En större del av Amazonas regnskog än tidigare trott riskerar att korsa en tipppunkt där den skulle bli ett ekosystem av savanntyp, enligt ny forskning. Studien, baserat på datormodeller och dataanalys, publiceras i tidskriften Naturkommunikation .

Regnskogar är känsliga för förändringar som påverkar nederbörden under längre perioder. Om nederbörden faller under en viss tröskel, områden kan övergå till ett savanntillstånd.

"I cirka 40 procent av Amazonas, nederbörden är nu på en nivå där skogen kan existera i endera staten—regnskog eller savann, enligt våra upptäckter, " säger huvudförfattaren Arie Staal, tidigare postdoktor vid Stockholm Resilience Centre och Copernicus Institute vid Utrecht University.

Slutsatserna är oroande eftersom delar av Amazonasregionen för närvarande får mindre regn än tidigare, och denna trend förväntas förvärras när regionen värms upp på grund av ökande utsläpp av växthusgaser.

Staal och kollegor fokuserade på stabiliteten i tropiska regnskogar i Amerika, Afrika, Asien och Oceanien. Med sitt tillvägagångssätt kunde de utforska hur regnskogar reagerar på växlande nederbörd.

"Genom att använda de senaste tillgängliga atmosfäriska data- och teleanslutningsmodellerna, vi kunde simulera medvindseffekterna av att skogar försvann för alla tropiska skogar. Genom att integrera dessa analyser över hela tropikerna, bilden av den systematiska stabiliteten i tropiska skogar framkom, säger Obbe Tuinenburg, tidigare biträdande professor vid Copernicus Institute of Utrecht University och gästforskare vid Stockholm Resilience Center.

Teamet utforskade motståndskraften hos tropiska regnskogar genom att titta på två frågor:Om alla skogarna i tropikerna försvann, var skulle de växa ut igen? Och det omvända:Vad händer om regnskogar täckte hela jordens tropiska region?

Sådana extrema scenarier skulle kunna informera forskare om motståndskraften och stabiliteten hos riktiga tropiska skogar. De kan också hjälpa forskare att förstå hur skogarna kommer att reagera på de förändrade nederbördsmönstren när växthusgaserna i atmosfären ökar.

Forskarna körde simuleringarna med början utan skogar i tropikerna över Afrika, Amerika, Asien och Australien. De såg skogar växa fram med tiden i modellerna. Detta gjorde det möjligt för dem att utforska det lägsta skogstäcket för alla regioner.

Staal sa, "Dynamiken i tropiska skogar är intressant. När skogar växer och sprids över en region, det påverkar nederbörden – skogar skapar sitt eget regn eftersom löv avger vattenånga, och detta faller som regn längre medvind. Nederbörd innebär färre bränder som leder till ännu fler skogar. Våra simuleringar fångar denna dynamik."

Teamet körde modellerna en andra gång, denna gång i en värld där regnskogar helt täckte de tropiska områdena på jorden. Detta är ett instabilt scenario eftersom det på många ställen inte finns tillräckligt med regn för att upprätthålla en regnskog. På många ställen krympte skogarna tillbaka på grund av brist på fukt.

Staal säger, "När skogarna krymper, vi får mindre nederbörd medvind och detta orsakar uttorkning som leder till mer brand och skogsförluster:en ond cirkel."

Till sist, forskarna undersökte vad som händer om utsläppen fortsätter att öka detta århundrade enligt ett scenario med mycket höga utsläpp som används av Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

Övergripande, forskarna fann att när utsläppen ökar, fler delar av Amazonas förlorar sin naturliga motståndskraft, blir instabila och mer benägna att torka ut och byta till ett ekosystem av savanntyp. De noterar att även den mest motståndskraftiga delen av regnskogen krymper i yta. Med andra ord, mer av regnskogen är benägen att passera en tipppunkt eftersom utsläppen av växthusgaser når mycket höga nivåer.

"Om vi ​​tog bort alla träd i Amazonas i ett scenario med höga utsläpp, en mycket mindre yta skulle växa tillbaka än vad som skulle vara fallet i det nuvarande klimatet, " säger medförfattaren Lan Wang-Erlandsson på Stockholm Resilience Center.

Forskarna drar slutsatsen att det minsta området som kan upprätthålla en regnskog i Amazonas drar ihop sig med avsevärda 66 % i scenariot med höga utsläpp.

I Kongobäckenet, teamet fann att skogen fortfarande riskerar att ändra tillstånd överallt och inte kommer att växa tillbaka när den väl är borta, men att under ett scenario med höga utsläpp, en del av skogen blir mindre benägen att korsa en tipppunkt. Men Wang-Erlandsson tillägger, "Detta område där naturlig återväxt av skogar är möjlig förblir relativt litet. Vi förstår nu att regnskogar på alla kontinenter är mycket känsliga för globala förändringar och snabbt kan förlora sin förmåga att anpassa sig, " säger Ingo Fetzer från Stockholm Resilience Center. "När borta, deras återhämtning kommer att ta många decennier att återgå till sitt ursprungliga tillstånd. Och med tanke på att regnskogar är värd för majoriteten av alla globala arter, allt detta kommer att vara förlorat för alltid."

Akademikerna fann att den minimala och maximala omfattningen av regnskogarna i Indonesien och Malaysia är relativt stabila eftersom deras nederbörd är mer beroende av havet runt dem än på nederbörden som genereras som ett resultat av skogtäcket.

Studien undersökte bara effekterna av klimatförändringar på tropiska skogar. Den bedömde inte den extra stressen med avskogning i tropikerna på grund av jordbrukets expansion och avverkning.