Nadert de Amazone een kantelpunt van regenwoud naar savanne?

De dood van de Amazone is aanstaande. De Amazone nadert een kantelpunt. Het regenwoud staat op het punt om te slaan en te veranderen in een savanne.

Zulke nieuwskoppen doken twee weken geleden overal op in internationale media. Aanleiding was een publicatie in Nature Climate Change, geschreven door drie wetenschappers van de universiteit van Exeter. Daar bovenop kwam het bericht, vorige week, dat de ontbossing in de Amazone afgelopen januari en februari een recordtempo heeft bereikt. Sinds 2008 was het in die periode niet meer zo hoog.

Wat is er aan de hand? Wat hebben de wetenschappers in hun publicatie van 7 maart precies aangetoond? En waarom is hun toon zo anders, zoveel alarmerender, vergeleken met het net verschenen, eerste grote rapport over de Amazone, opgesteld door het in 2019 opgerichte Science Panel of the Amazon, dat de kennis over de Amazone wilde bundelen. Ruim 200 wetenschappers werkten aan het rapport mee. Het is afgelopen november, tijdens de klimaattop in Glasgow, gepresenteerd.

Het idee dat het Amazone-regenwoud kan omslaan in een savanne, werd in 1991 voor het eerst uitgewerkt in een publicatie in het Journal of Climate. Drie wetenschappers voerden een computermodellering uit met toenemende kap van het regenwoud. Het lokale neerslagpatroon veranderde daardoor – gekapte bomen verdampen geen water meer – en er ontstonden meer droogtes. Op een gegeven moment zagen ze het ecosysteem in een negatieve spiraal terechtkomen. Bomen stierven van de droogte. Het bos herstelde zich niet snel genoeg. Het leidde tot nóg minder verdamping, nóg minder neerslag en meer bomensterfte. Het regenwoud sloeg om naar savanne, een landschap dat wordt gedomineerd door grassen, met hier en daar een boom.

Kantelpunten

Juist in die periode deed de wiskundige theorie van tipping points zijn opgang in de ecologie – onder andere door het werk van de Wageningse ecoloog Marten Scheffer. De theorie wordt vaak uitgelegd aan de hand van een knikker in een holletje. De knikker is in dit geval het regenwoud. Op het laagste punt in het holletje bevindt het zich in de evenwichtstoestand. Maar er zijn continue verstoringen – branden, droogtes – die de knikker uit evenwicht brengen. Hij rolt heen en weer. Maar het systeem herstelt zich en keert terug naar de evenwichtstoestand. Als de verstoringen groter worden, neemt de uitslag van de knikker toe. Op een gegeven moment is de verstoring zo groot, en het herstel te traag, dat de knikker uit het holletje schiet. Het tipping point, het kantelpunt, is bereikt. Het regenwoud slaat om. De knikker rolt een ander holletje in – dat van de savanne – met een nieuw evenwichtspunt. En daar komt het ecosysteem niet zomaar weer uit.

„Inmiddels zijn er meer aanwijzingen dat de Amazone voldoet aan de kantelpunttheorie”, zegt Marina Hirota, ecoloog aan de Federal University of Santa Catarina in Brazilië. In het onlangs verschenen Amazone-rapport was ze eerste auteur van het hoofdstuk over tipping points. Hirota zegt dat het regenwoud de afgelopen 45.000 jaar „hoogst veerkrachtig” is gebleken, ook in droge periodes. Zelf toonde ze in 2011 (ze werkte toentertijd in Wageningen, in de groep van Marten Scheffer) in Science aan dat graduele verschillen in neerslag zich niet vertalen in een gradueel veranderende bosbedekking in tropische en subtropische regio’s in Afrika, Australië en Zuid-Amerika. Het bos reageert dus niet één op één op veranderingen in neerslag, maar in radicale overgangen. „Opvallend genoeg”, zo schreven de auteurs, kent de bosbedekking drie duidelijk te onderscheiden toestanden: regenwoud, savanne of boomloos.

Droogte, brand en bomensterfte

Daarna is ook aangetoond dat regenwoud en savanne in sommige delen van de Amazone vlak naast elkaar bestaan, terwijl er ogenschijnlijk gelijke omstandigheden heersen. „De systemen houden zich zo te zien zelf in stand”, zegt Marielos Peña-Claros, hoogleraar Bosecologie aan de Wageningen Universiteit & Research, en co-auteur van het Amazone-rapport. En de omslag van regenwoud naar savanne is inmiddels ook daadwerkelijk waargenomen, zegt ze. In het centrale deel van de Amazone, op overstromingsvlaktes van de Rio Negro. Er is vorig jaar maart over gepubliceerd, in Ecosystems. In dit deel van de Amazone vindt geen ontbossing plaats. Het is klimaatverandering die hier, over een periode van veertig jaar, heeft geleid tot toenemende droogtes, en een daarna zichzelf versterkend effect van natuurbranden, bomensterfte, erosie en verandering van de bodem van kleiig naar zandig, meer droogte, meer branden, meer bomensterfte...

Zet dit zich door? Staat misschien het hele Amazone-regenwoud op het punt om te slaan naar savanne? Die indruk krijg je wel als je de publicatie van 7 maart in Nature Climate Change leest. De wetenschappers deelden de Amazone op in een grid met ruim 6.300 cellen. Op basis van beschikbare satellietdata bekeken ze per cel de verandering van de bladbedekking, over de periode 1990-2016. Die bedekking is een maat voor de resilience, de veerkracht, van het bos. Veerkracht is een centraal begrip in de tipping-point-theorie en geeft weer hoe snel een systeem kan terugveren naar z’n evenwichtstoestand. Sinds 2003 zien de onderzoekers in driekwart van de gridcellen een afname van de bladbedekking. En dus, zo concluderen ze, een afname van de veerkracht. In hun inleiding schrijven ze dat ontbossing en klimaatverandering de Amazone wellicht tot dichtbij een kritische drempel hebben geduwd.

Hirota noemt het een „zorgvuldig en knap” onderzoek. Maar de conclusie dat het systeem vlak voor een kantelpunt staat, vindt ze kort door de bocht. „De auteurs zijn wis- en natuurkundigen. Het was goed geweest als ze een ecoloog erbij hadden betrokken, om de afname van de bladbedekking te duiden.”

Dat zegt ook Hans ter Steege, groepsleider Tropische Botanie bij het Naturalis Biodiversity Center in Leiden. Dat de bladbedekking in een groot deel van de Amazone achteruit gaat, is duidelijk. „Maar om dat meteen aan resilience te koppelen, vind ik een grote stap.” Eerste auteur Chris Boulton van de publicatie reageert dat hun methode „breed geaccepteerd” is om „het herstelvermogen van een systeem” te bepalen.

Het in november verschenen Amazone-rapport, waar ook Ter Steege aan meewerkte, is genuanceerder. Goed gaat het niet met de Amazone, zoveel is duidelijk. Hoofdstuk 24, over het risico op tipping points, heeft het over „ongeëvenaarde niveaus van stress en verstoringen”. De gemiddelde temperatuur is de laatste twintig jaar opgelopen, waardoor extreme droogtes vaker voorkomen – net als extreme neerslag trouwens. Het droge seizoen is aan het oprekken. Op veel plaatsen is sprake van „ongekende” bomensterfte. En de ontbossing houdt maar aan.

Maar tegelijkertijd maken droogtegevoelige boomsoorten plaats voor soorten die beter tegen droogte kunnen. Het regenwoud met een dichte kroon blijft op veel plekken bestaan, alleen in een andere samenstelling. Ook blijkt verstoord bos zich sneller te herstellen dan gedacht – afgelopen december verscheen er in Science nog een optimistische publicatie over, met Peña-Claros als een van de auteurs. Dat het hele Amazone-bekken zou omslaan in savanne noemt het rapport „onwaarschijnlijk”.

Savannegrassen

De auteurs van het Nature Climate Change-artikel zien de bladbedekking vooral in het zuidoosten van de Amazone afnemen. Daar vindt de meeste ontbossing plaats. Dus in dat gebied neemt, in hun ogen, de veerkracht, het snelst af. En wordt een omslag naar savanne het eerst verwacht. Maar het Amazone-rapport verwacht het daar juist niet. Want dan zouden typische savannegrassen moeten oprukken. Maar het zuidoosten is sterk door de mens verstoord. Regenwoud is omgezet in akkers en weilanden. Het zijn juist door de mens geïntroduceerde grassen die zich uitbreiden. Het ecosysteem verandert wel, en verarmt, maar het wordt geen savanne.

Het Amazone-rapport onderscheidt vier toestanden die het landschap kan aannemen: oorspronkelijk regenwoud; verstoord regenwoud dat herstellende is (zogeheten secundair bos) en een gesloten kroon heeft; een gedegradeerd woud met open kroon; en savanne. Voor grote delen van de Amazone voorzien de auteurs toestand 2 en 3 als de meest waarschijnlijke.

En kantelpunten onderscheidt het rapport er vijf. Als één ervan ergens wordt overschreden, kan dat lokaal tot een omslag leiden. Die vijf zijn: De jaarlijkse hoeveelheid neerslag zakt tot onder de 1.000-1.500 mm. Het droge seizoen duurt langer dan zeven maanden. De stijging van de wereldgemiddelde temperatuur komt boven de 2°C uit. Het ontboste gebied beslaat meer dan 20 tot 25 procent van het Amazone-regenwoud. En, specifiek voor de laaglanden, een jaarlijks bodemwatertekort van meer dan 200 tot 350 mm.

Hirota wijst erop dat het droge seizoen in sommige delen al is opgerekt tot zes maanden. En het aandeel van de Amazone dat is ontbost ligt inmiddels op zo’n 17 procent. Ze maakt zich wel degelijk zorgen om de Amazone. „Maar er zijn geen resultaten die laten zien dat we nu al op het punt van ineenstorting staan.”

Hoogleraar Peña-Claros ziet onder wetenschappers variatie in de manier waarop resultaten naar buiten worden gebracht. „Van pessimistisch naar optimistisch.” Zij plaatst zichzelf aan de rechterkant van deze schaal. Haar Braziliaanse collega Hirota zegt dat ze „liever voorzichtig dan alarmistisch” is. Het onlangs in Nature Climate Change verschenen artikel neigt volgens haar eerder naar dat laatste. Maar daar is eerste auteur Chris Boulton het niet mee eens. „Ik denk niet dat het alarmistisch is.”

Hoe dan ook, zegt Hirota, „als de ontbossing en de opwarming van de aarde doorgaan zal het Amazone-systeem op een gegeven moment toch instorten”. Dat zal niet alleen lokaal gevolgen hebben, zo concludeert ook het Amazone-rapport. In grote delen van de wereld zal het luchtstromingen en neerslagpatronen beïnvloeden.

Lees ook: Amazone-alarm, een gedicht over kantelpunten in de Amazone