Tropiska torvsumpskogar, som en gång ockuperade stora delar av Sydostasien och andra områden, gav en betydande "sänka" som hjälpte till att avlägsna koldioxid från atmosfären. Men sådana skogar har försvunnit snabbt på grund av att hygges- och dräneringsprojekt har gett plats för plantager. Nu, forskning visar att torvmarker står inför ett annat hot, eftersom klimatförändringar förändrar nederbördsmönster, potentiellt förstöra även skogklädda torvmarker som förblir odränerade.

Nettoresultatet är att dessa tidigare kolsänkor, som har tagit ut växthusgaser ur atmosfären, är nu nettokolkällor, istället påskynda planetens uppvärmning.

Fynden beskrivs denna vecka i tidskriften Förfaranden från National Academy of Sciences , i en artikel av MIT-professor Charles Harvey, forskaren Alexander Cobb, och sju andra vid MIT och andra institutioner.

"Det finns en enorm mängd torvmark i Sydostasien, men nästan allt har avskogats, " säger Harvey, som är professor i anläggnings- och miljöteknik och har forskat om den regionen i flera år. En gång avskogad och dränerad, torvmarken torkar ut, och den organiska (kolhaltiga) jorden oxiderar och återgår till atmosfären. Ibland kan den exponerade torven faktiskt fatta eld och brinna under längre perioder, orsakar massiva moln av luftföroreningar.

Tropiska torvmarker kan innehålla lika mycket kol som den mängd som förbrukas under nästan ett decennium av global användning av fossila bränslen, och härjade torvbränder enbart i Indonesien har uppskattats under några år att bidra med 10 till 40 procent så mycket växthusgaser till atmosfären som all världens fossila bränsleförbränning. Tropiska torvmarker, till skillnad från de i tempererade zoner som domineras av sphagnummossa, är skogklädda med träd som kan resa sig till 150 fot, och torvbränder kan ibland antända skogsbränder som även förtär dessa. (Torv som begravs och komprimeras under jorden är det material som i slutändan blir till kol).

Harvey och hans team har hittat en av de sista ostörda tropiska torvskogarna, i nationen Brunei på ön Borneo. "Vi hittade den här webbplatsen där det fortfarande växer torv, " han säger, delvis för att den petroleumrika nationen har kunnat motstå palmoljemarknadens ekonomiska dragningskraft. "Det är anmärkningsvärt hur mycket torvskogarna bara är borta överallt annars."

Genom att studera detta ostörda område, han säger, forskarna kunde se hur torvmarker fungerar under normala förhållanden, för att ge en baslinje för bättre förståelse när länderna förändras. "Den långsiktiga motivationen för detta arbete, " han säger, är att "om vi kunde förstå hur dessa torvskogar faktiskt ackumulerar torv, kanske skulle vi kunna bevara några av dem eller återskapa torvskog på skadad mark."

För att få exakta pågående mätningar av förhållandena i torvmarken, från grundvattenytan upp till trädkronorna, laget byggde ett observationstorn genom att ta delar av gamla, kilometer lång oljeledning och dunkar dem vertikalt djupt ner i den mjuka marken. Att ta sig in på platsen från kusten för att samla in data och underhålla anläggningen krävde en lång båttur längs en krokodilbefolkad flod följt av en timmarslång vandring genom skogen.

När torvmarksskogar huggs ner och dräneras, vattenytan i området sjunker. Men de flesta av dessa torvmarker, Harvey säger, "är ganska nära havsnivån. Vid mitten av århundradet, att mark kan gå förlorad" på grund av havsnivåhöjning. Intrång av saltvatten i torvmarker som tidigare varit mättade med sötvatten kunde döda träd och annan växtlighet. förändringar i nederbördsmönster som kan uppstå som ett resultat av klimatförändringar – med nederbörd mer koncentrerad till regn- och torrperioder snarare än jämnt fördelat – kan döda många av de träd som dominerar dessa länder.

Studien avslöjade betydande aspekter av hur torvmarker bildas och växer som kan vara viktiga för att utvärdera framtida effekter av klimatförändringar eller markanvändningsförändringar. Till exempel, de fann att torven bildar kupoler vars tillväxt är störst i mitten och smalnar av mot kanterna. Det betyder att om mätningar av torvackumulering gjordes nära centrum och användes för att extrapolera en total ackumuleringshastighet, som kan resultera i en kraftig överskattning av det områdets förmåga att binda växthusgaser.

Teamet erhöll dessa resultat genom att konstruera en kvantitativ modell för balansen mellan kolupptag (på grund av fotosyntes) och kolförlust (på grund av mikrobiell andning i torvmarken). När dessa flöden är balanserade, torvmarken är i jämvikt, varken växer eller avtar. Fotosyntetisk produktivitet i torvsumpskogar är relativt konstant, men nettoförlusten av kol från den underliggande torven beror starkt på grundvattenytans djup, som stiger och faller med nederbörd och utsläpp från torvmarken till floder. Den nya studien beskriver hur torvmarker utvecklas mot en specifik kupolformad topografi som sprider vatten till floder i en takt så att kolförlusten matchar kolupptaget, och torvmarken når en stabil form.

Denna speciella torvskog, Harvey säger, har ett övre tak som nästan helt består av en art av 150 fots träd, känd som Shorea albida, med andra arter som är ungefär hälften så höjd som en sekund, nedre kapell. Dessa träd bar frön för två år sedan, han säger, men ingen vet hur ofta de gör det, och vissa arter kan gå flera årtionden mellan fröproducerande år, så det finns inget sätt att veta hur lång tid det kan ta för dessa torvmarker att expandera eller regenerera.