Trjárætur í fjallahlíðum tempra hitasveiflur á jörðinni

Íslensk eldfjallajörð ýtir undir kolefnisbindingu

Vísindamenn hafa nú komist að betri vitneskju um hvernig trjárætur í fjallaskógum heimskringlunnar virðast geta haft áhrif á hitastigið á jörðinni til lengri tíma litið. Hópur vísindafólks frá háskólunum í Oxford og Sheffield á Englandi hefur komist að því að hitastig hefur áhrif á hversu þykkt lag er í skóginum af föllnu laufi og öðrum rotnandi leifum, hversu þykkur jarðvegurinn er og sömuleiðis á það hversu hratt rótarkerfi trjánna vex.

Þegar hlýtt er á jörðinni er jarðvegur þynnri og þá er líklegra að fíngerðustu rætur trjánna nái að teygja sig niður í bergefnin undir moldarlaginu og taka upp efni sem nýtast til að binda koltvísýring úr andrúmsloftinu. Með öðrum orðum flýta trjáræturnar fyrir veðrun þessara efna úr berglögum og það leiðir til þess að meiri koltvísýringur er tekinn úr andrúmsloftinu en ella væri og bundinn í trjáviði og jarðvegi. Það stuðlar að því að hitastig lækkar á jörðinni eða í það minnsta að hitasveifla verður minni en annars væri. Vísindafólkið setur þetta fram sem svo að ef tilgátan er rétt hafi vistkerfi í fjöllum jarðarinnar gegnt hlutverki termóstats eða hitastillis á jörðinni í milljónir ára og gert sitt til að koma í veg fyrir hamfarir af völdum of mikillar hlýnunar eða kólnunar í lofthjúpi jarðar.

Rannsóknir í Perú

Grein um þetta efni hefur verið birt á vefnum í tímaritinu Geophysical Research Letters. Þar skrifar rannsóknarhópurinn um rannsóknir sínar í hitabeltisregnskógum í Perú. Þar voru trjárætur mældar á mismunandi stöðum í mismunandi hæð yfir sjávarmáli, allt frá heitum láglendissvæðum Amazon-skógarins upp í svalari fjallahéruð Andesfjallanna. Vöxtur trjárótanna var mældur á 30 sentímetra dýpi á þriggja mánaða fresti um nokkurra ára bil. Á hverjum mælistað var líka mæld þykkt lauffalls eða lífrænna efna sem lágu ofan á jarðveginum. Þessar upplýsingar voru svo keyrðar saman við veðurfarsgögn sem sýndu mánaðarlegan hita, raka, úrkomu og jarðvegsraka. Tilgangurinn var að reikna út líklegt niðurbrotsferli basalts og graníts sem er að finna í fjöllum Perús.

Með þessu reiknilíkani gat vísindafólkið skalað upp niðurstöðurnar til að áætla áhrif skóglendis í fjöllum um allan heim á hitafarið á jörðinni. Síðan var reiknað út hversu mikið magn koltvísýrings mætti ætla að fjallaskógarnir drægju úr lofthjúpnum með veðrun bergefna þegar mjög heitt væri á jörðinni.  Litið var allt aftur til eldsumbrota á Indlandi fyrir 65 milljónum ára og jarðsagan skoðuð síðan. Reiknilíkanið gerði kleift að reikna út veðrunarferlið og kolefnisbúskap lofthjúpsins eftir að kólnaði á jörðinni fyrir 45 milljónum ára. Þá voru risafjallgarðar eins og Andesfjöll og Himalajafjöll teknir að myndast.

Eldfjallajarðvegur öflugur

Í grein vísindafólksins er sett fram sú tilgáta að fjalllendi kunni að gegna sérlega mikilvægu hlutverki í því að ná kolefni úr andrúmsloftinu vegna þess að gróðurinn þar hafi mikinn og greiðan aðgang að gosbergi eða gosefnum sem veðrast hratt og gefa frá sér sameindir sem ýta undir bindingu koltvísýrings.

Vísindamaðurinn sem fór fyrir rannsóknarhópnum heitir Chris Doughty og starfar við jarðfræði- og umhverfisdeild Oxford-háskóla. Hann segir að þarna sé á ferðinni einfalt ferli sem drifið sé áfram af vexti trjárótanna og niðurbroti lífrænna efna. Samt sem áður geti þetta einfalda ferli haft teljandi áhrif á langtíma hitasveiflur á jörðinni. Það verki þá eins og sjálfvirkur ofnkrani, dragi meiri koltvísýring úr lofthjúpnum þegar heitt er en minni þegar kalt er.

Það hafi vissulega gerst nokkrum sinnum á undanförnum 65 milljónum ára að meðalhiti á jörðinni hafi hækkað mjög eða lækkað. Gróður um alla jörðina bindur kolefni og temprar þannig hitann jafnt og þétt en vel geti verið að skógar á fjalllendum svæðum jarðarinnar hafi gert að verkum að þegar hitasveiflur urðu hafi þær orðið minni en ella hefði verið vegna þessara eiginleika fjallaskóganna. Með öðrum orðum sé hugsanlegt að fjallaskógarnir hafi komið í veg fyrir að hitastig yrði annað hvort svo kalt eða heitt að það ylli kollsteypum í vistkerfum jarðarinnar.

Sama sagan á Íslandi

Af þessari rannsókn má álykta að þetta sama hljóti að eiga við um íslenska skóga í fjalllendi, ekki síst vegna þess að landið er eldfjallaeyja og jarðvegurinn eftir því. Eldfjallajörðin íslenska ýti því undir kolefnisbindingu, sérstaklega þegar hitastig er á uppleið á jörðinni. Það er því öllum jarðarbúum í hag að skógur sé ræktaður í fjallahlíðum á Íslandi. Aðalsteinn Sigurgeirsson, skógrfræðingur og forstöðumaður Rannsóknastöðvar Skógræktar á Mógilsá, segir svo einmitt vera. Samkvæmt rannsóknum eigi það sama sér stað á Íslandi, enda bergrunnurinn basalt, eins og Sigurður Steinþórsson, prófessor í jarðfræði við HÍ, skrifar á Vísindavefinn í svari við spurningunni: „Hvernig lýsir frost- og efnaveðrun sér á Íslandi?“

„Hér berst magnesín, bíkarbónat og kísill til sjávar, magnesínið binst í steindir á hafsbotninum, bíkarbónatið í kalkskeljum og kísillinn í kísilþörungum. Mælingar á magni uppleystra efna sem berast til sjávar með íslenskum straumvötnum sýna að gróið land, og einkum skógi vaxið, margfalda hraða efnaveðrunar, m.a. þannig að rætur trjánna „dæla“ CO2 niður í jarðveginn. Í grein um áhrif gróðurs á efnaveðrun í Skorradal (Moulton, West & Berner (2000). American Journal of Science 300, bls. 539-570) kemur fram að Ca og Mg losnar fjórum sínum hraðar úr berginu á skógi vöxnu svæði en á berangri. Upplausn steindarinnar plagíóklass (CaAl2Si2O8) tvöfaldaðist og pýroxens (CaMgSi2O6) tífaldaðist.“

Grein vísindafólksins má finna hér fyrir þau sem hafa aðgang

Vefsíðan phys.org fjallar um málið hér

Svar Sigurðar Steinþórssonar jarðfræðiprófessors á Vísindavef Háskóla Íslands

Texti: Pétur Halldórsson
Mynd: Wikimedia Commons/Corey Spruit