Yale Environment 360
De savanne-ecosystemen van Afrika – waaronder de met doornenbomen begroeide vlakten van de Serengeti, de open bossen van het Kruger National Park en de droge, rode zand savannes van de Kalahari – beslaan ongeveer 70 procent van het continent ten zuiden van de Sahara woestijn. En het bewijs neemt toe dat deze iconische en biodiverse landschappen aan het veranderen zijn nu het stijgende kooldioxidegehalte in de atmosfeer de groei van bomen stimuleert ten koste van grassen, wat leidt tot een steeds bosrijker landschap.
Een onderzoek uit 2012 van experimentele percelen in Zuid-Afrikaanse savannes – waar branden, regenval en herbivoordruk al tientallen jaren constant zijn – laat een grote toename zien van de houtachtige plantenmassa, die de auteurs voornamelijk toeschrijven aan het zogenaamde “CO2-bevruchtingseffect”, de toename van de plantengroei veroorzaakt door de toenemende atmosferische kooldioxide. In een vorig jaar in het tijdschrift Nature gepubliceerde modelstudie wordt een recente, snelle verschuiving beschreven van uitgestrekte gebieden van Afrikaans grasland en savanne naar dichter begroeide, beboste gebieden, een trend die naar verwachting in de komende decennia zal versnellen naarmate de atmosferische concentraties van CO2 stijgen. Er zijn nu al tekenen dat dieren in het open veld, zoals het jachtluipaard, te lijden hebben onder de toenemende bebossing van de savanne.
Deze trend beperkt zich niet tot Afrika. Een Australische studie die vorige maand werd vrijgegeven en die gedeeltelijk gebaseerd was op satellietgegevens, concludeert dat het bladerdek in warme, dorre gebieden wereldwijd in de laatste drie decennia met ongeveer 11 procent is toegenomen als gevolg van de hogere CO2-niveaus. Randall Donohue en collega’s van het Australische nationale wetenschapsagentschap, bekend als CSIRO, en de Australian National University zeiden dat het CO2-bemestingseffect “nu een belangrijk landoppervlakproces” is dat ecosystemen in grote delen van de planeet vorm geeft.
Guy Midgley, een prominente Zuid-Afrikaanse klimaatonderzoeker die verschillende artikelen over CO2-bemesting heeft geschreven, zei dat de toename van de begroeiing van dorre gebieden die in het Australische artikel wordt beschreven, “fenomenaal” is. De studie, zei hij, was een waardevolle aanvulling op een groeiend bewijs dat de stijgende concentratie van atmosferische kooldioxide terrestrische ecosystemen direct verandert, onafhankelijk van de temperatuurstijging.
Hoewel sommigen een toename van de plantengroei in woestijnen als positief zouden kunnen beschouwen, zou een uitbreiding van houtachtige vegetatie in savannes en graslanden ernstige negatieve gevolgen kunnen hebben, waarschuwde Midgley. Het zou een bedreiging kunnen vormen voor wildpopulaties en watervoorraden, omdat bomen en struiken meer water gebruiken dan grassen. Het zou zelfs de opwarming van de aarde kunnen versterken, omdat bomen, die over het algemeen donkerder zijn dan grassen, meer zonnestraling kunnen absorberen.
Savannes kunnen worden gezien als het resultaat van een strijd om leefruimte tussen grassen en bomen die geen van beide partijen heeft gewonnen.
Savannes kunnen worden gezien als het resultaat van een strijd om leefruimte tussen grassen en bomen die geen van beide partijen heeft gewonnen, zei Midgley, hoofddirecteur van de Climate Change and Bioadaptation Division van het South African National Biodiversity Institute. Als grassen de strijd zouden winnen, zouden boomloze prairies het resultaat zijn. Als de bomen zouden winnen, zou de savanne veranderen in een steeds dichter bosgebied. Veel Afrikaanse savannes bevinden zich in gebieden met voldoende regenval om dichte bossen te ondersteunen, maar vuur en grote herbivoren, zoals olifanten, slaan voortdurend bomen terug, waardoor grassen ruimte krijgen om te groeien en een ruw evenwicht tussen de twee partijen in stand wordt gehouden. De “bush encroachment” die de laatste decennia over grote delen van zuidelijk Afrika is waargenomen, is een voorbeeld van de verstoring van het evenwicht tussen grassen en bomen, zegt hij.
In de afgelopen decennia hebben veeboeren en wildbeheerders over grote delen van zuidelijk Afrika een toename van houtachtige vegetatie waargenomen. Struiken en bomen zijn grasland binnengedrongen en veranderen het in savannes. De savannes zijn dichter bebost geworden, soms ondoordringbaar. Uit anekdotisch bewijsmateriaal en tijdreeksfoto’s blijkt dat deze trend in de jaren tachtig versnelde, en tegen het einde van dat decennium was “bush encroachment” een algemeen gebruikte term voor wat er gebeurde in weidegronden en natuurgebieden over het hele subcontinent.
Namibië, een over het algemeen dor, dunbevolkt land ten noordwesten van Zuid-Afrika, is bijzonder zwaar getroffen; ongeveer 26 miljoen hectare van het land is binnengedrongen door ongewenste houtgewassen, die de weidegronden verstikken. Omdat bomen meer regen gebruiken dan grassen, verminderen zij ook aanzienlijk de grondwateraanvulling en de afvloeiing in rivieren. Het verlies van grasland is volgens sommige schattingen een van de redenen dat de rundvleesproductie in Namibië nu 50 tot 70 procent onder het niveau van 1950 ligt. Het oprukken van de struiken kost de kleine economie van Namibië maar liefst 170 miljoen dollar per jaar.
De veranderingen in de savannes hebben ook gevolgen voor de wilde dieren. Natuurbeschermers in Namibië, de thuisbasis van ’s werelds grootste overgebleven populatie cheeta’s, begonnen zo’n twintig jaar geleden uitgehongerde cheeta’s te vinden met ernstige oogverwondingen. Niet alleen worden hun vlakke-antilope prooien verdrongen door bomen, maar cheeta’s – die bij voorkeur jagen in open gebieden waar zij hun beroemde snelheid kunnen benutten – worden ook verblind door de doornen van houtachtige planten die het landschap overnemen.
Ornithologen die de Kaapse gier bestuderen, een bedreigde Zuidafrikaanse aaseter, hebben ontdekt dat deze het zoeken naar kadavers van dieren boven met struiken begroeide gebieden vermijdt. Kaapse gieren zijn grote, zware vogels die een lange, duidelijke aanloop nodig hebben om zich in de lucht te lanceren. Om te voorkomen dat ze een maaltijd worden voor roofdieren, lijken gieren gewoon niet te landen waar het struikgewas te dicht is om weer te kunnen opstijgen. De soort, ooit talrijk in Namibië, broedt er niet langer.
In de jaren ’80 en ’90 was de overheersende mening dat slecht landbeheer, vooral overbegrazing, de hoofdoorzaak was van het dichtgroeien van de bush, omdat bomen gemakkelijk de stukken kale aarde koloniseren die ontstaan wanneer te veel schapen en vee overblijvende grassen vernietigen. Sommige deskundigen merkten echter op dat ook goed beheerde boerderijen vaak te lijden hebben van struikgewas. Hoewel overbegrazing kan bijdragen tot het oprukken van struiken, waren zij van mening dat een grotere milieuverandering houtachtige planten hielp om grassen te overheersen.
In 2000 publiceerde Midgley samen met William Bond, ecoloog aan de Universiteit van Kaapstad, een artikel waarin hij een mechanisme voorstelde waardoor een toename van atmosferische CO2 bomen zou kunnen bevoordelen boven grassen in hun strijd om territorium in Afrikaanse savannes. In deze savannes zijn grassen brandbaarder en brandtoleranter dan bomen – ze voeren vuur door het landschap en hergroeien snel na brand, waarbij ze minder tijd (en minder water, voedingsstoffen in de bodem en koolstof in de atmosfeer) nodig hebben om volwassen te worden dan bomen.
Om zich in het landschap te vestigen, moeten savannebomen een hoogte van ongeveer vier meter bereiken om te voorkomen dat hun stammen en kronen door grasbrand worden vernietigd. Met andere woorden, bomen kunnen zich alleen vestigen als ze lang genoeg van het vuur worden gevrijwaard om voldoende hoge stammen op te bouwen en tot ver boven de vlammenzone uit te groeien. (Veel Afrikaanse savannebomen worden niet volledig door vuur gedood, maar ontspruiten opnieuw uit de wortels nadat hun bovengrondse delen zijn vernietigd.)
Door grassen te verdringen voor water, voedingsstoffen en licht, beginnen bomen het landschap over te nemen.
Erder onderzoek heeft aangetoond dat savannebomen er gewoonlijk vier of meer jaren over doen om vuurvaste hoogte te bereiken, maar de meeste Afrikaanse savannes branden om de één tot drie jaar, zodat bomen alleen volwassen kunnen worden als er een zeldzame, langer dan normale pauze tussen branden is geweest. Meer CO2 in de lucht betekent dat bomen hun koolstofintensieve stammen en wortels theoretisch langer, dikker en sneller kunnen opbouwen. Bond en Midgley veronderstelden dat bomen daardoor na een brand sneller kunnen groeien en opnieuw uitgroeien dan enkele tientallen jaren geleden, toen het atmosferische CO2-niveau lager was, waardoor hun kansen om een brandveilige hoogte te bereiken toenemen. Door dan de grassen te verdringen voor water, voedingsstoffen en licht, zouden bomen het landschap kunnen domineren.
Meer recent, om te testen of savannebomen inderdaad sneller groeien bij verhoogde atmosferische concentraties CO2, kweekten Bond en Midgley’s collega, Barney Kgope, zaailingen van Afrikaanse savannebomen en -grassen in kamers waarin hij het CO2-niveau in de lucht rond de planten kon laten variëren. De resultaten, gepubliceerd in 2010, zijn opvallend. Sommige savannebomen die werden gekweekt in een atmosfeer van 370 delen per miljoen (ppm) kooldioxide (iets lager dan het huidige niveau van 400 ppm) groeiden meer dan twee keer zo snel als dezelfde soorten die werden gekweekt in de pre-industriële atmosfeer van 280 ppm CO2. Niet alleen waren de bomen die groeiden bij 370 ppm hoger dan die welke groeiden in pre-industriële concentraties van CO2, ze hadden ook grotere doornen om hen te beschermen tegen planteneters en veel uitgebreidere wortelsystemen dan hun pre-industriële tegenhangers. Ze waren, in Bond’s termen, “superbomen” geworden. Onderzoeker Donohue zei dat, hoewel de satellietbeelden die in zijn nieuwe Australische studie werden gebruikt geen onderscheid maakten tussen groene grassen en groene houtachtige planten, de trends die hij en zijn collega’s waarnamen consistent waren met een algemene toename van de biomassa van planten in heel Afrika als gevolg van CO2-bemesting. Hoewel sommige nieuwszenders de resultaten van zijn studie als een “voordeel” van de klimaatverandering hebben bestempeld omdat de woestijnen “groener” worden, waarschuwt Donohue voor deze eenzijdige interpretatie. “Er zullen winnaars en verliezers zijn,” zei hij, omdat de toegenomen vegetatie in sommige dorre gebieden de plaatselijke biodiversiteit kan vergroten, maar ook schade kan toebrengen aan soorten die zijn aangepast aan minder begroeide habitats.
Guy Midgley heeft een pessimistischer kijk op de kennelijk toenemende invloed van atmosferische CO2. “Wij houden van onze niet-bos-ecosystemen,” zei hij, erop wijzend dat afgezien van de gevolgen die een toename van houtachtige planten zal hebben voor graslanddieren en veehouderij, de graslanden van het land waterscheidingen vormen die rivieren voeden die van vitaal belang zijn voor de economie. Studies tonen aan dat de wateropbrengst van Zuid-Afrikaanse grasland stroomgebieden aanzienlijk daalt wanneer ze worden binnengevallen door uitheemse bomen, een van de redenen waarom de regering miljoenen dollars per jaar uitgeeft om ze te verwijderen.
‘We bevinden ons in een dappere nieuwe wereld vanuit het perspectief van een plant – het is een beetje beangstigend,’ zegt een wetenschapper.
Zuid-Afrikaanse ecologen proberen uit te vinden hoe ze het beste kunnen voorkomen dat bomen de savannes overnemen, misschien met “vuurstormen” – gecontroleerde branden die op hete, droge dagen worden aangestoken om de warmte die ze genereren te maximaliseren – of zorgvuldig dunnen van bomen. Maar superhete branden zouden hun eigen negatieve effecten op ecosystemen kunnen hebben, en het handmatig uitdunnen zou te duur kunnen zijn.
Midgley zei dat door het bereiken van het huidige niveau van 400 ppm kooldioxide in de atmosfeer, “we de evolutionaire klok in minder dan een eeuw 5 miljoen jaar terug hebben gedraaid. Het is een enorme verandering in hoe onze ecosystemen werken.” Hij merkte op dat de atmosferische CO2 600 ppm zou kunnen bereiken tegen 2100, een niveau dat voor het laatst werd gezien tijdens het Eoceen tijdperk van 34 tot 55 miljoen jaar geleden, toen bossen bijna de hele planeet bedekten en lang voordat moderne grassen en de grote savannezoogdieren die we vandaag de dag kennen evolueerden.
“We bevinden ons in een dappere nieuwe wereld vanuit het perspectief van een plant,” zei William Bond. “Het is een beetje beangstigend. Onze vlaktedieren staan met hun rug tegen de muur.” De nieuwe invasie bomen zullen niets zinvols doen om de klimaatverandering te bestrijden, zei hij, omdat ze een verwaarloosbaar kleine koolstofput zijn in mondiale termen.