Ny forskning visar att olika regioner i Amazonas reagerar olika på torka på grund av variationer i lokala skogsmiljöer och trädegenskaper.
En forskargrupp upptäckte att Amazonas regnskogs torkareaktion varierar regionalt, påverkad av lokala miljöer och trädegenskaper.
Södra Amazonas träd med grunda vattennivåer trivdes, medan de med djupare vattennivåer kämpade. Nordliga Amazonas träd visade motståndskraft. Detta underlättar bevarandet och belyser Amazonas globala klimatroll.
Mysteriet med Amazonas motståndskraft
I slutet av 2000-talet märkte Scott Saleska att något konstigt pågick i Amazonas regnskog.
2005 drabbade en massiv torka regionen. Två år senare publicerade Saleska – professor vid University of Arizona vid institutionen för ekologi och evolutionsbiologi – överraskande forskning som använde satellitbilder för att finna att torkan resulterade i mer grön tillväxt i stora delar av Amazonas. Å andra sidan såg fältforskare växter bruna och några dö som svar på torkan.
En sluttning nära Wayqecha-fältstationen i Peru. Amazonas regnskog spänner över en yta som är dubbelt så stor som Indien och är en av världens största kolsänkor. Kredit: Jake Bryant
Att avslöja orsaken till vetenskaplig mismatch
Forskning publicerad idag (19 juni) i tidskriften Natur avslöjar vad som orsakade den vetenskapliga obalansen. Shuli Chen, doktorand i ekologi och evolutionsbiologi som arbetar med Saleska, är huvudförfattare.
Chen och Saleska slog sig ihop med Antonio Nobre, en jordforskare vid Brasiliens nationella institut för rymdforskning, som använde satelliter för att upptäcka hur landskapstopografi och grundvattentabeller interagerar med skogar.
Detta är ett exempel på regnskogsträd nära en grundvattennivå tagna vid avrinningsströmmen till en forskningsplats i Cuieiras-reservatet, strax utanför Manaus, Brasilien. Kredit: Jake Bryant
Kartläggning av Amazonas olika torkareaktioner
Trion och deras medförfattare från Brasilien, USA och Storbritannien använde 20 års data – från 2000 till 2020, som inkluderar torkadata från 2005, 2010 och en mer utbredd torka 2015 och 2016 – för att reta ut hur torka påverkar den mest biologiska mångfalden på jorden, som sträcker sig över en yta som är dubbelt så stor som Indien och är en av världens största kolsänkor.
De fann att olika regioner i Amazonas regnskog reagerar olika på torka på grund av skillnader i lokala skogsmiljöer och skillnader i trädens egenskaper. Detta arbete går utöver bredskaliga klimatfaktorer och hem i hur lokala miljöer driver på torkan, sa Chen. Teamet skapade kartor för att illustrera sina resultat.
Amazonas torkaresiliens
I de södra delarna av Amazonas regnskog, mestadels över klippformationer som geologer kallar den brasilianska skölden – med relativt bördig jord och skogar med kortare träd – kontrollerades torkresponsen av tillgång till grundvatten. Träd med tillgång till grunda vattentabeller ”grönade upp” under torkan, fann forskarna, medan träd över djupare grundvattennivåer upplevde mer brunning av löv och träddöd. Däremot var norra Amazonas, dominerat av vad geologer kallar Guyana-skölden – hem för höga träd med djupa rötter och mindre bördig jord – mer motståndskraftig mot torka oavsett grundvattennivå.
Denna nya förståelse av regionala skillnader ger en ram för bevarandebeslut och förbättrade förutsägelser om skogens reaktioner på framtida klimatförändringar, enligt forskarna. Den varnar också för att Amazonas mest produktiva skogar också löper störst risk.
”Det är som att vi förde en suddig bild i fokus,” sa Chen. ”När vi pratar om att Amazonas är i riskzonen pratar vi om det som om det var en sak. Denna forskning visar att Amazonas är en rik mosaik där vissa delar är mer sårbara för förändringar än andra, och det förklarar varför. Detta är nyckeln till att förstå systemet och i slutändan skydda det.”
Bygger mosaiken
Forskargruppen använde fjärranalyssatellitdata – som vidarebefordrade skogskronans hälsa genom att mäta grönhet och fotosyntetisk aktivitet – för att spåra hur variationer i icke-klimatiska faktorer inklusive grundvattenbordsdjup, markens bördighet och övergripande skogens höjd påverkar skogens motståndskraft inför torka .
För träd med tillgång till grunda grundvattennivåer i de bördiga jordarna i södra Amazonas, resulterar torka i mer tillväxt och friskare träd av några anledningar.
För det första, under typiska förhållanden, är deras rötter nedsänkta i vatten, vilket begränsar tillgången till syre. Under torka drar vattnet tillbaka lite, men försvinner inte, vilket exponerar mer rot och tillåter en ökad syreupptagningsförmåga. Samtidigt får träden en fotosyntetisk boost av det extra solljuset.
Sårbarhet hos träd som förlitar sig på regnvatten
Träd i samma region som växer över djupare grundvattennivåer har å andra sidan kommit att förlita sig på regnvatten. De är mer sårbara för torka.
De långsamt växande träden i norra Amazonas – med sina höga trädkronor, djupa rötter och relativt infertil jord – har anpassat sig till svåra förhållanden, sa Chen, vilket gör dem tåliga i torka.
Guyana Shields höga träd och djupa rötter
Guyanaskölden i norra Amazonas innehåller mindre bördig jord och djupare grundvatten än den brasilianska skölden i söder. Dessa förhållanden ledde till långsamt växande höga träd med djupare rotsystem som kunde komma åt vattnet, vilket gjorde dem hårdare inför torka, sa Chen.
”Våra resultat är inte bara viktiga för Amazonas, det är viktigt för hela världen, eftersom regnskogen har ett betydande lager av vårt kol. Om det kolet går förlorat – för att träd brinner eller avskogas, ökar det koldioxiden i atmosfären, vilket gör den globala uppvärmningen ännu värre, säger Saleska.
Bortom Amazonas
Amazonas regnskog spelar också en mycket viktig roll i jordens hydrologiska cykel.
Medan Amazonfloden är den största på jorden – som släpper ut mer vatten till havet än de nästa sju största floderna tillsammans – strömmar en ”atmosfärisk flod” av vattenånga i motsatt riktning genom luften ovanför Amazonas regnskogar och transporterar upp till dubbelt så mycket vatten än dess terrestra tvilling.
Vatten avdunstar från Atlantens yta och vinden bär det över den östra Amazonas regnskog. När det vattnet faller som regn, absorberas det av träden, som sedan flyttar det upp på sina stjälkar, stammar och vinstockar innan det släpper ut det tillbaka till luften som vattenånga, som långsamma gejsrar.
Effekten av avskogning på den hydrologiska cykeln
Detta sker i stor skala, med hundra miljarder Amazonasträd som matar den atmosfäriska floden som leder vatten från öst till väst över regnskogen. Träd i västra Amazonas får cirka 50 % av sitt vatten från träd i vinden, sa Saleska.
”Om du föreställer dig att antingen hugga ner eller förlora de träden, eftersom de är sårbara, och du får mer torka, påverkar det inte bara de träden, det påverkar också träden nedströms den atmosfäriska floden,” sa studien. -författare Nobre. ”Du hotar i princip hela systemets integritet.”
Denna vattenåtervinningskapacitet levererar också vatten till jordbruket i andra delar av Sydamerika, bortom Amazonas, sa han.
Saleska, som också sitter i vetenskapsstyrkommittén för vetenskapspanelen för Amazonas, ett internationellt initiativ av forskare dedikerade till Amazonas, sa att den nya forskningen kommer att vara ovärderlig för det arbetet.
”Om vi bryr oss om att bevara den biologiska mångfalden, bevara värdefulla ekosystem, bevara värdefulla skogar, är det verkligen avgörande att veta den här typen av information,” sa Saleska.