Som den självbetitlade karaktären i Shel Silversteins klassiska barnsaga, träd är generösa med sina gåvor, rena luften vi andas och bromsa den globala uppvärmningens härjningar genom att absorbera ungefär en fjärdedel av alla koldioxidutsläpp som orsakas av människor. Men denna generositet kan sannolikt inte vara för evigt inför oförminskad fossilbränsleförbrukning och avskogning. Forskare har länge undrat om träd och växter kan nå en bristningsgräns och inte längre absorbera koldioxid tillräckligt.

Ett internationellt team ledd av forskare vid Stanford University och Autonomous University of Barcelona finner anledning att hoppas att träd kommer att fortsätta att suga upp koldioxid i generösa hastigheter åtminstone under slutet av århundradet. Dock, studien publicerad 12 augusti in Naturens klimatförändringar varnar för att träd bara kan absorbera en bråkdel av koldioxid i atmosfären och deras förmåga att göra det efter 2100 är oklart.

"Att hålla fossila bränslen i marken är det bästa sättet att begränsa ytterligare uppvärmning, " sade studiens huvudförfattare César Terrer, en postdoktor i jordsystemvetenskap vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap. "Men att stoppa avskogningen och bevara skogarna så att de kan växa mer är vår näst bästa lösning."

Vägning av koldioxid

Koldioxid – den dominerande växthusgasen som värmer jorden – är mat för träd och växter. I kombination med näringsämnen som kväve och fosfor, det hjälper träd att växa och frodas. Men när koldioxidkoncentrationerna ökar, träd kommer att behöva extra kväve och fosfor för att balansera sin kost. Frågan om hur mycket extra koldioxid träd kan ta upp, med tanke på begränsningar av dessa andra näringsämnen, är en kritisk osäkerhet för att förutsäga den globala uppvärmningen.

"Att plantera eller restaurera träd är som att lägga pengar på banken, " sa medförfattaren Rob Jackson, Michelle och Kevin Douglas Provostial Professor i Earth System Science vid Stanford. "Extra tillväxt från koldioxid är den ränta vi får på vår balans. Vi måste veta hur hög räntan kommer att vara på vår koldioxidinvestering."

Flera individuella experiment, såsom gasning av skogar med förhöjda halter av koldioxid och odling av växter i gasfyllda kammare, har tillhandahållit kritiska data men inget definitivt svar globalt. För att mer exakt förutsäga trädens och växternas förmåga att binda koldioxid i framtiden, forskarna syntetiserade data från alla experiment med förhöjd koldioxid som hittills genomförts - på gräsmarker, buskage, odlingsmark och skogssystem – inklusive sådana som forskarna ledde.

Med hjälp av statistiska metoder, maskininlärning, modeller och satellitdata, de kvantifierade hur mycket marknäringsämnen och klimatfaktorer begränsar växters och träds förmåga att absorbera extra koldioxid. Baserat på globala datauppsättningar av marknäringsämnen, de kartlade också koldioxidens potential för att öka mängden och storleken på växter i framtiden, när atmosfäriska koncentrationer av gasen kunde fördubblas.

Deras resultat visar att koldioxidnivåer som förväntas i slutet av seklet bör öka växternas biomassa med 12 procent, gör det möjligt för växter och träd att lagra mer koldioxid – en mängd som motsvarar sex års nuvarande utsläpp av fossila bränslen. Studien belyser viktiga partnerskap som träd skapar med markmikrober och svampar för att hjälpa dem att ta upp det extra kväve och fosfor de behöver för att balansera sitt ytterligare koldioxidintag. Det betonar också den kritiska rollen för tropiska skogar, som de i Amazonas, Kongo och Indonesien, som regioner med störst potential att lagra ytterligare kol.

"Vi har redan sett urskillningslös avverkning i orörda tropiska skogar, som är de största reservoarerna av biomassa på planeten, sa Terrer, som också har en sekundär anknytning till Institut de Ciencia i Tecnologia Ambientals, Universitat Autonoma de Barcelona. "Vi kommer att förlora ett oerhört viktigt verktyg för att begränsa den globala uppvärmningen."