När man pratar om viktiga ekosystem, tropiska skogar är överst på listan. Trots allt, hälften av kolet som lagras i all jordens vegetation finns i dessa ekosystem. Avskogning har en motsvarande dödlig effekt. Forskare uppskattar att detta släpper ut 1000 miljoner ton kol varje år, som, i form av växthusgaser, driver upp globala temperaturer. Det är inte allt, dock, avslöjar en ny studie från Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ) och University of Maryland. Ett team av forskare har upptäckt att fragmentering av tidigare sammanhängande skogsområden leder till att koldioxidutsläppen ökar med ytterligare en tredjedel. Forskare betonar i den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation att denna tidigare försummade effekt bör beaktas i framtida IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) rapporter.

Mil på mil av ogenomtränglig grön. När forskare reste genom de tropiska regnskogarna i Sydamerika, Asien eller Afrika i århundraden som gått, att bara ta sig fram var en utmaning i sig. Floder var ofta de enda transportförbindelserna, vägar var uteslutet på många håll. Det fanns också enorma områden där människor ännu inte hade satt sina spår:inga bosättningar eller jordbruksmark, ingen avskogning eller plantager i miles runt.

Bilden har förändrats sedan dess, fastän. Mänsklig aktivitet har klippt gläntor och stigar genom de en gång sammanhängande tropiska skogarna. Men hur långt framskriden är denna fragmentering? Och vilka är konsekvenserna för kolets kretslopp och därmed för det globala klimatet? Dessa frågor utforskades av teamet som leds av UFZ-forskarna Prof. Andreas Huth och Dr. Rico Fischer i en ny studie som härrör från Helmholtz Alliance "Remote Sensing and Earth System Dynamics".

"Vi har länge vetat att inte bara en fullständig förlust av regnskog kan förvärra klimatförändringarna, " förklarar Andreas Huth. Att fragmentera ett större skogsområde till flera mindre påverkar också kolbalansen. Amerikanska forskare undersökte denna effekt mot slutet av 1990-talet i ett storskaligt experiment på skogsmark i närheten av den brasilianska staden Manaus. De slog fast att läget är en avgörande faktor för den förväntade livslängden för träden i det området:medan cirka två procent av alla träd i det inre av en ostörd tropisk skog dör varje år, siffran är ungefär det dubbla för dem vid kanten.

Detta beror på att växtligheten vid kanterna är utsatt för ett ogynnsamt mikroklimat:direkt solstrålning, högre vindhastigheter och lägre luftfuktighet gör att dessa områden torkar ut lättare, även i de fuktiga tropikerna. "Stora träd lider mest av denna utveckling, eftersom de är beroende av en god tillgång på vatten, " förklarar Andreas Huth. Typiskt, denna negativa påverkan sträcker sig några hundra meter in i skogen.

Det innebär att större mängder kol frigörs (i form av växthusgasen koldioxid) från dessa områden än från skogens ostörda inre. Detta beror på att för det första, mikroorganismerna som bryter ner döda träd producerar stora mängder CO2, och för det andra, det finns mindre vegetation kvar som kan ta bort växthusgasen från luften genom att fånga upp kolet i löv, stammar och rötter som en del av dess tillväxtcykel.

Men hur mycket kol släpps ut i utkanterna av de tropiska skogarna världen över? Spelar det faktiskt någon roll i kolets kretslopp och därmed för klimatets utveckling?

"För att ta reda på det, vi kombinerade resultaten av skogsmarksexperimenten med information från fjärranalys och skogsmodellering, " säger Rico Fischer. Den avgörande frågan i detta avseende var hur många ytterligare skogsbryn människor har skapat. Forskarna hade undersökt denna fråga en gång tidigare i en tidigare studie som rör Sydamerika, men den här gången var tanken att ta itu med de tropiska skogarna världen över.

En översikt över sådana enorma områden kan bara fås med hjälp av satellitbilder. Forskare har redan använt dessa för att förbereda kartor med en hög upplösning på 30 meter, tillräckligt för att visa skogstäckningen i hela tropikerna. Det går att räkna exakt hur många skogsbitar det finns i varje region på dessa kartor. Och det går att mäta vilken storlek de är och hur långa deras kanter är.

Detta skulle ha varit alldeles för tidskrävande för hand, dock. "Vi kunde inte distribuera de vanliga datorprogrammen utformade för att analysera landskap, antingen, "Andreas Huth rapporterar. De blev helt enkelt överväldigade av de enorma mängderna av data." Vi kämpade med denna fråga länge, " minns forskaren. I slutet av dagen, han och hans kollegor hade inget annat val än att utveckla sin egen programvara som kunde utforska skogsfragment i tropikerna.

När programvaran äntligen togs i bruk efter 18 månaders arbete, det gav imponerande resultat inom några timmar. Enligt dessa fynd, 19 procent av alla världens tropiska skogar ligger nu inte mer än hundra meter från skogsbrynet. "Denna allvarliga nivå av fragmentering beror helt klart på mänsklig aktivitet, " säger Rico Fischer. Detta avslöjades när forskarna slog ihop sina skogstäckningskartor med andra kartor som visar olika typer av vegetation. Detta gjorde det möjligt att skilja mellan naturliga övergångar som de mellan skog och savann och konstgjorda sådana som de. mellan skog och jordbruksmark. människor är, ur ett globalt perspektiv, ansvarig för 84 procent av den totala mängden tropisk skogfragmentering, även om bilden varierar något från kontinent till kontinent. "Detta gäller historiskt bruk", Andreas Huth förklarar. Till exempel, särskilt stora mängder skog förvandlas till jordbruksmark i Sydamerika. I kontrast, det finns fler trädarter som växer i skogarna i Sydostasien och Afrika som själva är av ekonomiskt intresse, vilket gör att avskogningen i dessa områden är särskilt skadlig. De olika typerna av användning, dock, leda till olika mönster av fragmentering. Till exempel, Sydamerika har inte bara det största området som täcks av tropiska skogar utan, motsvarande, även de största kantområdena. Kanternas andel av det totala skogsområdet är särskilt stor i Afrika, dock.

Jordens tropiska skogar har hittills brutits ner i totalt cirka 50 miljoner fragment. Och varenda en av dem har undersökts av den nya specialmjukvaran. Det avslöjades att den totala längden på kanterna på de tropiska skogarna nu uppgår till nästan 50 miljoner kilometer - det är ungefär en tredjedel av avståndet mellan jorden och solen.

Använda fältdata och datormodeller, det var då möjligt att beräkna volymen av koldioxidutsläpp längs dessa skogsgränser. Enligt dessa beräkningar, fragmentering av de tropiska skogarna leder till att cirka 0,34 gigaton extra kol släpps ut varje år. För att exakt kunna uppskatta detta belopp, man bör vara medveten om att röjningen av tropiska skogar ger upphov till koldioxidutsläpp på cirka ett gigaton (1000 miljoner ton) varje år. Fragmentering av de återstående skogarna ökar därför denna mängd med cirka en tredjedel.

"Fragmentering spelar därför en viktig roll i den globala kolcykeln, " säger Andreas Huth för att sammanfatta. "Trots detta faktum, denna effekt har inte alls tagits i beaktande i IPCC-rapporterna hittills". Forskarna hoppas att detta kommer att förändras i framtiden. När det gäller tropiska skogar, det verkar som, ännu mer känslighet krävs än vad som tidigare antagits. För att uppnå ett effektivt klimatskydd, det kommer att bli nödvändigt att sluta hugga skogarna i allt mindre fragment. Det räcker inte enbart att förhindra avskogning.