Yale Environment 360
Afrikan savanniekosysteemit – joihin kuuluvat Serengetin piikkipuiden peittämät tasangot, Krugerin kansallispuiston avoimet metsäalueet ja Kalaharin kuivat, punaiset hiekkasavannit – peittävät noin 70 prosenttia Saharan autiomaan eteläpuolella olevasta maanosasta. On yhä enemmän todisteita siitä, että nämä ikoniset ja monimuotoiset maisemat ovat muuttumassa, kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu lisää puiden kasvua ruohojen kustannuksella, mikä johtaa yhä metsäisempään maisemaan.
Vuonna 2012 tehdyssä tutkimuksessa, joka koski eteläafrikkalaisilla savanneilla sijaitsevia koealoja – joilla metsäpalot, sademäärät ja kasvinsyöjäpaine ovat pysyneet vakioina vuosikymmenten ajan – on havaittu, että puuvartisten kasvien massa on kasvanut huomattavasti. Tutkimus osoittaa, että tämä kasvu on johtunut ensisijaisesti niin sanotusta hiilidioksidin lannoitusvaikutuksesta, eli kasvien kasvun tehostumisesta, joka aiheutuu kasvavasta hiilidioksidista ilmakehässä. Nature-lehdessä viime vuonna julkaistussa mallinnustutkimuksessa kuvataan viimeaikaista, nopeaa siirtymistä laajoilla afrikkalaisilla ruoho- ja savannialueilla tiheäkasvuisempiin, metsäisempiin tiloihin, ja tämän suuntauksen odotetaan kiihtyvän tulevina vuosikymmeninä, kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet nousevat. Jo nyt on merkkejä siitä, että gepardin kaltaiset avomaaseläimet kärsivät savannin muuttuessa metsäisemmäksi.
Tämä suuntaus ei rajoitu pelkästään Afrikkaan. Viime kuussa julkaistussa australialaisessa tutkimuksessa, joka tukeutui osittain satelliittitietoihin, päädytään siihen, että lehtipeitteisyys lämpimillä, kuivilla alueilla maailmanlaajuisesti on lisääntynyt noin 11 prosenttia viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana korkeamman hiilidioksidipitoisuuden vuoksi. Randall Donohue ja hänen kollegansa Australian kansallisessa tiedevirastossa, joka tunnetaan nimellä CSIRO, ja Australian kansallisessa yliopistossa totesivat, että hiilidioksidin lannoitusvaikutus ”on nyt merkittävä maanpinnan prosessi”, joka muokkaa ekosysteemejä suuressa osassa planeettaa.
Guy Midgley, merkittävä eteläafrikkalainen ilmastotutkija, joka on kirjoittanut useita hiilidioksidin lannoitusta käsitteleviä artikkeleita, sanoi, että australialaisessa artikkelissa kuvattu kuivien alueiden viherryttämisen lisääntyminen on ”ilmiömäistä”. Hänen mukaansa tutkimus on arvokas lisä kasvavaan todistusaineistoon siitä, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu muuttaa suoraan maanpäällisiä ekosysteemejä lämpötilan noususta riippumatta.
Vaikkakin jotkut saattavat pitää aavikkokasvien kasvun lisääntymistä myönteisenä, puuvartisen kasvillisuuden laajenemisella savanneilla ja laidunmailla voi olla vakavia kielteisiä vaikutuksia, Midgley varoitti. Se voisi uhata villieläinkantoja ja vesivarantoja, sillä puut ja pensaat kuluttavat enemmän vettä kuin ruohot. Se voisi jopa voimistaa ilmaston lämpenemistä, koska puut, jotka ovat yleensä tummempia kuin ruohot, voivat absorboida enemmän auringon säteilyä.
Savannit ovat tulosta ruohojen ja puiden välisestä taistelusta elintilasta, jota kumpikaan osapuoli ei ole voittanut.
Savannit voidaan nähdä tuloksena ruohojen ja puiden välisestä taistelusta elintilasta, jota kumpikaan osapuoli ei ole voittanut, sanoi Midgley, joka on eteläafrikkalaisen Kansallisen biodiversiteetti-instituutin ilmastonmuutos- ja biologisen sopeutumisen osaston pääjohtaja. Jos ruohot voittaisivat taistelun, tuloksena olisi puuton preeria. Jos puut voittaisivat, savannista tulisi yhä tiheämpää metsää. Monet Afrikan savannit sijaitsevat alueilla, joilla sademäärät riittävät tiheään metsään, mutta tulipalot ja suuret kasvinsyöjät, kuten norsut, kaatavat jatkuvasti puita, jolloin ruohot saavat tilaa kasvaa ja molempien osapuolten välinen epätasapaino säilyy. Viime vuosikymmeninä suurilla alueilla eteläisessä Afrikassa havaittu ”pusikoituminen” on hänen mukaansa esimerkki siitä, että ruohojen ja puiden välinen tasapaino on järkkynyt.
Viime vuosikymmeninä suurilla alueilla eteläisessä Afrikassa karjankasvattajat ja villieläinten hoitajat ovat havainneet puukasvillisuuden lisääntymistä. Pensaat ja puut ovat vallanneet niittyjä ja muuttaneet ne savanneiksi. Savannit ovat muuttuneet tiheämmin metsäisiksi, joskus jopa läpitunkemattomiksi. Satunnaiset todisteet ja aikasarjakuvat osoittavat, että tämä suuntaus kiihtyi 1980-luvulla, ja tuon vuosikymmenen lopulla ”pusikoituminen” oli yleisesti käytetty termi siitä, mitä tapahtui laidunmailla ja villieläinalueilla koko mantereella.
Namibia, yleisesti ottaen kuiva ja harvaan asuttu maa Etelä-Afrikan luoteispuolella, on kärsinyt erityisen pahoin; noin 26 miljoonaa hehtaaria maata on joutunut epätoivottujen puuvartisten kasvien valloittamaksi, jotka tukahduttavat laidunalueet. Koska puut käyttävät enemmän sadetta kuin heinäkasvit, ne myös vähentävät merkittävästi pohjaveden muodostumista ja valuntaa jokiin. Laidunten häviäminen on joidenkin arvioiden mukaan yksi syy siihen, että maan naudanlihantuotanto on nyt 50-70 prosenttia alle 1950-luvun tason. Pusikoituminen maksaa Namibian pienelle taloudelle jopa 170 miljoonaa dollaria vuodessa.
Savannien muuttuminen vaikuttaa myös villieläimiin. Luonnonsuojelijat Namibiassa, jossa on maailman suurin jäljellä oleva gepardikanta, alkoivat löytää nälkiintyneitä gepardeja, joilla oli vakavia silmävammoja noin kaksikymmentä vuotta sitten. Sen lisäksi, että puut syrjäyttävät niiden tasankoantilooppisaaliit, gepardit – jotka metsästävät mieluiten avoimilla alueilla, joilla ne voivat hyödyntää kuuluisaa nopeuttaan – sokeutuvat myös maisemaa valtaavien puuvartisten kasvien piikkeihin.
Ornithologit, jotka tutkivat kaapinkyyhkyä, uhanalaista eteläafrikkalaista haaskalintua, ovat havainneet, että se välttää eläinten raatojen etsimistä pensaiden peittämiltä alueilta. Kap-korppikotkat ovat suuria ja painavia lintuja, jotka tarvitsevat pitkän ja selkeän nousukiidon päästäkseen ilmaan. Välttääkseen joutumasta petoeläinten ateriaksi korppikotkat eivät ilmeisesti yksinkertaisesti laskeudu sinne, missä pusikko vaikuttaa liian tiheältä, jotta ne voisivat nousta uudelleen ilmaan. Laji, joka oli aikoinaan runsas Namibiassa, ei enää esiinny siellä.
1980- ja 90-luvuilla vallitseva näkemys oli, että huono maanhoito, erityisesti liikalaiduntaminen, oli suurin syy pensaikon leviämiseen, koska puut asuttavat helposti paljaat alueet, jotka syntyvät, kun liian suuri määrä lampaita ja karjaa tuhoaa monivuotiset ruohot. Jotkut asiantuntijat totesivat kuitenkin, että myös hyvin hoidetut maatilat kärsivät usein pusikoitumisesta. Vaikka liikalaiduntaminen voi osaltaan vaikuttaa pensaiden leviämiseen, he katsoivat, että jokin suurempi ympäristömuutos auttoi puuvartisia kasveja hallitsemaan heinäkasveja.
Vuonna 2000 Midgley julkaisi yhdessä William Bondin, Kapkaupungin yliopiston ekologin, kanssa artikkelin, jossa ehdotettiin mekanismia, jonka avulla lisääntynyt hiilidioksidipäästöjen määrä voi suosia puita heinäkasvien sijasta niiden kamppailussa alueesta afrikkalaisilla savanneilla. Näillä savanneilla ruohot ovat herkemmin syttyviä ja sietävämpiä kuin puut – ne kuljettavat tulta läpi maiseman ja kasvavat nopeasti uudelleen tulipalon jälkeen, ja ne vaativat vähemmän aikaa (ja vähemmän vettä, maaperän ravinteita ja ilmakehän hiiltä) saavuttaakseen täysikasvuisuuden kuin puut.
Voidakseen vakiinnuttaa asemansa maisemassa savannipuiden on noustava noin neljän metrin korkeuteen, jotta ruohon sytyttämä tulipalo ei tuhoa niiden kantoja ja latvuksia. Toisin sanoen puut vakiintuvat vain, jos ne saavat tarpeeksi kauan taukoa tulelta rakentaakseen riittävän korkeat rungot kasvaakseen reilusti liekkivyöhykkeen yläpuolelle. (Monet afrikkalaiset savannipuut eivät kuole palossa kokonaan, vaan versovat uudelleen juurista sen jälkeen, kun niiden maanpäälliset osat ovat tuhoutuneet.)
Kilpailemalla ruohojen kanssa vedestä, ravinteista ja valosta puut alkavat vallata maisemaa.
Aiemmat tutkimukset osoittivat, että savannin puilla kestää yleensä neljä tai useampia vuosia saavuttaa tulenkestävä korkeus, mutta suurin osa Afrikan savanneista palaa yhdestä kolmeen vuoden välein, joten puut ehtivät kasvaa täysikasvuisiksi vain silloin, kun tulipalojen välillä on ollut harvinainen, normaalia pidempi tauko. Enemmän hiilidioksidia ilmassa tarkoittaa, että puut voivat teoriassa rakentaa hiilipitoiset varret ja juuret pidemmiksi, paksummiksi ja nopeammin. Bond ja Midgley olettivat, että tämän vuoksi puut voivat kasvaa ja versoa uudelleen tulipalon jälkeen nopeammin kuin muutama vuosikymmen sitten, kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli alhaisempi, mikä lisää niiden mahdollisuuksia saavuttaa palonkestävä korkeus. Kilpailemalla ruohojen kanssa vedestä, ravinteista ja valosta puut voisivat silloin hallita maisemaa.
Viime aikoina Bondin ja Midgleyn kollega Barney Kgope kasvatti afrikkalaisten savannipuiden ja -ruohojen taimia kammioissa, joissa hän pystyi vaihtelemaan kasveja ympäröivän ilman hiilidioksidipitoisuuksia, testatakseen, kasvaisivatko savannipuut todella nopeammin ilmakehän kohonneessa hiilidioksidipitoisuudessa. Vuonna 2010 julkaistut tulokset ovat hämmästyttäviä. Jotkin savannin puut, joita kasvatettiin ilmakehässä, jonka hiilidioksidipitoisuus oli 370 miljoonasosaa (ppm) (hieman alhaisempi kuin nykyinen 400 ppm), kasvoivat yli kaksi kertaa nopeammin kuin samat lajit, joita kasvatettiin esiteollisessa ilmakehässä, jonka hiilidioksidipitoisuus oli 280 ppm. Sen lisäksi, että 370 ppm:n ilmakehässä kasvaneet puut olivat pitempiä kuin esiteollisessa hiilidioksidipitoisuudessa kasvaneet puut, niillä oli suuremmat piikit suojaamassa niitä kasvinsyöjiltä ja paljon laajemmat juuristot kuin esiteollisessa ilmakehässä kasvaneilla puilla. Niistä oli tullut Bondin sanoin ”superpuita”.
Tutkija Donohue sanoi, että vaikka hänen uudessa australialaistutkimuksessaan käytetyissä satelliittikuvissa ei tehty eroa vihreiden ruohojen ja vihreiden puuvartisten kasvien välillä, hänen ja hänen kollegoidensa havaitsemat kehityssuunnat sopivat yhteen kasvien biomassan yleisen lisääntymisen kanssa koko Afrikassa hiilidioksidilannoituksen seurauksena. Vaikka jotkin uutistoimistot ovat raportoineet hänen tutkimuksensa tuloksista osoituksena ilmastonmuutoksen ”hyvästä puolesta”, koska aavikot ”vihertyvät”, Donohue varoitti tästä yksipuolisesta tulkinnasta. ”On voittajia ja häviäjiä”, hän sanoi, koska kasvillisuuden lisääntyminen joillakin kuivilla alueilla voi hyvinkin lisätä paikallista biologista monimuotoisuutta, mutta se voi myös vahingoittaa lajeja, jotka ovat sopeutuneet vähemmän kasvipeitteisiin elinympäristöihin.
Guy Midgley suhtautuu pessimistisemmin ilmakehän hiilidioksidin ilmeisesti kasvavaan vaikutukseen. ”Pidämme muista kuin metsäisistä ekosysteemeistämme”, hän sanoi ja huomautti, että sen lisäksi, että puuvartisten kasvien lisääntyminen vaikuttaa laidunmaiden villieläimiin ja karjankasvatukseen, maan laidunmaat muodostavat valuma-alueita, jotka ruokkivat taloudelle elintärkeitä jokia. Tutkimukset osoittavat, että Etelä-Afrikan ruohoalueiden valuma-alueiden vesituotanto laskee merkittävästi, kun vierasperäiset puut valtaavat ne, mikä on yksi syy siihen, että hallitus käyttää vuosittain miljoonia dollareita niiden poistamiseen.
”Olemme kasvien kannalta rohkeassa uudessa maailmassa – se on hieman pelottavaa”, sanoo eräs tutkija.
Eteläafrikkalaiset ekologit yrittävät keksiä, miten parhaiten estää puita valtaamasta savanneja, ehkäpä ”palomyrskyillä” – hallituilla tulipaloilla, jotka sytytetään kuumina, kuivina päivinä niiden tuottaman lämmön maksimoimiseksi – tai huolellisella puiden harvennuksella. Erittäin kuumilla tulipaloilla saattaa kuitenkin olla omat kielteiset vaikutuksensa ekosysteemeihin, ja manuaalinen harvennus voi olla liian kallista.
Midgley sanoi, että saavuttamalla nykyiset 400 ppm:n hiilidioksidipitoisuudet ilmakehässä ”olemme kääntäneet evoluutiokelloa viisi miljoonaa vuotta taaksepäin alle vuosisadassa”. Se on valtava muutos ekosysteemiemme toiminnassa.” Hän totesi, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuus voi nousta 600 ppm:n tasolle vuoteen 2100 mennessä, tasolle, joka nähtiin viimeksi 34-55 miljoonaa vuotta sitten eoseenikaudella, jolloin metsät peittivät lähes koko planeetan ja kauan ennen kuin nykyiset heinäkasvit ja suuret savanninisäkkäät, jotka tunnemme nykyään, kehittyivät.
”Olemme kasvien näkökulmasta uudessa, uljaassa maailmassa”, sanoi William Bond. ”Se on hieman pelottavaa. Tasankoeläimillämme on selkä seinää vasten.” Hänen mukaansa uudet valloittavat puut eivät tee mitään merkittävää ilmastonmuutoksen torjumiseksi, koska ne ovat globaalisti katsottuna häviävän pieni hiilinielu.