Die Widerstandsfähigkeit eines Waldes oder seine Fähigkeit, Umweltstörungen zu absorbieren, galt lange Zeit als förderlich für seine Überlebenschancen gegen die drohende Bedrohung durch den Klimawandel.
Aber eine neue Studie legt nahe, dass es für einige westliche US-Wälder genau das Gegenteil ist.
Im Tagebuch Biologie des globalen Wandelshaben Forscher eine der ersten groß angelegten Studien über US-Waldflächen veröffentlicht, in denen sie den Zusammenhang zwischen Waldresilienz und Sterblichkeit untersuchen.
Die Studie basiert auf Satellitenbilddaten aus mehr als drei Jahrzehnten, die zur Bewertung der Widerstandsfähigkeit von Wäldern verwendet wurden, und aus mehr als zwei Jahrzehnten Bodenbeobachtungen zum Absterben von Waldbäumen in den kontinentalen Vereinigten Staaten.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine hohe Widerstandsfähigkeit des Ökosystems zwar mit geringer Sterblichkeit in östlichen Wäldern korreliert, aber mit hoher Sterblichkeit in westlichen Regionen verbunden ist.
„Es ist ein überraschender Befund. … Es wurde allgemein angenommen, dass eine größere Widerstandsfähigkeit der Wälder auf ein geringeres Sterblichkeitsrisiko hindeutet, aber diese Beziehung wurde bis jetzt noch nicht in einem so großen Maßstab rigoros bewertet“, sagte Xiaonan Tai, Assistenzprofessor für Biologie am New Jersey Institute of Technology und dem korrespondierenden Autor.
Forscher sagen, dass die unerwartete Resilienz-Mortalitäts-Beziehung in den Wäldern im Westen der USA durch regionale Faktoren wie Insektenpopulationsdynamik, Ressourcenkonkurrenz und trockeneres Klima angetrieben werden könnte, die eine langfristige Akklimatisierung von Pflanzenmerkmalen für Dürreresistenz gegenüber Widerstandsfähigkeit gegen extreme Klimaereignisse bevorzugen.
Die Ergebnisse haben laut den Autoren des Papiers Auswirkungen auf zukünftige Vorhersagen von Waldsterblichkeitsereignissen als Reaktion auf den Klimawandel.
„Angesichts der zunehmenden Fülle von Satellitenfernerkundungsdaten und satellitengestützten Diagnosen der Gesundheit und Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen fanden wir es wichtig, diese Diagnosen mit bodengestützten Messungen der Waldgesundheit wie Baumsterblichkeitsraten zu vergleichen“, sagte Anna Trugman, Co -Autor der Studie und Assistenzprofessor an der Abteilung für Geographie der University of California, Santa Barbara. „Diese Studie weist auf die Notwendigkeit zukünftiger Forschung hin, um eine Lücke zwischen Satellitendaten und Messungen zu schließen, die Forscher am Boden durchführen können, wie z. B. die Baumsterblichkeit.“
„Es ist wirklich klar, dass wir nicht erwarten können, dass Fernerkundungsschätzungen zur Resilienz die Sterblichkeit vorhersagen, was in vielen Studien angenommen wurde“, fügte William Anderegg, Co-Autor und außerordentlicher Professor und Direktor des Wilkes Center for Climate Science and hinzu Politik an der University of Utah. „Es ist eine sehr wichtige Botschaft für das Feld zu hören.“
In ihrer Studie kombinierte das Team zweiwöchentliche Zeitreihen von Satellitenbildern und Klimadaten von 1982 bis 2010, um die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen abzuleiten, wobei Vegetationsmetriken wie der Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) verwendet wurden, die Schlüsselindikatoren für Vegetationsgrün und Biomasse sind.
„Diese riesigen Datensätze zeigen uns, dass die Widerstandsfähigkeit in Wäldern mit feuchterem Klima mit dichteren Bäumen sowohl für östliche als auch für westliche Wälder durchweg höher ist“, erklärte Tai. „Dies unterstützt frühere Forschungsergebnisse, die darauf hindeuten, dass Wälder in feuchteren Klimazonen tendenziell widerstandsfähiger sind, da die Wasserverfügbarkeit zunimmt, was die Erholung nach einer Störung des Ökosystems unterstützen könnte.“
Das Team verglich die Resilienzdaten mit über 1,5 Millionen Bodenvermessungen von Baumtodbeobachtungen aus der US Forest Inventory Analysis (FIA) und hob Fälle von Waldsterben hervor, die durch extreme Klimaveränderungen oder andere ökologische Faktoren wie Insektenbefall verursacht wurden.
Während die Studie die höchsten Sterblichkeitsraten der letzten Jahrzehnte in den Bundesstaaten Colorado, Montana, Utah, Kalifornien und Texas anzeigt, sagt Tai, dass die westlichen US-Wälder in kälteren und feuchteren Höhen – wie z Beispiel – sind näher am Wendepunkt für die Baumsterblichkeit.
„Diese Bedingungen unterstützen große Populationen von Borkenkäfern und anderen schädlichen Insekten[s]was sie viel anfälliger für größere Ausbrüche macht, die unserer Meinung nach ein Hauptgrund für das Absterben von Bäumen sind“, sagte Tai.
„Ein weiterer Faktor, von dem wir glauben, dass er eine Rolle spielt, ist der Wettbewerb um Ressourcen. … Im Gegensatz zu Wäldern in anhaltend trockeneren westlichen Klimazonen, die sich über eine sehr lange Zeit an raue Bedingungen angepasst haben, kann der Wettbewerb um Wasser für dichtere Wälder im Westen, die plötzliche Klimaänderungen erleben, zu hart sein Dürrebedingungen vorantreiben“, fuhr Tai fort.
Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass satellitengestützte Resilienzmetriken für Klimawissenschaftler immer noch nützlich sein können, um die Waldsterblichkeit für bis zu zehn Jahre im Voraus für östliche US-Regionen vorherzusagen, in denen die positive Resilienz-Mortalitäts-Korrelation gilt.
Laut Tai erfordern die neuen Ergebnisse jedoch auch eine Neubewertung groß angelegter Vorhersagen darüber, wie sich der Klimawandel globaler auf die Wälder auswirkt, die zunehmend auf satellitengenerierte Resilienzkarten als Stellvertreter für das Schicksal der Wälder angewiesen sind.
„Das Fazit ist, dass diese Schlüsselbeziehung für die Untersuchung der Waldgesundheit komplexer ist als gedacht. Daher erfordert die Bewertung der Reaktion dieser Ökosysteme auf den Klimawandel in Zukunft mehr Nuancen“, sagte Tai.
Mehr Informationen:
Xiaonan Tai et al., Verknüpfung der durch Fernerkundung erfassten Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen mit der Waldsterblichkeit in den kontinentalen Vereinigten Staaten, Biologie des globalen Wandels (2022). DOI: 10.1111/gcb.16529