Under de senaste århundradena har som vi människor har röjt åkrar för gårdar, byggde vägar och motorvägar, och utvidgade städer ständigt utåt, vi har huggit ner träd. Sedan 1850, vi har minskat det globala skogstäcket med en tredjedel. Vi har också förändrat hur skogar ser ut:mycket av världens skogsmarker finns nu i hackiga fragment, med 20 procent av den återstående skogen inom 100 meter från en kant, som en väg, bakgård, sädesfält, eller parkeringsplats.

Forskare har studerat fragmenterade skogar i årtionden, mestadels för att mäta deras effekter på vilda djur och biologisk mångfald. Men nyligen, två forskare från Boston University College of Arts &Sciences (CAS)—Andrew Reinmann (GRS'14), en postdoktor, och Lucy Hutyra, en docent i jord och miljö – har riktat sin uppmärksamhet mot en annan fråga:effekterna av skogsfragment på kollagring och klimatförändringar. De fann att tempererade lövskogar, som bestånden av röd ek som är vanliga i New England, absorberar mer kol än förväntat längs kanterna, men de fann också att dessa kanter är mer mottagliga för värmestress. Forskningen, finansierad av National Oceanic and Atmospheric Administration, National Aeronautics and Space Administration, och National Science Foundation, och publicerades den 19 december, 2016 års nummer av Förfaranden från National Academy of Sciences , erbjuder goda och dåliga nyheter om skogsfragmentering. Det tyder på att även om dessa skogar kan vara mer värdefulla kolsänkor än man tidigare trott, de är också mer känsliga för klimatförändringar.

"Att ha exakta uppskattningar av vad dessa träd på kanten gör - hur mycket kol de tar ut ur atmosfären - är verkligen viktigt när vi tänker på vårt framtida klimat, säger Reinmann, huvudförfattare på tidningen.

Den årliga atmosfäriska koncentrationen av koldioxid (CO2), en potent växthusgas och ett medel för global uppvärmning, har ökat med mer än 40 procent sedan starten av den industriella revolutionen och fortsätter att öka. Skogar spelar en avgörande roll som kolsänka, absorberar cirka 25 procent av de CO2-utsläpp som vi människor släpper ut i himlen.

Det mesta av vår förståelse av skogens koldynamik kommer från att studera intakta landsbygdsskogar som Hubbard Brook i New Hampshires White Mountains och Harvard Forest i Petersham, MA, inte från att studera skogsfragment. "När du krossar en skog, du förändrar mycket av växtförhållandena för skogen som lämnas kvar, säger Reinmann, "men vi har inte så bra förståelse för hur den förändringen påverkar kolbindning och lagring."

Att få reda på, Reinmann och Hutyra samlade in data från 21 fragmenterade skogstomter runt Boston, mäter cirka 500 träd. I åtta av dessa tomter, de gick ett steg längre, ta provkärnor från träd över 10 centimeter i diameter, totalt 420 kärnor från 210 träd. De använde kärnorna, och andra uppgifter, för att räkna ut hur snabbt träden växte. Ett träds storlek och tillväxthastighet indikerar hur mycket kol det kan absorbera och även hur mycket stress det upplever.

Reinmann och Hutyra fann att skogsfragment växer snabbare längs kanterna än intakta skogar, absorberar mer kol än förväntat. "När du skapar den kanten, du minskar i huvudsak konkurrensen och frigör resurser som ljus, vatten, och näringsämnen för träd, säger Reinmann, som konstaterar att effekten sträcker sig i cirka 20 meter från skogsbrynet. Nyfiket, fyndet kanske bara gäller för tempererade lövskogar som är vanliga i New England, Appalacherna, Kanada, och Europa. Amazonas regnskog har motsatt effekt när den är fragmenterad, med lägre biomassa och mindre kollagring längs kanterna.

"Skogsbrukare och skogshuggare har vetat detta intuitivt under lång tid:om du går in och du minskar konkurrensen om resurser, de återstående individerna kommer att växa snabbare, ", tillägger Hutyra. "Det nya stycket i detta verk var att kvantifiera det över dessa kanter, se hur långt in i skogen det går, och sätt det i ett sammanhang med hur mycket denna fragmentering spelar roll i en del av världen - södra New England - som vi vet är en stor nettokolsänka."

Även om detta verkar som en vinst för våra ojämna skogar i New England, avskogning är fortfarande dåligt för kolbindningen totalt sett. "När du krossar en skog, den återstående skogen kan kompensera lite av det som gick förlorat, men inte helt, " säger Reinmann. "Så det kanske inte är så hemskt ur ett koldioxidperspektiv som vi trodde, men det är fortfarande dåligt. "

Uppväger dessa (något) goda nyheter är tidningens andra fynd:dessa skogskanter, mer utsatt för vind och sol, växa långsammare när de stressas av värme.

"Du förlorar mycket koldioxidfördelar under varma år, säger Reinmann, som fann att det "magiska talet" för lokala träd är cirka 27°C (80,6°F), vilket motsvarar den genomsnittliga höga temperaturen i juli, vår varmaste månad. "Men när du väl kommit långt över den tröskeln, träden växer mycket långsammare, "säger han. Och de riktigt dåliga nyheterna:om regionala temperaturer fortsätter att öka i jämn takt, den nuvarande koldioxidnyttan som skogskanterna erbjuder kan minska avsevärt. "Om detta kolsänke helt plötsligt stängs av, våra prognoser för framtida klimat kommer att förändras, "säger Reinmann." Så vår nuvarande förståelse och ekologiska modeller, som inte står för detta, saknar något viktigt."

Reinmann och Hutyra utökar just nu arbetet med att studera lantliga skogar och hittar än så länge ännu större effekter där. De hoppas också kunna använda högupplöst bildbehandling och mer exakta kemiska analyser för att titta närmare på kärnprover för att se hur tillväxt och fotosyntes förändras över dagar, årstider, Värmevågor, och andra miljöstressorer. Mer data kan leda till bättre modeller, säger Hutyra.

"När vi fortsätter att mer aktivt hantera vårt landskap, oavsett om det handlar om intensifiering av jordbruket i Brasilien eller stadsutvidgning i Kina eller en vidsträckt stadsutveckling här, fragmenteringen av landskapet är allestädes närvarande. Det kommer troligen att stanna, om inte öka, ", säger Hutyra. "Och så att kvantifiera effekterna av all denna fragmentering är verkligen viktigt för att förstå skogarnas långsiktiga och kortsiktiga förmåga att fortsätta att ta upp kol, och för att vi ska kunna modellera det korrekt för att projicera framtida klimat."