass sich dies in den kommenden Jahren fortsetzen und wahrscheinlich noch verstärken wird.
Was ein sich veränderndes Biom für den Wald bedeutet
Die Veränderungen in der Vegetation könnten sich sowohl auf die Pflanzen- als auch auf die Tiervielfalt auswirken, insbesondere auf Arten wie Karibu und Elch, die bestimmte Vorlieben bei der Nahrungssuche haben (z. B. laubabwerfende Sträucher und Bäume). Diese Wildtierarten sind wichtige Nahrungsquellen für Subsistenzgemeinschaften im borealen Ökoton und in der Tundra. Veränderungen in der Vegetation sowohl am nördlichen als auch am südlichen Rand des borealen Waldes werden sich auf Waldbrandregime auswirken und wahrscheinlich das Risiko von mehr und schwereren Bränden erhöhen. Veränderungen in der Vegetation wirken sich auch auf die Stabilität der kohlenstoffreichen Permafrostböden und die Absorption von Sonnenenergie durch die Landoberfläche aus, was die Klimaerwärmung beschleunigen könnte. Darüber hinaus könnte die zunehmende Baumsterblichkeit weitreichende Auswirkungen auf die forstwirtschaftlichen Erzeugnisse haben und gleichzeitig zu einer weiteren Degradation des halbkontinuierlichen und sporadischen Permafrosts führen.
Diese künftigen Auswirkungen sind nicht auf das geografische Gebiet um den Wald beschränkt.
“Grundsätzlich führen die vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen zu einer Erwärmung des Erdklimas, was wiederum dazu führt, dass sich der boreale Wald nach Norden verlagert und auch andere Ökosysteme auf dem gesamten Planeten in Mitleidenschaft gezogen werden”, so Berner. “Um die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu minimieren, müssen die Treibhausgasemissionen drastisch reduziert werden, insbesondere im Zusammenhang mit dem Verbrauch fossiler Brennstoffe und der Abholzung von Wäldern. Darüber hinaus müssen die nördlichen Gemeinden mögliche Veränderungen der Vegetation einplanen, die sich auf die Verfügbarkeit von Ressourcen (z. B. Wildtiere, Holz) und das Risiko von Waldbränden auswirken könnten”.
Diese Studie ist Teil einer größeren Initiative, die von der NASA im Rahmen des Arctic-Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) finanziert wird und weitere Anstrengungen zum Verständnis des Ausmaßes, der Art, der Ursache und der Folgen einer sich abzeichnenden Verschiebung des borealen Bioms beinhaltet. Goetz ist der wissenschaftliche Leiter von ABoVE.
Datum: Februar 24, 2022
Quelle: Universität von Northern Arizona
Journal Reference:
- Logan T. Berner, Scott J. Goetz. Satellite observations document trends consistent with a boreal forest biome shift. Global Change Biology, 2022; DOI: 10.1111/gcb.16121