Zijn Australische savannes beter af met meer bomen?

Zijn Australische savannes beter af met meer bomen?

In de afgelopen 15 jaren hebben wetenschappers vastgesteld dat de boompopulatie in de Australische tropische savannes is toegenomen. De vraag stelt zich welke impact dit fenomeen heeft op het hele ecosysteem van levende wezens en niet-levende elementen (lucht, water en bodem), en hun onderlinge interacties.

Savannes als ecosysteem

Savannes bedekken wereldwijd een oppervlakte van ongeveer 33 miljoen km2, wat bij benadering overeenkomt  met de totale oppervlakte van het continent Afrika. Terwijl vooral de grassen het landschap domineren, zijn het net de bomen die een belangrijke rol spelen in het bestrijden van klimaatsverandering. Bomen hebben namelijk naast hun intrinsieke waarde en functies zoals reiniging van water, regulatie van regenval en temperatuur, een onmiskenbare rol in de opslag van koolstof. Via opname in de wortelen, stam en bladeren wordt dit broeikasgas vastgelegd en zorgen bomen zo mee voor een stabiel klimaat. Meer dan ooit dringt het besef bij wetenschappers door dat de dynamiek en weerbaarheid van deze ecosystemen enorm op de proef worden gesteld door de klimaatsverandering.

De Australische tropische savannes

Een toenemende frequentie en intensiteit van hittegolven, overstromingen, cyclonen en bosbranden hebben een grote impact op de stabiliteit van de Australische tropische savannes. Dit zeer dynamisch ecosysteem, dat zich uitstrekt in het noorden van Australië, wordt gestuurd door de jaarlijkse beweging van de Tropische Convergentie Zone. Dit leidt tot een seizoensgebonden klimaat met enerzijds een uiterst droge periode tussen april en oktober waarin grassen en kruidachtige planten uitdrogen en verdorren, en anderzijds een natter seizoen vanaf november tot maart die de savanne naar een groene oase vol leven stuwt. De hoge, groene kronendaken van de Eucalyptusbomen blijven het hele jaar door een constante in het savannebeeld, en doen dus zonder onderbreking aan fotosynthese. Het is daarom vanzelfsprekend dat de productiviteit van dit ecosysteem gemeten wordt aan de hand van de aangroei van bomen, en meer algemeen de toename in houtachtige begroeiing.

Observatie van vegetatie via remote sensing

Het opvolgen van de dynamiek in houtachtige begroeiing laat ons toe de stabiliteit van dit ecosysteem in te schatten. Dit gebeurt via remote sensing technieken waarbij via satellietbeelden informatie wordt verzameld omtrent de identiteit, toestand en biofysische karakteristieken van de vegetatie, zoals chlorofylconcentratie en vochtgehalte. Net als de mens beschikt elke plant namelijk over haar unieke vingerafdruk, die in de vorm van een gereflecteerd signaal door een satelliet wordt waargenomen. Dit gaat als volgt te werk: elektromagnetische straling die wordt uitgezonden in de vorm van licht, interageert met elk object op haar weg; een deel van het signaal wordt doorgelaten door het object, een deel wordt geabsorbeerd en een laatste deel wordt gereflecteerd. Het gereflecteerd signaal kan vervolgens opgevangen worden door een sensor, met name een satelliet. De meeste aardobservatiesatellieten maken opnames in verschillende golflengten, en omvatten een uitgebreid  gamma van het elektromagnetisch spectrum, gaande van zichtbaar (400-700 nm) tot infrarood (700-1000 nm) en tot korte golf infrarood (1000-2600 nm). De opgevangen satellietgegevens kunnen vervolgens gebruikt worden om biofysische eigenschappen van vegetatie te detecteren op basis van formules die gebruik maken van bepaalde ranges in het spectrum, en zo ondergebracht worden in een index.

Indexering: NDVI en DSI

De meest gehanteerde vegetatie index is de NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) die een indicatie geeft van hoe groen - en dus gezond - een plant is. Terwijl de NDVI in staat is om grasland van bos te onderscheiden, en er de aangroei van gewassen perfect weet te observeren, kent deze index zijn beperkingen wanneer het gaat over een ecosysteem dat bestaat uit een mozaïek van boomgroepen en grassen, zoals de Australische tropische savannes, en wordt het bijgevolg lastig om de aangroei in houtachtige gewassen in te schatten. Gezien het seizoensgebonden karakter van dit ecosysteem, ligt de oplossing voor de hand: het droogseizoen leent zich het best tot het inschatten van de houtachtige begroeiing. Terwijl grassen en kruidachtige gewassen tijdens het droogseizoen verdorren en een lage NDVI waarde hebben, prijken bomen het hele jaar door als groene reuzen boven de savannes en hebben ze permanent een hoge NDVI waarde. Martin Brandt ontwikkelde met deze visie de droge seizoen index (DSI) voor gelijkaardig onderzoek in de Sahel, waarbij de NDVI tijdens het droogseizoen gebruikt wordt als proxy voor de houtachtige begroeiing. Deze index (DSI) laat correcties toe aangezien variaties in de waterbeschikbaarheid tijdens het natte seizoen schommelingen kunnen veroorzaken in de groenschakering van de vegetatie (en dus NDVI) tijdens het droogseizoen. Bij het onderbrengen van NDVI tijdsreeksen in grafieken, kan men vanuit verschillende invalshoeken de gegevens duiden. Enerzijds is er een seizoensgebonden component die afhankelijk is van de fenologie van de vegetatie en zijn omgevingscondities. Daarnaast kunnen trends vastgesteld worden die wijzen op graduele veranderingen. Tenslotte zijn er de anomalieën of veranderingen op korte termijn in vegetatiebiomassa als gevolg van omgevingsstoringen, zoals droogte.

Toename van de boompopulatie in de Australische tropische savannes

Een tijdsreeks van de DSI tussen 2002 en 2016 toont dat het aandeel van houtachtige begroeiing in Litchfield National Park, dat zich situeert net onder Darwin in het noorden, is toegenomen met 2,29% in vergelijking met de gemiddelde bedekking over dezelfde  tijdsperiode. Deze aangroei kan te verklaren zijn door gewijzigde klimaatomstandigheden, een wereldwijde stijgende CO2 concentratie en een brandpatroon dat verschilt naargelang het tijdstip van de brand (hoe later in het droogseizoen, hoe vernielender).

Impact op korte termijn stabiliteit van het ecosysteem

De korte termijn stabiliteit van dit ecosysteem wordt bepaald door het signaal van de anomalieën te filteren van de  trends en seizoensgebonden componenten, en daarvan de standaarddeviatie en autocorrelatie te berekenen, m.a.w.  de schommelingen en gelijkenissen. Uit deze tijdsreeksen kan opgemaakt worden dat een toename in houtachtige begroeiing leidt tot een sneller herstellend en veerkrachtiger ecosysteem. Men kan dus stellen dat Australische tropische savannes beter af zijn met meer bomen. Niettemin kunnen branden die veroorzaakt worden door het droge klimaat of door Aboriginal stammen, die de methode benutten bij de jacht en het verrijken van de bodemvruchtbaarheid, eventueel roet in het eten gooien.