Divergent biodiversity–carbon relationships across vertically distributed forest biomes on the Tibetan Plateau

Bossen worden vaak gezien als de longen van de planeet, die koolstofdioxide opnemen en opslaan in hout en bladeren. Decennialang hebben ecologen een eenvoudige maar diepgaande vraag besproken: maakt het hebben van meer verschillende soorten bomen een bos beter in deze taak? Het heersende idee, bekend als de biodiversiteit-ecosysteemfunctierelatie, suggereert dat een diverse mix van soorten werkt als een goed geoliede machine, waarbij elke boom een unieke rol vervult en hulpbronnen zoals zonlicht en water op een manier gebruikt die de groei van de hele groep stimuleert. De natuur is echter zelden statisch. Bossen veranderen naarmate ze ouder worden, groeien hoger, dichter en complexer. Een cruciaal mysterie is gebleven: blijft het voordeel van het hebben van veel boomsoorten gelijk naarmate een bos rijpt, of verschuift, verzwakt of verdwijnt het zelfs naarmate de bomen oud worden? Het begrijpen hiervan is essentieel omdat bossen ons krachtigste natuurlijke instrument zijn om klimaatverandering te vertragen, en we moeten weten of het planten van een mix van soorten een strategie is die voor altijd rendeert of slechts voor even.

Een team onderzoekers zette zich in om dit puzzelstuk op te lossen door te kijken naar de echte, levende bossen van het Tibetaans Plateau. In plaats van één klein perceel of een jong bos te bestuderen, analyseerden zij gegevens van 1.248 bospercelen die een enorme reeks hoogtes beslaan, van warme laaglanden tot koude hooglanden. Deze percelen bevatten bijna 120.000 bomen en werden gemonitord tijdens acht verschillende tellingen tussen 1979 en 2017. Dit langetermijnperspectief stelde hen in staat om te zien hoe de relatie tussen boomdiversiteit en koolstofopslag veranderde terwijl de bossen groeiden van jonge zaailingen tot volwassen reuzen. Ze concentreerden zich op vier verschillende typen bossen die op verschillende hoogtes voorkomen: gemengde bossen van groenblijvende en loofbomen, pure loofbossen, gemengde bossen van naald- en loofbomen, en pure naaldbossen.

De onderzoekers ontdekten dat als je naar alle bossen samen kijdt, het antwoord eenvoudig lijkt te zijn: meer boomsoorten betekenen over het algemeen meer opgeslagen koolstof. Dit bevestigt het klassieke idee dat diversiteit helpt. Echter, wanneer zij inzoomden om te zien hoe dit proces zich over de tijd en over verschillende soorten bossen heen afspeelde, werd het verhaal veel complexer. Het positieve effect van diversiteit was geen constante, onveranderlijke kracht. In plaats daarvan volgde het zeer verschillende paden, afhankelijk van het type bos en hoe oud het was. In sommige bossen vervaagde het voordeel van diversiteit naarmate de bomen ouder werden. In andere groeide het sterker aan voordat het afvlakte. In een paar gevallen keerde de relatie zelfs om, waarbij het hebben van meer soorten in de oudste bestanden juist correleerde met minder koolstofopslag.

Het type bos deed er enorm toe. In bossen die gedomineerd worden door loofbomen (die in de winter hun bladeren verliezen), was de boost van diversiteit sterk toen het bos jong was, maar vervaagde deze snel. Naarmate deze bossen een leeftijd van ongeveer 100 jaar naderden, verdween het voordeel van het hebben van veel soorten en werd het zelfs negatief. De onderzoekers suggereren dat dit gebeurt omdat deze snelgroeiende bomen snel de ruimte opvullen, waardoor ze elkaar verdringen en fel met elkaar concurreren om licht. Zodra het bladerdak sluit, helpt het toevoegen van meer soorten het bos niet meer om groter te groeien; in plaats daarvan vechten de bomen simpelweg om dezelfde beperkte hulpbronnen. In contrast hiermee vertoonden naaldbossen een ander patroon. Hun diversiteitsvoordelen bereikten een piek rond de 100 jaar leeftijd voordat ze langzaam afnamen, maar ze werden nooit negatief. Deze bossen, vaak gedomineerd door langzamer groeiende coniferen, behielden een stabielere relatie tussen diversiteit en koolstofopslag gedurende een langere tijd.

De meest stabiele resultaten kwamen voort uit gemengde bossen die naald- en loofbomen combineerden. In deze bestanden bleef het positieve effect van diversiteit consistent en sterk gedurende de gehele levensloop van het bos, van jonge zaailingen tot oude reuzen. De onderzoekers geloven dat dit komt doordat de verschillende soorten bomen op een manier samenvallen die concurrentie vermindert. De naaldbomen en de loofbomen hebben verschillende vormen en groeipatronen, waardoor ze ruimte en licht efficiënter samen kunnen gebruiken dan zij alleen zouden kunnen. Deze structurele harmonie stelde het bos in staat om de beloningen van diversiteit te blijven oogsten, zelfs naarmate het ouder werd.

De studie onthult dat het geheim van waarom diversiteit een bos helpt of schaadt, ligt in hoe het bos zijn structuur opbouwt. Naarmate bomen groeien, veranderen ze de omgeving om zich heen. In bossen waar de bomen snel groeien en de ruimte snel opvullen zonder veel variatie in vorm en grootte te creëren, verdwijnt het voordeel van diversiteit. De concurrentie tussen bomen wordt zo intens dat de unieke voordelen van diversiteit verloren gaan. Maar in bossen waar de structuur geleidelijk ontwikkelt en een complexe, gelaagde omgeving creëert, kunnen de voordelen van diversiteit veel langer standhouden. De onderzoekers vonden dat wanneer een bos een complexe structuur ontwikkelt — waarbij bomen van verschillende hoogtes en vormen een rijke, driedimensionale habitat creëren — de positieve effecten van diversiteit worden gehandhaafd. Deze complexiteit zorgt ervoor dat verschillende soorten naast elkaar kunnen bestaan zonder te vechten om dezelfde plek, waardoor het bos productief en rijk aan koolstof blijft voor eeuwen.

Dit werk verandert hoe we over bossen en klimaatverandering moeten denken. Het suggereert dat de regel "meer diversiteit is altijd beter" te simpel is. De waarde van een divers bos hangt af van wat voor soort bomen er zijn en hoe het bos groeit. Een bos van snelgroeiende loofbomen kan een grote boost krijgen van diversiteit wanneer het jong is, maar die boost kan verdwijnen naarmate het bos volwassen wordt. Een gemengd bos van verschillende boomtypes kan echter die boost voor een zeer lange tijd behouden. De bevindingen impliceren dat om koolstofopslag te maximaliseren, we niet zomaar een mix van bomen kunnen planten; we moeten overwegen hoe die bomen met elkaar zullen interageren naarmate ze groeien en hoe hun fysieke structuur zal evolueren. Het bos is niet een statische collectie bomen, maar een dynamisch systeem waarbij de ordening van takken en bladeren bepaalt of diversiteit het bos helpt of belemmert in zijn vermogen om klimaatverandering te bestrijden.

De onderzoekers merkten zorgvuldig op dat hun bevindingen afkomstig zijn van natuurlijke bossen op het Tibetaans Plateau, die specifieke klimaten en boomsoorten hebben. Hoewel de patronen die zij vonden een krachtige nieuwe manier bieden om bosgroei te begrijpen, erkennen zij ook dat andere factoren, zoals bodemomstandigheden en menselijke verstoring, een rol spelen. Zij hebben niet de snelheid gemeten waarmee koolstof aan het bos wordt toegevoegd, maar eerder de totale hoeveelheid die op elk gegeven moment is opgeslagen. Ondanks deze beperkingen biedt de studie een helder, op bewijs gebaseerd kader voor het begrijpen van waarom bossen verschillend reageren. Het gaat verder dan de eenvoudige vraag of diversiteit helpt, om het complexere antwoord te geven op de vraag wanneer, waar en waarom het helpt. Door het aantal boomsoorten te koppelen aan de fysieke structuur van het bos, biedt de studie een routekaart voor het voorspellen van hoe bossen in de toekomst koolstof zullen opslaan, waarbij zij suggereren dat de sleutel tot een koolstofrijk bos ligt in het bevorderen van een complexe, gelaagde structuur die het verschillende soorten toestaat om gedurende lange tijd samen te gedijen.