Med hårda vindar och översvämningsregn, orkaner kan vara katastrofer för människor – och för ekosystem.

Dessa förödande stormar kan ha stora effekter på tropiska skogar, riva skogstak och lämna efter sig skräp som hopar sig på skogsgolv. Men ny forskning tyder på att de ekologiska störningarna som orsakas av orkaner – på lång sikt – kan ha positiva effekter på tropiska skogar.

Forskare vid National Science Foundations (NSF) samlokaliserade Luquillo Critical Zone Observatory (CZO) och Long-Term Ecological Research (LTER) platser i Puerto Rico utvärderade effekterna av ett decennium eller mer av landfallande orkaner.

Orkanerna inkluderade stormar före Irma och Maria, som gjorde land i Puerto Rico i september förra året.

Forskarna fokuserade på två stora orkanstörningar:kapellöppning, skadorna på vegetationen som skapar utrymmen som är öppna för solljus; och avsättning av träskräp, nedfallet av brutna lemmar och grenar.

Resultaten av studien redovisas i en artikel i tidskriften Global förändringsbiologi .

Orkaner och skogens motståndskraft

Ekologerna fann att i vissa fall, Skogsstörningar orsakade av orkaner ledde till ökade halter av näringsämnen i marken. För tropiska skogar, dessa är byggstenarna i ekosystemets motståndskraft.

"Orkaner är destruktiva, men de är också en mekanism för naturens förnyelse, sade Richard Yuretich, programdirektören för NSF CZO. "Denna studie visar att stormar kan vara fördelaktiga på lång sikt genom att öka jordens bördighet, som i slutändan kommer att hjälpa till att återhämta ett ekosystem."

Studien förlitade sig på jordprover från en serie försöksområden som är en del av en långsiktig fältstudie som kallas Canopy Trimming Experiment. Tio år före markprovtagningen, Luquillo-forskare manipulerade stora tomter i skogen för att simulera störningar orsakade av orkaner.

"Vår forskning visade att tropiska skogsmarker kan fånga upp och lagra kol och näringsämnen efter orkaner, hjälpa till att förhindra förluster av dessa element och hjälpa till i skogens återhämtningsprocessen, sade Whendee Silver, en biogeokemist vid University of California, Berkeley, och senior författare av tidningen. "En ökning av frekvensen eller svårighetsgraden av svåra stormar med klimatförändringar kan ta bort detta skyddsnät, dock."

Orkanscenarier

I en realistisk orkansimulering, öppnandet av ett skogstak skulle resultera i skräpavlagring. Vind och regn skulle få skogens tak att brytas isär, och trädgrenar och stammar att landa på skogsbotten.

Experimentplotterna manipulerades för att utvärdera effekterna av dessa störningar - ett område inkluderade endast skräpavsättning, en annan endast kapell störning, och en tredje både kapellstörning och skräpavsättning.

Markens kol och koncentrationerna av näringsämnen som fosfor var störst vid behandlingen av enbart skräp, antyder att organiskt material som avsatts på en skogsbotten efter en orkan delvis införlivas i jorden, öka jordens bördighet.

"Klimatmodeller förutspår ökningar av svåra väderhändelser, inklusive ökad orkanstyrka och frekvens, säger Colette St. Mary, en NSF LTER-programledare. "Denna decennielånga studien visar att jordar har kapacitet att mildra några av effekterna av orkaner."

Tropisk skog återhämtning

Orkandriven omfördelning av organiskt material i jordar ger de näringsämnen som behövs för att skogens ekologiska samhällen ska kunna studsa tillbaka från svåra stormpåverkan, fann forskarna.

"Men det är osäkert om dessa svar kommer att bibehållas om fler orkaner inträffar, " säger Omar Gutiérrez del Arroyo vid University of California, Berkeley, huvudförfattare till tidningen. "Det är viktigt för trädkronorna att växa igen innan en ny orkan. Om orkanerna blir vanligare, som kan leda till en minskning av markens bördighet och kollagring - med stora konsekvenser för ekosystemstabiliteten."

Att studera effekterna av svåra stormar på markens kol- och näringskretslopp i Luquillo Canopy Trimming Experiment gör det möjligt för forskare att göra bättre förutsägelser om orkannedfall på tropiska skogars ekosystem.