Der Klimawandel bedroht die weltweite Kohlendioxidbindung in Wäldern

Der Klimawandel beeinträchtigt die Wälder der USA, insbesondere in den westlichen Regionen, indem er das Wachstum der Bäume verringert und ihre Fähigkeit, als Kohlenstoffsenken zu fungieren, beeinträchtigt.

Laut einer neuen Analyse der Daten des U.S. Forest Service verändert der Klimawandel die Wälder in den Vereinigten Staaten unterschiedlich. Angesichts steigender Temperaturen, zunehmender Dürren, Waldbrände und Krankheitsausbrüchen bei Bäumen warnen Forscher, dass die Wälder im gesamten amerikanischen Westen die Hauptlast der Folgen tragen.

Studie deckt regionale Unterschiede in der Waldgesundheit auf

Die von Biologieforschern der University of Florida durchgeführte Studie wurde ca. veröffentlicht. Aaron Hogan und Jeremy W. Lichstein, im Tagebuch Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Die Studie zeigt ein klares regionales Ungleichgewicht in der Waldproduktivität, einem wichtigen Maß für die Waldgesundheit, das das Baumwachstum und die Biomasseakkumulation misst. In den letzten zwei Jahrzehnten kam es im Westen der Vereinigten Staaten, der mit schwerwiegenderen Auswirkungen des Klimawandels zu kämpfen hatte, zu einer deutlichen Verlangsamung der Produktivität, während im Osten der Vereinigten Staaten, der mildere Auswirkungen des Klimawandels hatte, ein leicht beschleunigtes Wachstum zu verzeichnen war.

Wälder als Kohlenstoffsenken und Klimaregulatoren

Wälder spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Erdklimas und fungieren als Kohlenstoffsenken, die jährlich etwa 25 % der menschlichen Kohlenstoffemissionen speichern. Allerdings hängt ihre Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern, vom empfindlichen Gleichgewicht zwischen den positiven und negativen Auswirkungen des Klimawandels ab. Die Studie modelliert Trends von 1999 bis 2020 unter Verwendung von Waldinventurdaten auf nationaler Ebene und analysiert 113.806 Messungen in nicht bepflanzten Wäldern.

„Wir sehen Veränderungen in der Waldleistung, da Waldökosysteme auf globale Veränderungsfaktoren wie Kohlendioxiddüngung und Klimawandel reagieren“, sagte Hogan. „Es ist das zukünftige Gleichgewicht dieser Faktoren, das die Waldleistung in den kommenden Jahren oder Jahrzehnten bestimmen wird.“

Kohlendioxiddüngung und Baumwachstum

Einige Treiber wie Dürre und Waldpathogene wirken sich negativ auf die Produktivität aus, andere Treiber wie die Kohlendioxiddüngung dürften jedoch positive Auswirkungen haben. Dieses Phänomen weist darauf hin, dass ein erhöhter Kohlendioxidgehalt das Pflanzenwachstum fördert PhotosyntheseWas Forscher dazu inspirierte, die Wirkung genauer zu untersuchen.

„Der U.S. Forest Service überwacht seit Jahrzehnten das Wachstum und Überleben von mehr als einer Million Bäumen in den Vereinigten Staaten“, sagte Lichtstein. „Wir waren daran interessiert zu wissen, ob ihre Daten Hinweise auf erhöhte Baumwachstumsraten liefern, wie es die CO2-Düngungshypothese vorhersagt.“

Anspruchsvolle Annahmen zur Kohlenstoffspeicherung

Während das Baumwachstum im Osten der USA den Erwartungen entspricht, weist die westliche Region extreme Klimaauswirkungen auf, die alle positiven Wachstumstrends zunichte machen und die allgemeine Annahme in Frage stellen, dass die Fähigkeit der Wälder, Kohlenstoff zu speichern, weiter zunehmen wird.

„Unsere Studie legt nahe, dass zukünftige Prognosen für das Klima und den Anstieg des Meeresspiegels möglicherweise zu optimistisch sind, da Ökosysteme in Zukunft wahrscheinlich weniger Kohlenstoff speichern werden“, sagte Lichstein. „Eine geringere Kohlenstoffspeicherung im Ökosystem bedeutet mehr Kohlenstoff in der Atmosphäre und damit eine stärkere Erwärmung und einen beschleunigten Klimawandel.“

Regionale Schwankungen und klimatische Schwellenwerte

Die Ergebnisse verdeutlichen zudem, dass der Klimawandel keine verbindende Kraft, sondern ein dynamischer Faktor mit regionalspezifischen Auswirkungen ist. Die Studie zeigt, wie das Ausmaß des Klimawandels die Wälder über den Kipppunkt hinaus bringen könnte. Einige Wälder nähern sich bereits den Klimaschwellen oder überschreiten diese und verwandeln sie in Kohlenstoffquellen und nicht in Senken, die der Atmosphäre Kohlenstoff entziehen.

„Die Speicherung von Kohlenstoff im Ökosystem ist nicht garantiert dauerhaft und kann aufgrund des Klimawandels umkehrbar sein“, sagte Lichtstein. „Diese Umkehr findet bereits im Westen der Vereinigten Staaten statt, und es gibt Anzeichen dafür, dass sie auch in anderen von Dürre betroffenen Regionen der Welt, wie zum Beispiel dem Amazonas, eintreten könnte.“

Es mag verlockend sein, Verluste Extremereignissen zuzuschreiben. Den Forschern zufolge kann die geringere Produktivität im Westen der USA jedoch nicht auf eine erhöhte Sterblichkeitsrate der Bäume zurückgeführt werden.

Rückgang des Baumwachstums und der Produktivität

„Wir hören viel über Waldbrände im Westen der USA, die viele Bäume töten und Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen“, sagte Lichtstein. „Unsere Studie zeigt jedoch, dass in westlichen Wäldern aufgrund geringerer Baumwachstumsraten ein größerer Kohlenstoffverlust des Ökosystems auftritt.“

Da sich das Baumwachstum aufgrund der negativen Auswirkungen des Klimawandels, einschließlich geringerer Niederschläge, verlangsamt, deutet die Studie darauf hin, dass der Kohlenstoffspeicher in den westlichen Wäldern auch ohne die Zunahme von Waldbränden weiter schwächer wird, ohne dass dringend Maßnahmen zur Reduzierung der menschlichen Treibhausgasemissionen ergriffen werden.

„Wir brauchen gesunde Wälder im Hinblick auf die Emissionsreduzierung, um das globale Kohlenstoffgleichgewicht wiederherzustellen und den Klimawandel zu begrenzen“, sagte Hogan.

Die dringende Notwendigkeit, Wälder zu erhalten und Emissionen zu reduzieren

Die in den US-Wäldern beobachteten Veränderungen geben Anlass zur Sorge hinsichtlich ihrer künftigen Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit. Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse die dringende Notwendigkeit verdeutlichen, dass Regierungen und Industrie zusammenarbeiten, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und so schnell wie möglich Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, die globalen Treibhausgasemissionen zu reduzieren“, sagte Lichtstein. „Ohne die Emissionsreduzierungen, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten fordern, werden die Kohlenstoffsenken der Wälder wahrscheinlich schwächer, was das Tempo des Klimawandels beschleunigt.“

Referenz: „Der Klimawandel setzt Zeichen für Produktivitätstrends in US-Wäldern“ von J. Aaron Hogan und Grant M. Domke, Kai Zhou und Daniel J. Johnson, Jeremy W. Lichtstein, 16. Januar 2024, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
doi: 10.1073/pnas.2311132121

Diese Studie wurde gemeinsam mit Grant Domke von der Northern Research Station des U.S. Forest Service, Kai Zhou von der University of Michigan und Dan Johnson vom College of Forestry, Fisheries, and Geomatics der University of Florida entwickelt.