En studie utförd under en period av 14 år i den brasilianska savannliknande biomen visar att dess typiska växtlighet snabbt blir "cerradão" – en skogsformation med dålig biologisk mångfald – samtidigt som motståndet mot torka och skogsbränder försvagas.
Cerrado, Brasiliens savannbiom, förstörs i snabb takt, och otillräcklig hantering av rester förvandlar stora delar av biomen till cerradão, en skogsformation med dålig biologisk mångfald där arter som är typiska för Cerrado blandas med generalistarter som upptar galleriskogen och andra strukturer.
Forskare undrar om områden i cerradão kan bevara den biologiska mångfalden i Cerrado. Om inte kan de utvecklas till en typ av skog med biologisk mångfald som liknar den atlantiska regnskogsbiomen, eller så blir de varken det ena eller det andra.
En långtidsstudie syftade till att hitta svar på dessa frågor genom att undersöka förändringar som inträffar under en 14-årsperiod i ett provområde i cerradão som innehåller 256 tomter i Assis Ecological Station, en bevarandeenhet i delstaten São Paulo.
Studien är publicerad i tidskriften Forest Ecology and Management .
Designad och övervakad av Giselda Durigan, professor vid State University of Campinas Institute of Biology (IB-UNICAMP), var studien en del av Ph.D. forskning av Francisco Ferreira de Miranda Santos, första författare till artikeln. Den sista författaren är Ricardo Ribeiro Rodrigues, professor vid universitetet i São Paulo Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ-USP) och Santos examensrådgivare.
Studieplatsen har varit skyddad från brand i minst 60 år och har därför inte dragit nytta av noggrant hanterade regelbundna bränder med zonindelning och ett roterande brandschema, nu erkänt som den bästa bevarandemetoden för Cerrado.
Trots den långa perioden utan störningar ökade trädbasarealen och de största träden fortsatte att växa, men trädtätheten minskade med tiden. Gemenskapens mångfald ökade något på grund av en liten ökning av artrikedomen.
Durigan betonade det hårda arbete som gjorts av forskarna. "Studier av skogens dynamik tar lång tid som en självklarhet. Förändringar sker långsamt, och det är nödvändigt att vänta tålmodigt på att skogen ska berätta sin egen historia. Utmaningen är att förstå hur förändringar över tid påverkas av extrem värme och kyla, överdrivet eller otillräckligt regn, hårda vindar eller enkel konkurrens mellan träd om ljus, vatten och näringsämnen.
"Förutom tålamod kräver dessa studier också disciplin och hårt arbete för att samla in data vid olika tillfällen, såväl som inspiration och en sund teoretisk grund för att formulera hypoteser och tolka data," sa hon.
Storleken på studieplatsen (över 10 hektar) och antalet identifierade och uppmätta träd (över 20 000) gjorde projektet extremt utmanande. "Varje mätningsaktivitet involverade ett team på fyra som arbetade i ungefär ett år för att mäta alla träd igen, för att ersätta förlorad numrering och att identifiera och markera nya individer, trots regn, taggar, fästingar, gadflies, bältdjurshålor, etc. ," sa hon.
"Santos tillbringade sedan månader framför en dator för att lägga allt detta i sin doktorsexamen i ekologi vid UNICAMP, organisera en gigantisk databas, upptäcka inkonsekvenser, uppdatera artnomenklaturen och jämföra mätningar gjorda vid olika tidpunkter för att spåra historien för varje träd."
Denna redogörelse är intressant eftersom den hjälper till att skingra den falska idén att vetenskapliga framsteg är rätlinjiga. När studier beskrivs i tidskriftsartiklar verkar de enkla, bortsett från de svårigheter som finns i det tekniska språket som används, men det krävs en stor ansträngning för att nå en sådan enkelhet. Durigan berättade hur hon och Santos tillsammans stod inför utmaningen att behöva rätta till fel i koordinaterna för de 256 plotten som gjorde forskningen ännu svårare.
"Det fanns bara en lösning. Vi var tvungna att gå tillbaka till platsen, hitta vissa numrerade träd i den täta undervegetationen, rita deras positioner korrekt och jämföra dem med positionerna på kartan. Så småningom upptäckte vi att felen helt enkelt kunde korrigeras genom att vrida nätverket av koordinater 90 grader moturs sedan föll allt på plats, sa hon.
Som ett resultat av studien upptäckte forskarna att 54 % av träden som identifierades i den första undersökningen hade dött 14 år senare och att cirka 10 000 nya träd hade vuxit till 5 cm i diameter. Även om 14 år kan tyckas vara lång tid för människor, är det en kort period för en så storskalig förändring av vegetationen. Med andra ord kan Cerrado snabbt degenerera till cerradão när processen väl har börjat.
"Det totala antalet träd minskade under perioden. Konkurrensen från stora träd orsakade små träds död. Resultatet av detta "krig" var segern för de största, som fortsatte att växa, samlade biomassa och kol. Antalet praktiskt taget tredubblades under 14-årsperioden, men de största träden i områden med cerradão är inte lika stora som träden i tropisk skog, de överstiger sällan 30 cm i diameter, säger Durigan.
Studien avslöjade förändringar inte bara i strukturen på platsen utan också i dess artsammansättning, tillade hon. Skogsarter och generalister som tolererar skugga fortsatte att blomstra, medan arter som är typiska för Cerrado inte kunde få tillräckligt med solljus och försvann.
"De få träd av Cerrado-typ som fortfarande lever har inga ättlingar eftersom de inte gror eller ens överlever i skuggan. Många ikoniska arter försvinner, från Souari-nöten [Caryocar brasiliense] och Pequi till Mangaba [Hancornia speciosa], Curriola [Pouteria ramiflora], Barbatimão [Stryphnodendron adstringens] och Paineirinha [Eriotheca gracilipes]," sa hon.
Vilken betydelse har dessa förändringar ur bevarandesynpunkt? "För det första kan vi inte förvänta oss att det här området kommer att bidra till bevarandet av floran i Cerrado. Cerradão är en skog med stängd baldakin, och all den skuggan är en fientlig miljö för biomens typiska arter.
"Även om artrikedomen ökade med 10 %, var förlusterna av träd av Cerrado-typ dramatiska och oåterkalleliga. För det andra är den kontinuerliga ackumuleringen av biomassa i en region med djup sandig jord som inte kan behålla fukt, alarmerande", sade hon.
Områden med cerradão är därför mer benägna att kollapsa under långa torka än öppna områden i Cerrado. I en tid av global klimatkris är extrema händelser allt vanligare. Ju större trädbiomassan är, desto mer regn fångas upp av trädkronorna och desto mer vatten förbrukas av träden.
Om mindre vatten fångas upp och mer förbrukas kommer det lagrade vattnet att ta slut snabbare. Även om en torka på fem månader inte påverkar träd i öppna områden, kan den leda till många träddödsfall i områden med cerradão.
"Om klimatförändringarna i regionen ledde till en ökning av och bättre fördelning av nederbörden, skulle denna nya skog vara kompatibel med lokala miljöförhållanden, men de rekordtemperaturer som registrerats där tvingar träden att konsumera mer och mer vatten när nederbörden minskar, så kollaps är allt mer sannolikt.
"Om många träd dör återgår kolet som lagras i dem till atmosfären, och stora mängder dött timmer ökar sannolikheten för katastrofala bränder. Till skillnad från typisk Cerrado-vegetation är cerradão inte anpassad till brand. Om den brinner under extrema förhållanden, är den börjar fungera som förstörd skog," sa Durigan.
Rodrigues lade till andra detaljer. "Artikeln återspeglar de ansträngande personliga ansträngningarna från doktorand Santos, vars karriär som vetenskapsman den befäster, och är den första som beskriver dynamiken i ett permanent område på mer än 10 hektar av kontinuerlig cerradão i delstaten São Paulo, med överraskande data om hastigheten, intensiteten och riktningen av förändringar i sammansättningen av trädslag under en ganska lång period", sa han.
"Det är ett stort bidrag som stöder god offentlig politik för bevarande och återställande av biologisk mångfald i klimatförändringens utmanande sammanhang."
Studien bekräftade en hypotes som togs upp för en tid sedan av forskarna men som ännu inte är helt testad i denna skala. De antog att den förenklade attityden att bara skydda den biologiska mångfalden och isolera naturliga eller återställda fragment från antropiska störningar samtidigt som man ignorerar det historiska och kulturella sammanhanget för hållbar förvaltning av naturliga ekosystem kanske inte var den bästa lösningen, och i själva verket var sannolikt oförenlig även med bevarande av biologisk mångfald.
Mer information: Francisco Ferreira de Miranda Santos et al, Tree community dynamics in the cerradão (2002-2016):A case of biome shift, Forest Ecology and Management (2024). DOI:10.1016/j.foreco.2024.121698
Journalinformation: Skogens ekologi och förvaltning
Tillhandahålls av FAPESP
