Ihmisten vaikutus metsiin menneisyydessä, nykyisyydessä ja tulevaisuudessa

Kolmen tuoreen tutkimuksen mukaan ihmiskunnan toimet näkyvät metsissä menneisyydessä, nykyisyydessä ja tulevaisuudessa. Menneisyydessä ihmisten harrastama metsien polttaminen on saattanut muuttaa Kanadan metsät normaalia mäntyvaltaisemmiksi. Nykyään ihmisten harrastama metsien kaato näyttäisi pienentävän Yhdysvaltojen metsien hiilinielua. Tulevaisuudessa ihmisen aiheuttama ilmaston lämpeneminen saattaa muuttaa Siperian metsissä kasvavaa lajistoa niin, että metsät imevät itseensä enemmän lämpöä auringonvalosta, mikä puolestaan voimistaa ilmaston lämpenemistä.

Metsillä on voimakas vaikutus ilmastoon, koska ne ovat osa maapallon hiilen kiertoa ja vaikuttavat maapallon heijastuskykyyn. Kolmessa uudessa tutkimuksessa on selvitetty pohjoisten metsien muutoksia. Schweger ja muut tutkivat Luoteis-Kanadan metsien muutoksia viimeisen kolmen miljoonan vuoden aikana. Zheng ja muut tutkivat viimeaikaisia muutoksia Yhdysvaltojen metsien hiilinielussa. Shuman ja muut taas tutkivat Siperian metsien tulevia muutoksia ilmaston lämmetessä.

Muutoksia metsiä polttamalla

Schweger ja muut tutkivat sedimenteistä löytynyttä kasvien siitepölyä yhdeltätoista paikalta Yukonin keski- ja pohjoisosissa. Vanhimmat siitepölykerääntymät olivat plioseenin keskivaiheilla (noin kolme miljoonaa vuotta sitten) kasvaneista mänty- (Pinus) ja kuusivaltaisista (Picea) metsistä. Noin kolme miljoonaa vuotta sitten seudulla esiintyi runsaasti heinälajeja (Poaceae) ja myös ikiroudan esiintymisestä on todisteita. Nämä viittaavat siihen, että tuolloin seutu oli melko avointa metsää. Tuolloin männyt esiintyivät runsaana, mutta ne alkoivat vähentyä noin 2,6 miljoonaa vuotta sitten. Sen jälkeen kuuset ovat olleet seudun valtalajeina. Myös lepät (Alnus) ovat olleet runsaita ja pihtoja (Abies) on myös esiintynyt jonkin verran.

Holoseeniin, eli nykyiseen interglasiaaliin (laajojen jäätiköitymisten väliseen aikaan), verrattuna aikaisempien interglasiaalien aikana pihdat esiintyivät huomattavasti laajemmalla alueella. Niitä esiintyi 500 kilometriä nykyistä pohjoisempana. Mäntyä seudulla esiintyi aikaisempien interglasiaalien aikana hyvin vähän. Nykyään mäntyä esiintyy Yukonin etelä- ja keskiosissa.

Nykyisen interglasiaalin aikainen vähän pihtaa ja paljon mäntyä sisältävä metsätyyppi on hyvin poikkeuksellinen aikaisempiin interglasiaaleihin verrattuna. Mahdollisia syitä tähän poikkeuksellisuuteen ovat erilainen ilmasto, soistuminen, suurten kasveja syövien eläinlajien esiintyminen ja metsäpalojen määrä. Metsien poltto ihmisten toimesta on holoseenin erikoisuus muihin interglasiaaleihin verrattuna. Jos se osoittautuu tärkeäksi tekijäksi tässä tapauksessa, se hämärtäisi käsitystämme koskemattomista pohjoisista erämaista.

Muutoksia metsiä kaatamalla

Zheng ja muut ovat tutkineet Yhdysvaltojen metsien pinta-alaa ja hiilinielun suuruuden muutoksia vuodesta 1992 vuoteen 2001. Tutkimuksessa käytettiin satelliittimittauksiin perustuvia maastotyyppikarttoja, metsäpalohavaintoja ja Yhdysvaltojen metsäviranomaisten tietoja metsien kasvusta sekä kaadosta.

Tutkimuksen yhdeksän vuoden aikana ihmisten toimien ja luonnollisten häiriöiden alaisena olevien metsäalueiden hiilinielu pieneni 36 prosenttia verrattuna häiritsemättömiin metsäalueisiin. Häiriöistä merkittävimmät olivat metsien kaato (jonka vaikutus oli 63 prosenttia muutoksesta), metsien maastotyypin muutos (vaikutus 33 prosenttia) ja metsäpalot (vaikutus 4 prosenttia).

Tutkimuksen aikana Yhdysvaltojen metsät varastoivat hiiltä (eli toimivat hiilinieluna) noin 1,6 petagrammaa (1 petagramma on 1015 grammaa eli tuhat miljardia kilogrammaa), eli noin 0,18 petagrammaa joka vuosi. Hiilinielun suuruudessa oli kuitenkin suuria alueellisia eroja. Yhdysvaltojen eteläosien metsät toimivat pienenä hiilen lähteenä, kun taas Yhdysvaltojen luoteisosien metsät toimivat voimakkaana hiilinieluna. Tutkimuksessa saadut tulokset sopivat melko hyvin yhteen aikaisempien tutkimuksien tuloksien kanssa.

Muutoksia ilmastoa lämmittämällä

Shuman ja muut tutkivat, miten lämpenevä ilmasto muuttaa Siperian metsien valtalajistoa ja miten metsien muutos puolestaan vaikuttaa ilmastoon. Tutkimuksessa käytettiin FAREAST-kasvillisuusmallia simuloimaan Siperian metsälajiston muutoksia lämpötilan ja sadannan muuttuessa.

Tuloksien perusteella nykyinen lehtikuusivaltainen (Larix) metsä muuttuu tulevaisuudessa ikivihreiden havupuulajien hallitsemaksi. Lehtikuuset pudottavat syksyllä neulasmaiset lehtensä, minkä takia lehtikuusimetsän heijastuskyky on suurempi kuin ikivihreitä havupuita kasvavalla metsällä. Tämä muutos aiheuttaisi siis metsän heijastuskyvyn pienenemisen. Silloin alueelle imeytyy enemmän auringonsäteilyä, millä on lämmittävä vaikutus. Tässä tapauksessa metsien muutos siis voimistaisi ilmaston lämpenemistä. Simulaatioissa muutos tapahtui voimakkaimmin vähäisen diversiteetin alueilla. Poikkeuksena oli Amurin alue, jossa muutosta ei tapahtunut lainkaan. Euroopanlehtikuusi (Larix decidua) on sopeutunut lämpimään ilmastoon ja voisi auttaa vähentämään muutosta ikivihreäksi metsäksi. Euroopanlehtikuusen sisällyttäminen mallisimulaatioihin esti muutoksen vähäisen monimuotoisuuden alueilla.

Tutkimuksessa arvioitiin heijastuskyvyn pieneneminen metsien muuttuessa lehtikuusivaltaisista ikivihreiden havupuulajien hallitsemaksi. Arvioinnissa käytettiin nykyisiä satelliiteista mitattuja heijastuskyvyn arvoja. Etelä-Siperian vähäisen monimuotoisuuden alueilla metsätyypin muutos aiheuttaisi paikallisen lämmittävän säteilypakotteen, joka olisi suuruudeltaan noin 5,1 wattia per neliömetri. Tämä lämmitysvaikutus voimistaisi alueelle ennustettua ilmastonmuutoksen aiheuttamaa lämpenemistä.

Lähteet:

Charles Schweger, Duane Froese, James M. White, and John A. Westgate, Pre-glacial and interglacial pollen records over the last 3 Ma from northwest Canada: Why do Holocene forests differ from those of previous interglaciations?, 2011, Quaternary Science Reviews, doi:10.1016/j.quascirev.2011.01.020. [tiivistelmä]

Daolan Zheng, Linda S Heath, Mark J Ducey and James E Smith, Carbon changes in conterminous US forests associated with growth and major disturbances: 1992–2001, 2011 Environ. Res. Lett. 6 014012. [tiivistelmä]

Jacquelyn Kremper Shuman, Herman Henry Shugart, Thomas Liam O’Halloran, Sensitivity of Siberian Larch forests to climate change, Global Change Biology, 2011, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02417.x. [tiivistelmä]

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: