"Plantera ett träd" verkar vara det bästa svaret på oro för klimatförändringar i dessa dagar. När jag nyligen bokade en hyrbil online blev jag ombedd att kryssa i en ruta för att plantera ett träd för att kompensera för min bils förväntade koldioxidutsläpp. År 2020 lanserade guvernören i min delstat, Indiana, ett initiativ för att plantera en miljon av dem inom fem år, och staten är en fjärdedel av vägen dit.

Den främsta anledningen till denna trädlevande iver är att dra nytta av trädens kraft för att ta bort överskott av koldioxid från atmosfären och förvandla den till trä, vilket säkert låser bort kol i årtionden till århundraden.

Det är teorin i alla fall.

Problemet är att ödet för kol som lagras i träd står inför många utmaningar. Värmeböljor, avverkning, skadedjur och skogsbränder kan alla förstöra träd och släppa ut det kolet igen. Och de flesta mätningar av kolet som lagras i skogarnas vedartade biomassa sträcker sig bara några decennier tillbaka.

Jag leder PalEON-projektet, ett initiativ finansierat av National Science Foundation som arbetar med att rekonstruera hur mängden kol som lagrats i amerikanska träd ebbade ut och flödade under de senaste 10 000 åren.

Vår nya rekonstruktion avslöjar i detalj hur skogarna i övre Mellanvästern fick nästan en miljard ton kol under de senaste 8 000 åren, vilket fördubblade sin kollagring. Och sedan, inom loppet av bara 150 år, försvann nästan all vinst ut i atmosfären.

Resultaten ger lärdomar för idag, särskilt om den överdimensionerade roll som ett fåtal trädslag, mänskligt beteende och ett förändrat klimat kan spela.

Hur skog fick, sedan förlorade, en miljard ton kol

Vår skogshistoria börjar för 10 000 år sedan, efter att det massiva Laurentide-inlandsisen som en gång täckte en stor del av Nordamerika drog sig tillbaka från övre Mellanvästern - det som nu är Michigan, Wisconsin, Minnesota och de norra kanterna av Illinois och Indiana. Under denna tidiga period av naturlig uppvärmning krympte istidsskogarna med barrträd och ersattes av nya trädarter som långsamt spreds norrut från södra tillflyktsorter.

Skogstillväxten steg och minskade under de tusentals år som följde när klimatet gick igenom varma och svala perioder, frekvensen och intensiteten av skogsbränder förändrades och indianernas markförvaltningsstrategier förändrades.

Tidigare studier antog att mängden vedartad biomassa - kolet som lagrats i träd - hade varit relativt stabilt under årtusenden före den industriella eran. Istället blev vi förvånade över att upptäcka att skogarna i övre Mellanvästern stadigt hade fått kol i 8 000 år innan euroamerikanska bosättare började röja stora delar av skog.

I stora delar av regionen hade skogarna dominerats av långlivade arter som kunde lagra mycket kol som biomassa. Två av dessa arter sticker ut:amerikansk bok och östlig hemlock.

Historia i ett pollenkorn

Vi vet mycket om detta tack vare små korn av forntida pollen och Lantmäteriet, en samling mycket detaljerade skogsundersökningar som utfördes av statliga entreprenörer i mitten av 1800-talet, strax innan skogsröjningen tog fart.

Varje år släpper träd ut pollen, och en del av det pollenet faller i sjöar, där det sjunker ner i leran och fossiliserar. Forskare kan studera fossiliserat pollen i tvärsnitt av sjöbottensediment för att avgöra hur gammalt det är och vilka typer av träd som växte vid den tiden. Om en större brand inträffade skulle plötsliga förändringar i pollentyperna i sedimentet ge bort det.

I en studie som nyligen publicerats i tidskriften Science , Ann Raiho och andra PalEON-medlemmar kartlade biomassaförändringar i övre Mellanvästern med hjälp av en sofistikerad statistisk modell baserad på de fossila pollen som finns i sedimentet från ett nätverk av sjöar. Lantmäteriet fungerade som en sorts Rosettasten. Undersökningen kopplade växtlighet på 1800-talet till fossila pollenprover, vilket gjorde att vi kunde kalibrera pollennivåer med mängden träbiomassa.

Lärdomar från 10 000 år av skogstillväxt och nedgång

Våra kartor över tidigare biomassaackumulering ger anledning till optimism om skogarnas förmåga att hållbart lagra kol under långa perioder, men också två varningar.

Den optimistiska uppfattningen är att när skogar som dominerades av gamla arter som amerikansk bok och östlig hemlock expanderade, lagrade skogarna stora mängder kol i vedartad biomassa i årtusenden. Dessa två arter bidrog med betydande kollagring, särskilt i de fuktigare centrala och östra delarna av regionen.

Den första varningen är att skogarna i den torrare västra delen av vårt undersökningsområde krympte när klimatet blev varmare och torrare.

Den andra varningen är att framstegen snabbt kan glida iväg. Även om skogarna i övre Mellanvästern lagrade nästan en miljard ton mer kol än de förlorade under de senaste 8 000 åren, gick den ansamlingen tillbaka till atmosfären under en kort tidsperiod som ett resultat av avverkning och jordbruk. Vi fann att minskningen av vedartad biomassa under de senaste 150 åren var 10 gånger större än i något annat århundrade på 10 000 år.

Se framåt

Så vad betyder detta för trädplanteringsinsatser idag?

Om mitt hyrbilsträd råkade vara en amerikansk bok, och om det fick mogna och föröka en gammal skog i övre Mellanvästern, skulle framtida skogar kunna replikera de processer som lagrade kol i tusentals år.

Men den framtiden förutsätter att torka, skadedjur och skogsbränder förknippade med ett snabbt värmande klimat inte ångrar dessa ansträngningar. En nyligen genomförd studie antydde att skogar runt om i världen kan förlora motståndskraft mot klimatuppvärmningen.

Förmågan hos gamla träd att lagra kol kan också upphävas av andra hot som kan förvärras av det förändrade klimatet. Till exempel försvagar bokbarksjukan träd, vilket gör att svamp kan döda dem – och det hotar nu övre Mellanvästerns bokpopulationer.

Slutligen kommer samhällen att behöva balansera värdet av kol som binds i gamla skogar med andra prioriteringar.

Ur ett bevarandeperspektiv var både de högbiomassa, gamla bok- och hemlockskogarna och eksavannerna med lägre biomassa viktiga komponenter i Mellanvästerns vegetation under de senaste 10 000 åren. Men öppna ekskogar är nu hotade, och de metoder som behövs för att återhämta sig, som kontrollerade brännskador, är utformade för att hålla konkurrerande arter på avstånd – inklusive amerikansk bok.

Det förflutna erbjuder vägledning för att hantera skogsförändringar i framtiden, men inga enkla svar. + Utforska vidare

Modellering av historisk biomassa kan vara nyckeln till att buffra klimatförändringarna

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.