Mer allvarliga och frekventa bränder i Alaskas boreala skogar släpper ut stora förråd av kol och kväve från brända träd och jord till atmosfären, en trend som kan påskynda klimatuppvärmningen. Men ny forskning publicerad denna vecka i tidskriften Vetenskap visar att lövträden som ersätter brända granskogar mer än kompenserar för förlusten, lagrar mer kol och ackumulerar det fyra gånger snabbare under ett 100-årigt brandintervall. Studien, ledd av ett team av forskare vid Center for Ecosystem Science and Society vid Northern Arizona University, tyder på att dessa snabbare växande, mindre brandfarliga lövskogar kan fungera som ett stabiliserande "brandbrott" mot eskalerande brandmönster och näringsförluster i regionen.

Studien började i kölvattnet av den dramatiska brandsäsongen 2004 i Alaska när ett område som var sju gånger det långtidsgenomsnitt brann. Historiskt sett, mer än hälften av denna skogsterräng har dominerats av svartgran, men efter brand, snabbväxande asp och björk ersätter några av dessa bestånd. Laget, består av forskare från Northern Arizona University, University of Alaska Fairbanks, Auburn University, och University of Saskatchewan undersökte 75 bestånd av svartgran som brann 2004 och följde deras återhämtning under de kommande 13 åren. De samlade också in en rad data från träd och jordar i olika åldrar och brännskador för att konstruera en kronosekvens, ett slags vetenskaplig time-lapse som låter forskare spola framåt genom en 100-årig brandcykel för att se hur skogarna återhämtar sig och förändras.

"Under 2005, Jag trodde att det inte fanns något sätt att dessa skogar kunde återvinna kolet de förlorade i den här branden, sa Michelle Mack, en professor i biologi vid Northern Arizona University och huvudförfattaren till studien. "Literaturen är full av artiklar som tyder på djupare, allvarligare bränder bränner mer kol än vad som kan ersättas innan nästa brand. Men vi såg inte bara att dessa lövträd kompenserade för förlusterna, de gjorde så snabbt."

Teamet fann att de nya asp- och björkträden där svartgranen brände ackumulerade kol och kväve snabbare än granen, lagrar det mesta i trä och löv i motsats till det organiska lagret i jorden. Och i slutet av en beräknad 100-årscykel, lövbestånden hade återvunnit lika mycket kväve som förlorades vid brand, och mer kol än som gick förlorat, vilket resulterar i en ökning av nettoekosystemets kolbalans. Att beräkna denna balans är avgörande eftersom forskare arbetar för att förstå hur dessa nordliga skogar förändras, och effekterna av dessa förändringar på den globala koldioxidbilden.

"Jag blev förvånad över att lövträd kunde fylla på förlorat kol så effektivt och effektivt, sa Heather Alexander, en biträdande professor i skogsekologi vid Auburn och en av tidningens medförfattare. "Även om mycket kol förbränns och släpps ut i atmosfären när svartgranskogar brinner kraftigt, lövträden som ofta ersätter dem har en fantastisk förmåga att återta och lagra kol i sina ovanjordiska löv och trä."

"I en region med bara fem vanliga trädarter, denna studie visar hur förändringar i trädsammansättning dramatiskt kan förändra mönster för kollagring i boreala skogar, sa Jill Johnstone, en nordlig forskare vid University of Alaska-Fairbanks och medförfattare till studien.

"Kol är bara en pusselbit, sa Mack, vem sa att lövskogar har andra viktiga synpunkter, eller sammankopplade effekter, på klimatet. "Vi vet att dessa skogar hjälper till att kyla det regionala klimatet, och vi vet att de är mindre antändliga, så bränder är mindre benägna att sprida sig. Tagen tillsammans, dessa effekter skapar en relativt stark uppsättning stabiliserande klimatåterkopplingar i den boreala skogen."

Men det finns mycket som forskarna inte känner till om lövskogarnas öde i en varmare värld.

"När mogna lövträd dör, kommer de att ersättas med träd med samma struktur, sammansättning, och kollagringsförmåga?" frågade Alexander. "Och kommer de att återhämta sig från brand med samma kollagringskapacitet?"

"Ändringar från långsamväxande svartgran till snabbväxande lövfällande arter kan balansera ut effekterna av den intensifierade brandregimen i den boreala skogen, " sa Isla Myers-Smith, en global förändringsekolog vid University of Edinburgh som inte var involverad i studien. "Men det återstår att se hur kolvinster balanserar förluster i framtiden med accelererad uppvärmning på höga breddgrader."

Mack sa att fortsatt klimatuppvärmning kan ångra de kolbindningsvinster som dessa träd representerar. "Kolet borde finnas längre i landskapet eftersom lövskogar är mindre brandfarliga. Men brandfarlighet är inte en konstant. Klimatet kommer att passera en tröskel där det blir så varmt och torrt, även lövskogar kommer att brinna. Så, en fråga vi behöver ställa är, hur stark kommer den mildrande effekten av låg brandfarlighet att vara, och hur länge håller det?"

Permafrostkol komplicerar också bilden. Även om många av platserna i denna studie inte hade permafrost nära markytan, den permanent frusna marken finns över det boreala biomet. När det tinar, permafrost frigör lager av kol och metan, potentiellt kompensera lagringsvinsterna av lövträd, sa Mack. "Vi kommer så småningom att passera en temperaturtröskel där negativ feedback inte räcker."