Yale Environment 360
Afrikas savannekosystem – som omfattar Serengeti-slätterna med törnrosor, de öppna skogsmarkerna i Krüger nationalparken och de torra, röda sandsavannerna i Kalahari – upptar cirka 70 procent av kontinenten söder om Saharaöknen. Och det finns allt fler bevis för att dessa ikoniska och artrika landskap håller på att förändras när stigande koldioxidhalter i atmosfären driver på trädtillväxten på bekostnad av gräs, vilket leder till ett alltmer trädbevuxet landskap.
En undersökning från 2012 av försöksytor i sydafrikanska savannområden – där bränder, nederbörd och växtätartryck har varit konstanta i årtionden – visar på stora ökningar av vedartade växtmassor som författarna i första hand tillskriver den så kallade ”CO2-gödslingseffekten”, dvs. den ökade växttillväxten som orsakas av ökande koldioxidhalt i atmosfären. I en modellstudie som publicerades i tidskriften Nature förra året beskrivs en nyligen genomförd, snabb förskjutning av stora områden av afrikansk gräsmark och savann till mer tätt bevuxna, trädbevuxna områden, en trend som förväntas accelerera under de kommande årtiondena i takt med att koldioxidkoncentrationerna i atmosfären ökar. Det finns redan tecken på att djur som lever i öppna landskap, t.ex. geparden, lider av att savannen blir mer trädbevuxen.
Denna trend är inte begränsad till Afrika. I en australiensisk studie som släpptes förra månaden, som delvis bygger på satellitdata, dras slutsatsen att lövtäcket i varma, torra områden över hela världen har ökat med cirka 11 procent under de senaste tre decennierna på grund av högre koldioxidnivåer. Randall Donohue och kollegor vid Australiens nationella vetenskapsbyrå, känd som CSIRO, och Australian National University sade att koldioxidgödslingseffekten ”nu är en betydande process på landytan” som formar ekosystemen över stora delar av planeten.
Guy Midgley, en framstående sydafrikansk klimatforskare som har skrivit flera artiklar om koldioxidgödsling, sade att ökningen av grönska i torra zoner som beskrivs i den australiska artikeln är ”fenomenal”. Studien, sade han, var ett värdefullt tillägg till en växande mängd bevis för att den ökande koncentrationen av koldioxid i atmosfären direkt förändrar de terrestriska ekosystemen, oberoende av temperaturökningen.
Och även om vissa skulle kunna betrakta en ökning av växttillväxten i öknen som positiv, kan en expansion av vedartad vegetation i savanner och gräsmarker få allvarliga negativa effekter, varnade Midgley. Det skulle kunna hota och vilda djurpopulationer och vattentillgångar, eftersom träd och buskar använder mer vatten än gräs. Det skulle till och med kunna förstärka den globala uppvärmningen, eftersom träd, som i allmänhet är mörkare än gräs, kan absorbera mer solstrålning.
Savannerna är resultatet av en kamp om livsutrymme mellan gräs och träd som ingen av sidorna har vunnit.
Savannerna kan ses som resultatet av en kamp om livsutrymme mellan gräs och träd som ingen av sidorna har vunnit, säger Midgley, som är chefsdirektör för avdelningen för klimatförändringar och bioanpassning vid South African National Biodiversity Institute. Om gräset skulle vinna striden skulle trädlösa prärier bli resultatet. Om träden skulle vinna skulle savannen bli en allt tätare skogsmark. Många afrikanska savanner finns i områden som har tillräcklig nederbörd för att kunna upprätthålla tät skog, men eld och stora växtätare, t.ex. elefanter, slår ständigt tillbaka träden, vilket ger gräset utrymme att växa och upprätthåller en grov jämvikt mellan de två sidorna. Det ”buskövergrepp” som observerats över stora delar av södra Afrika under de senaste decennierna är ett exempel på att balansen mellan gräs och träd rubbas, säger han.
Under de senaste decennierna har boskapsskötare och viltförvaltare i stora delar av södra Afrika noterat en ökning av den vedartade vegetationen. Buskar och träd har invaderat gräsmarker och förvandlat dem till savanner. Savannerna har blivit tätare skog, ibland till och med ogenomträngligt täta. Anekdotiska bevis och tidsseriefotografier visar att denna trend accelererade under 1980-talet, och i slutet av det decenniet var ”bush encroachment” en vanligt förekommande term för vad som hände i betesmarker och naturområden över hela subkontinenten.
Namibia, ett generellt sett torrt, glest befolkat land nordväst om Sydafrika, har drabbats särskilt hårt. Omkring 26 miljoner hektar av landet har invaderats av oönskade vedartade växter som kväver betesområden. Eftersom träden använder mer regn än gräs minskar de också grundvattenbildningen och avrinningen till floderna avsevärt. Förlusten av gräsmarker är en av orsakerna till att landets nötköttsproduktion nu ligger 50-70 procent under 1950-talets nivåer, enligt vissa uppskattningar. Buskarnas intrång kostar Namibias lilla ekonomi så mycket som 170 miljoner dollar per år.
Förändringar i savannerna påverkar också djurlivet. Naturvårdare i Namibia, som är hemvist för världens största kvarvarande population av geparder, började hitta svältande geparder med allvarliga ögonskador för ungefär tjugo år sedan. Det är inte bara deras byten från slättlandets antiloper som trängs undan av träden, utan geparderna – som föredrar att jaga i öppna områden där de kan utnyttja sin berömda snabbhet – förblindas också av törnena i de vedartade växter som tar över landskapet.
Ornithologer som studerar kapgamen, en hotad asätare i södra Afrika, har upptäckt att den undviker att leta efter djurkadaver i områden som är bevuxna med buskar. Kapgampar är stora och tunga fåglar som behöver en lång och tydlig startsträcka för att kunna ta sig upp i luften. För att undvika att bli måltider för rovdjur verkar det som om gamarna helt enkelt inte landar där busken verkar för tät för att de ska kunna lyfta igen. Arten, som en gång var talrik i Namibia, häckar inte längre där.
På 1980- och 90-talen var den förhärskande uppfattningen att dålig markförvaltning, särskilt överbetning, var den främsta orsaken till att buskarna växer igen, eftersom träden lätt koloniserar de fläckar av bar jord som skapas när alltför många får och boskap förstör fleråriga gräs. Vissa experter noterade dock att även välskötta gårdar ofta drabbades av buskövergrepp. Även om överbetning kan bidra till buskarnas utbredning, ansåg de att någon större miljöförändring hjälpte vedartade växter att dominera gräset.
År 2000 publicerade Midgley tillsammans med William Bond, en ekolog från University of Cape Town, en artikel där han föreslog en mekanism som innebär att ökad koldioxid i atmosfären skulle kunna gynna träden i förhållande till gräset i kampen om territoriet i afrikanska savannområden. I dessa savanner är gräs mer lättantändliga och mer brandtoleranta än träd – de bär eld genom landskapet och växer snabbt igen efter en brand, vilket kräver mindre tid (och mindre vatten, marknäringsämnen och atmosfäriskt kol) för att uppnå mognad än träd.
För att etablera sig i landskapet måste savannaträden nå en höjd av cirka fyra meter för att undvika att deras stammar och kronor förstörs av gräseldade bränder. Med andra ord blir träden bara etablerade om de får en paus från elden tillräckligt länge för att bygga upp tillräckligt höga stammar så att de kan växa långt ovanför flamzonen. (Många träd på den afrikanska savannen dödas inte helt och hållet av branden, utan sprids på nytt från rötterna efter att ha fått sina ovanjordiska delar förstörda.)
Då träden konkurrerar ut gräset i fråga om vatten, näringsämnen och ljus börjar träden ta över landskapet.
Förfluten forskning visade att savannens träd vanligtvis tar fyra eller fler år för att nå brandsäker höjd, men de flesta afrikanska savannerna brinner vartannat till vart tredje år, så det är bara när det är ett sällsynt, längre än normalt uppehåll mellan bränderna som träden kan mogna. Mer koldioxid i luften innebär att träden teoretiskt sett kan bygga sina kolintensiva stammar och rötter längre, tjockare och snabbare. Bond och Midgley antog att träden på grund av detta skulle kunna växa och återigen grodda snabbare efter en brand än för några decennier sedan när den atmosfäriska CO2-nivån var lägre, vilket skulle öka deras chanser att nå brandsäker höjd. Genom att konkurrera ut gräset om vatten, näring och ljus skulle träden sedan kunna dominera landskapet.
För att testa om savannens träd faktiskt växer snabbare vid ökade koldioxidkoncentrationer i atmosfären odlade Bonds och Midgleys kollega Barney Kgope afrikanska savannens träd- och gräsfröplantor i kamrar där han kunde variera koldioxidnivåerna i luften runt växterna. Resultaten, som publicerades 2010, är slående. Vissa savannaträd som växte i en atmosfär med 370 ppm koldioxid (lite lägre än dagens nivå på 400 ppm) växte mer än dubbelt så snabbt som samma arter som växte i den förindustriella atmosfären med 280 ppm koldioxid. Träden som växte vid 370 ppm var inte bara högre än de som växte i förindustriella koldioxidkoncentrationer, de hade också större törnen för att skydda sig mot växtätare och mycket mer omfattande rotsystem än sina förindustriella motsvarigheter. De hade, med Bonds ord, blivit ”superträd”.
Forskaren Donohue sade att även om de satellitbilder som användes i hans nya australiensiska studie inte skiljde mellan gröna gräs och gröna vedartade växter, stämde de trender som han och hans kollegor observerade överens med en allmän ökning av växtbiomassan i hela Afrika på grund av koldioxidgödsling. Även om vissa nyhetsbyråer har rapporterat resultaten av hans studie som om de visar på en ”positiv sida” av klimatförändringarna eftersom öknarna ”blir grönare”, varnade Donohue för denna ensidiga tolkning. ”Det kommer att finnas vinnare och förlorare”, sade han, eftersom ökad vegetation i vissa torra områden mycket väl kan öka den lokala biologiska mångfalden, men också kan skada arter som är anpassade till mindre bevuxna livsmiljöer.
Guy Midgley har en mer pessimistisk syn på atmosfärisk CO2:s till synes ökande inflytande. ”Vi gillar våra ekosystem som inte är skogliga”, säger han och påpekar att bortsett från de effekter som en ökning av vedartade växter kommer att ha på gräsmarkernas djurliv och boskapsskötsel, så bildar landets gräsmarker vattendelare som matar floder som är viktiga för ekonomin. Studier visar att vattenavkastningen i sydafrikanska avrinningsområden för gräsmarker sjunker avsevärt när de invaderas av främmande träd, vilket är en av anledningarna till att regeringen spenderar miljontals dollar per år för att ta bort dem.
”Vi befinner oss i en modig ny värld ur ett växtperspektiv – det är lite skrämmande”, säger en forskare.
Sydafrikanska ekologer försöker ta reda på hur man bäst kan hindra träden från att ta över savannerna, kanske med hjälp av ”brandstormar” – kontrollerade bränder som sätts igång under varma, torra dagar för att maximera den värme de genererar – eller genom försiktig gallring av träd. Men supervarma bränder kan ha sina egna negativa effekter på ekosystemen, och manuell gallring kan bli för dyrt.
Midgley sade att genom att nå dagens nivå på 400 ppm koldioxid i atmosfären ”har vi vänt den evolutionära klockan tillbaka 5 miljoner år på mindre än ett århundrade”. Det är en massiv förändring av hur våra ekosystem fungerar”. Han noterade att koldioxid i atmosfären kan nå 600 ppm år 2100, en nivå som senast sågs under den eocena epoken för 34-55 miljoner år sedan, då skogar täckte nästan hela planeten och långt innan moderna gräs och de stora savanndäggdjuren som vi känner till i dag utvecklades.
”Vi befinner oss i en modig ny värld ur ett växtperspektiv”, sa William Bond. ”Det är lite skrämmande. Våra slättdjur står med ryggen mot väggen.” De nya invaderande träden kommer inte att göra något meningsfullt för att bekämpa klimatförändringarna, sade han, eftersom de är en försumbart liten kolsänka i globala termer.