Store, vilde dyr har uventet potentiale som klimahjælpere

Da jeg lavede min bacheloropgave ved Københavns Universitet for snart 10 år siden, stødte jeg på lidt af et paradoks.

De steder i Danmark, hvor græssende køer spiste og trampede på planterne, var jordens kulstofindhold cirka dobbelt så højt som på de marker med korn, kartofler og så videre, hvor kulstof-fikserende planter fik lov at være i fred for tænder og klove.

Hvordan kunne det gå til?

Store dyrs tilsyneladende magiske evne til at højne kulstofindholdet i jorden med op mod 100 procent, når jordens indhold af vand, luft, næringsstoffer og surhed var udjævnet af moderne landbrugsteknologi, var fascinerende og har summet i baghovedet på mig lige siden.

At flytte kulstof fra overjordisk lagring i vegetation til mere stabile puljer i jorden vil gøre vores naturlige kulstoflagring i økosystemer mere robust overfor fremtidige forstyrrelser fra eksempelvis ekstremt vejr og sygdomme.

Men også overfor skifte i politiske luner, der eksempelvis kan lede til afskovning – nogle gange endda drevet af velmenende omlægning af energiforsyning til biomasse i højindkomstlande som Danmark.

Men kan store dyr virkelig flytte kulstof fra overjordiske mod underjordiske lagre og dermed spille en positiv rolle i det langsigtede klimaregnskab?

Det spørgsmål har jeg og mine kollegaer undersøgt i et nyt studie, hvor vi gennemgik den eksisterende videnskabelige litteratur på området.

Store, vilde dyrs rolle er… uafklaret

Faget biogeokemi handler blandt andet om, hvordan grundstoffer som kulstof, brint og ilt er i kredsløb mellem levende organismer og deres omgivende miljø. Dette gælder dels jordbunden, men også de atmosfæriske og hydrologiske kredsløb.

I de seneste årtier har fokus i høj grad været på kulstofkredsløbet pga. den direkte kobling til atmosfærens drivhusgasser såsom kuldioxid og methan.

Når man snakker om naturbaserede løsninger på klimaproblematikken menes der ofte måder hvorpå vores økosystemer – menneskeskabte såvel som naturlige – kan suge kulstof ud af atmosfæren gennem fotosyntese og lagre det i enten biomasse eller jordbund.

Man kan ikke sammenligne husdyr og vilde dyr 1:1.

Alligevel stammer størstedelen af vores viden om, hvordan biogeokemien i vores økosystemer reagerer på tilstedeværelsen af store dyr netop fra mere eller mindre intensive dyrkningssystemer, hvor dyrehold indgår, jævnfør indledningen.

Vi ved altså relativt lidt, om den rolle store vilde dyr spiller for kulstofomsætning og –lagring i vores økosystemer, særligt i den del vi ikke kan se, nemlig i de dybere jordlag.

Dét forsøger vi at rode bod på i vores nye studie.

Én ting vi ved er, at planteædere spiser planter, og er de store nok, ødelægger de dem også fysisk – bevidst eller ubevidst.

Det kunne derfor ved første øjekast ligne en dårlig klimatilpasningsstrategi at have store dyr i sine landskaber. Så simpelt er det bare ikke.

Tre kulstofmolekyler frem og to tilbage

Mens der i de senere år har været stort fokus på beskyttelse af de eksisterende kulstoflagre, primært i tropiske regnskove og den arktiske permafrost, er skovrejsning løbet med meget af opmærksomheden, når det gælder opbygning af nye lagre.

Det skyldes formentlig delvis den letforståelige effekt af træers biomasse, der fylder i landskabet foran vores øjne.

Mens skovrejsning har stort potentiale i visse dele af verden, vil skovrejsning i tusindår gamle græslandsøkosystemer med store populationer af store dyr, såsom den afrikanske savanne og de nordamerikanske prærier, være katastrofal for biodiversiteten.

Tilmed er der i de senere år blevet stillet spørgsmålstegn ved, hvor pålidelige skove er som kulstoflagre i en fremtid med øget tryk fra flammer, insekter, tørke og motorsave.

Vi kan altså ikke nødvendigvis regne med, at den kulstof, der er lagret i biomasse på jordoverfladen, forbliver der og ikke ender i atmosfæren igen efter få år.

Dermed risikerer man, det bliver tre skridt frem og to tilbage. Så hvordan kan vi lagre kulstof i vores landskaber på en mere robust måde?

Gnuer kan forhindre altødelæggende naturbrande

Vi har i en netop udgivet en gennemgang af den eksisterende forskningslitteratur i tidsskriftet Trends in Ecology and Evolution undersøgt mulige mekanismer for, hvordan tilstedeværelsen af store dyr kan hjælpe med at stabilisere kulstof i landskabet.

Det gør de primært ved at flytte kulstof fra relativt udsatte overjordiske lagre til mere stabile underjordiske puljer, hvor kulstof potentielt kan blive bevaret i tusindvis af år.

Særligt studier fra det mest velkendte økosystem i verden med nogenlunde intakte dyresamfund, den afrikanske savanne, har vist potentialet.

De studier dokumenterer, hvordan tilstedeværelsen af gnuer er helt afgørende for at forhindre altødelæggende naturbrande i at destruere alle kulstoflagre i landskabet.

De viser også, hvordan elefanter kan pumpe kulstof fra buske og træer på overfladen ned i mere stabile puljer under jorden – vel at mærke uden at den samlede mængde af kulstof i landskabet reduceres.

Begge dele reducerer risikoen for, at den kulstof, vi lagrer gennem fotosyntese, ender i atmosfæren igen efter få år.

Dertil kommer den rolle store dyr kan spille i Arktis for at bevare permafrosten, som er mere velbeskrevet.

Det gør de dels gennem en omstrukturering af plantesamfundet fra mindre dominans af træer og buske med lav evne til at reflektere solenergi (albedo) mod højere dominans af græsser og urter med højere albedo.

Og dels gennem at trampe den isolerende 'snedyne' flad, hvilket mindsker dens isolerende kraft. Begge dele hjælper til med at reducere den gennemsnitlige jordtemperatur adskillige grader og mindsker dermed optøningen af permafrosten.

Store dyr kan stabilisere uden at kompromitere den samlede kulstoflagring

Vi præsenterer tre hovedmekanismer, hvormed tilstedeværelsen af store dyr bidrager væsentlig til omstruktureringen af kulstofpuljerne i landskabet:

1. Store dyr øger 'økosystemers stofskifte'
2. Store dyr højner andelen af landskabets samlede fikserede kulstofmængde, som allokeres ned under jorden til planterødder og mikroorganismer.
3. Store dyr giver flere ’jordbundsingeniører’ (f.eks. regnorme og 'lortebiller'), som begraver og stabiliserer kulstof, så det bliver længere i jorden

Lad os se på dem én for en.

1. Store dyr øger 'økosystemers stofskifte'

Hvad skal vi forstå ved det? Har økosystemer et stofskifte?

Med en lidt forsimplet analogi kunne man sige, at tilstedeværelsen af store dyr kan forvandle et økosystem fra en utrænet til en trænet person.

Den trænede person har et højere stofskifte end den utrænede, hvilket betyder, at man har højere energiforbrug og udånder mere CO₂, som så kompenseres af et højere indtag af kalorier.

Altså en generelt højere gennemstrømning af energi og stof (jf. stofskifte).

Selvom den trænede person udånder mere kulstof end den utrænede, betyder det dog ikke, at den trænede indeholder mindre kulstof end den utrænede – over tid formentlig endda det modsatte.

Men det betyder, at den trænede person omstrukturerer en større del af sit lagrede kulstof fra fedt til muskler.

Det samme princip finder sted i 'det trænede økosystem'.

Dels vil store dyr højne stofskiftet i et økosystem gennem omstrukturering af plantesamfundet mod flere hurtigtvoksende, græsningstolerante græsser og urter på bekostning af vedplanter (buske og træer).

Dels vil stofskiftet højnes mere direkte, gennem at store dyr spiser betydelige mængder biomasse, som tilsættes jorden som relativt letomsættelig afføring.

Et nyligt modelstudie viste, at økosystemer med store dyr og højere stofskifte lagrer en større mængde kulstof under jorden uden at kompromittere økosystemets samlede kulstofmængde.

2. Store dyr højner planters 'kulstofinvestering' i jorden

Traditionelt set har man antaget, at døde planterester udgør den kulstof, der lagres i jorden.

Dermed har standardforståelsen været, at når planterester spises af regnorme, bakterier og svampe, så recirkuleres det direkte tilbage til atmosfæren.

Da svampe og bakterier ligesom alle andre organismer forbrænder en vis del af det indtagede kulstof, sendes en vis mængde naturligvis tilbage til atmosfæren, primært som CO₂.

Et groft tommelfingerestimat kunne være cirka halvdelen.

Over det seneste årti har nye biogeokemiske metoder dog tydeliggjort, at rester af døde svampe og bakterier (nekromasse) udgør størstedelen af den kulstof, der er lagret i jordens mest stabile kulstofpuljer.

Denne fraktion kaldes ofte for 'mineral-associated organic matter', da kulstoffet i denne pulje er gjort svært nedbrydeligt gennem kemiske bindinger (sorption) til og sammenklumpning (aggregering) med jordens mineralpartikler.

Derfor kan en strategi til at højne stabiliteten af økosystemers kulstof være at maksimere mængden af kulstof, der spises af jordbundens dyr, svampe og bakterier.

Dette kan gøres ved at højne den samlede mængde kulstof, planterne 'investerer' i jordbunden.

Det sker enten ved at udbygge rodnettet eller højne mængden af letomsættelige molekyler, eksempelvis sukre, som rødderne 'bytter' med symbiotiske bakterier og svampe til gengæld for næringsstoffer.

Store dyr kan opnå dette ad to veje.

Dels gennem den ovennævnte omstrukturering af plantesamfundet, hvor dominansen i landskabet skifter fra træer og buske mod græsser og urter. Græsser og urter allokerer nemlig en større andel af den kulstof, de fikserer, til deres rødder i forhold til træer.

Dels kan det ske som en konsekvens af individuelle græsningstolerante planters respons til græsning.

For at være i stand til at konkurrere effektivt om de relativt lettilgængelige næringsstoffer, der florerer i økosystemer med mange dyr, kan det være en fordel for den enkelte plante at investere massivt i at udbygge rodnet og/eller fodre sine symbiotiske bakterier og svampe.

Dermed kan de sammen tilrane sig den størst mulige mængde ressourcer.

3. ’Lortebiller’ og regnorme får kulstof til at blive længere i jorden

Slutteligt fremmes mange af de mest effektive ’jordbundsingeniører’, som naturligt blander og dermed omstrukturerer jorden, af tilstedeværelsen af store dyr.

Eksempelvis er tætheden af dybdeborende regnorme cirka fire gange højere under kokasser end under omkringliggende arealer (prøv selv at vende en tør kokasse næste gang du er på en afgræsset mark – der er næsten med garanti regnorme med hovedet stikkende over jorden igang med at spise af kokassen).

Andre kendte eksempler er den gensidige afhængighed af store græssere og 'lortebiller' (dung beetles) samt præriehunde og bisoner på de nordamerikanske prærier.

Når jord blandes vertikalt, bliver der blandet organisk stof ned i underjorden, hvor det interagerer med mineraljorden og danner aggregater og kemiske bindinger som beskrevet ovenfor.

Derudover stabiliseres kulstof i aggregater, når det passerer gennem fordøjelsessystemet på jordspisende dyr såsom regnorme.

Hvad betyder det for rewilding-debatten?

I Danmark – og her på Forskerzonen – er der debat om, hvor stor en rolle store dyr bør spille i den fremtidige danske natur (se Forskerzonen-debatten her, her, her, her og her).

Forvaltningsstrategien med at udsætte store dyr som økosystemingeniører for at skabe mere variation i landskabet – eller 'rod' om man vil – går ofte under navnet 'rewilding'.

Vores litteraturgennemgang bidrager med argumenter for, at store, vilde dyr kan være positive medspillere i klimakampen, ikke mindst på den halvlange (årtier) og lange (århundreder) bane.

Hensigten er dog i ligeså høj grad at nuancere forståelsen af, at et enøjet fokus på at maksimere mængden af stående træbiomasse i landskabet på den korte bane kan være en sårbar strategi for at afbøde mængden af CO₂ i atmosfæren på lidt længere sigt.

Vi er nødt til at tænke på pålideligheden/robustheden af kulstoflagrene også.

I øvrigt er der ganske givet betydelige forskelle på, hvad konsekvensen af tilstedeværelsen af store dyr vil være i det ene økosystem relativt til det andet, ikke mindst på den korte bane. Heller ikke udsætning af store dyr er en 'one-size-fits-all' løsning.

For bedre at kunne forstå effekterne på landskabsskala og i dansk kontekst, søsætter vi fra tidligt næste år projektet WildSoil, som henover de næste fem år skal kigge på effekterne af rewilding i Danmark på jordbundens kulstoflagring og drivhusgasbalance.

Forhåbentlig kan vi dermed de kommende år komme nærmere svaret på spørgsmålet: Kan store dyr stabilisere økosystemers kulstof i Danmark og dermed være en medspiller både i klima- og biodiversitetskampen?

Følg projektet på Twitter her.