Für immer gegangen? Kaliforniens von Käfern getötete, kohlenstoffspeichernde Kiefernwälder kommen möglicherweise nicht zurück

Ponderosa-Kiefernwälder in der Sierra Nevada, die während der Megadürre 2012-2015 von westlichen Kiefernkäfern ausgelöscht wurden, werden sich nicht auf die Dichte vor der Dürre erholen, wodurch ein wichtiger Speicher für atmosphärischen Kohlenstoff reduziert wird.

„Wälder speichern riesige Mengen an atmosphärischem Kohlenstoff. Wenn also der Befall durch den westlichen Kiefernkäfer Millionen von Bäumen tötet, gelangt dieses Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre“, sagte Zachary Robbins, Postdoktorand am Los Alamos National Laboratory.

Robbins ist korrespondierender Autor eines neuen Artikels, der in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Grenzen in der Umweltwissenschaft über Kohlenstoff, der in lebenden Ponderosa-Kiefern in der Sierra Nevada in Kalifornien gespeichert ist.

„Wir fanden auch heraus, dass, weil so viele Bäume während der Megadürre starben, das Risiko eines weiteren großen Absterbens in diesem Jahrhundert viel geringer ist, weil die Borkenkäfer weniger Wirtsbäume haben werden“, sagte er.

Eine gemischte Tüte von Auswirkungen

Es ist jedoch eine gemischte Tüte. Durch den Klimawandel bedingte Ausbrüche des westlichen Kiefernkäfers werden weiterhin auftreten und die Waldregeneration nach der Dürre einschränken.

„Ein Teil des Kohlenstoffverlusts wird nicht in den Bäumen gespeichert, aber weniger Bäume in der Landschaft dämpfen die Schwere der westlichen Kiefernkäferausbrüche“, sagte Robbins. „Der Wald scheint an einem bestimmten Punkt ein Gleichgewicht zu erreichen.“

Der Käfer benötigt eine Mindestdichte an Bäumen, um ein explosionsartiges Bevölkerungswachstum zu unterstützen. „Unsere Studie fand heraus, dass Wälder, die eine bestimmte Schwelle der Ponderosa-Kieferndichte erreichen, exponentiell wahrscheinlicher werden, dass sie durch westliche Kiefernkäfer sterben“, sagte Robbins.

Komplexe Wechselwirkungen zwischen Klimawandel, Wetter, Bäumen und Käfern dezimieren Ponderosa-Wälder in Kalifornien und anderswo. Während der Dürre 2012-2015 starben in der Sierra Nevada schätzungsweise 129 Millionen Bäume verschiedener Arten.

Kohlenstoffsenke oder Kohlenstoffquelle?

Als Kohlenstoffsenken binden (speichern) Wälder mehr als ein Zehntel der Treibhausgasemissionen in den Vereinigten Staaten. Bäume können den zunehmenden Kohlenstoff in der Luft zum Wachsen nutzen und so mehr Kohlenstoff in Form von Holz binden.

„Wenn es keine Störung wie einen Käferausbruch gibt, wird der Kohlenstoff gespeichert, aber wenn der Käfer mit den höheren Temperaturen des Klimawandels kommt, entwickeln sich ihre Populationen schneller“, sagte Chonggang Xu, ein leitender Wissenschaftler in Los Alamos und a Mitautor der Abhandlung. „Wegen wärmerer Tiefsttemperaturen sterben im Winter weniger Käfer.“

Fügen Sie die klimabedingte Dürre hinzu, und „alles trägt zu häufigeren Käferausbrüchen bei“, sagte Xu.

„Das Ökosystem wurde durch die Auswirkungen des Klimawandels grundlegend verändert“, sagte Xu. „Das bedeutet, dass sich der Wald nicht auf das Kohlenstoffniveau vor der Megadürre erholen kann.“

Während eines Ausbruchs sterben Millionen von Bäumen und beginnen, durch mikrobielle Zersetzung Kohlenstoff zurück in die Atmosphäre abzugeben.

Carbon-Budget-Buster

Xu sagte, es sei entscheidend für die zukünftige Kohlenstoffbilanzierung, die Auswirkungen auf die Waldregeneration zu berücksichtigen, die durch Käferausbrüche und andere Störungen wie Dürre und Feuer verursacht werden. Bei der Kohlenstoffbilanzierung geht es darum, zu verstehen, wie Kohlenstoffemissionen verwaltet werden können, um eine katastrophale Erwärmung zu verhindern.

Steigende Temperaturen verstärken auch die Auswirkungen der Dürre. „In der Vergangenheit hätte eine dreijährige Dürre erhebliche Auswirkungen auf die Baumsterblichkeit gehabt“, sagte Xu. „Aber in einer wärmeren Zukunft könnte eine zweijährige Dürre ähnliche Folgen haben.“

Robbins, Xu und ihre Mitarbeiter simulierten Wälder und Käferdynamiken an 31 Standorten, an denen Ponderosa-Kiefern in der zentralen und südlichen Sierra Nevada vorherrschen. Um Baumwachstum, Regeneration und Hintergrundsterblichkeit zu untersuchen, modellierten sie Insektensterblichkeit und Phänologie (zyklische biologische Ereignisse), Baumverteidigung und Insektenangriffe.

Sie betrachteten zwei Perioden, 2006-2018 und 2018-2100. Das Team verwendete Daten aus Beobachtungen und Modellierungen, um das Klima für jeden Standort für 2006-2018 zu simulieren, und für die Projektionen 2018-2100 nutzten sie ausschließlich Klimamodelldaten.

Ausbrüche in Kalifornien und darüber hinaus

Die Arbeit hat Auswirkungen auf Ponderosa-Wälder jenseits von Kalifornien.

„Viele der Wechselwirkungen, die wir hier beschreiben, sind denen im Westen sehr ähnlich, wo es wärmende Temperaturen gibt, die den Käferpopulationen helfen, und dichte Wälder mit gestressten Bäumen, die weiterhin durch zukünftige Dürren gestresst werden“, sagte Robbins. „Das wird das Risiko von Ausbrüchen erhöhen. Unser Papier ist spezifisch für Kalifornien, aber es ist ein grundlegendes Problem, und wir erwarten, dass es sich in vielen verschiedenen Wäldern im Westen der Vereinigten Staaten widerspiegelt.“

Xu und Robbins sagten, ihre Ergebnisse spiegeln wider, was Landverwalter seit vielen Jahren wissen: Überfüllte Kiefernbestände sind besonders anfällig für Käferausbrüche. Wenn Dürren an Schwere zunehmen, müssen Manager möglicherweise die Walddichte durch aktives Management reduzieren, um das erhöhte Risiko zu mindern.

„Unsere Beweise zeigen, dass durch diese proaktiven Managementprozesse viel gewonnen werden kann“, sagte Robbins.

In einem verwandten Papier aus dem Jahr 2022 veröffentlichten Robbins, Xu und Mitarbeiter einen neuen Modellierungsrahmen, um das Risiko zu bewerten, das Borkenkäfer in vielen Waldökosystemen unter dem Klimawandel darstellen. Das Team hatte festgestellt, dass 35 bis 40 % mehr Ponderosa-Kiefern pro Grad Celsius Erwärmung durch Käferangriffe sterben würden, wenn man die Auswirkungen einer beeinträchtigten Baumabwehr (15 % bis 20 %) und einer erhöhten Borkenkäferpopulation (20 %) zusammenzählte.