Milieu

Honderdjarig onderzoek naar gletsjers biedt inzicht in klimaatverandering

Met behulp van getekende kaarten en pepperspray tegen beren heeft een wetenschapper het langst lopende gletsjeronderzoek heropend. Bekijk hoe het landschap sindsdien is veranderd.donderdag 9 november 2017

Door Craig Welch
Dit fjord werd volledig gevuld door de John Hopkins Glacier toen een wetenschapper het gebied aan het begin van de vorige eeuw begon te bestuderen. Inmiddels is er veel meer open water.

Het gebeurt niet vaak dat een ecoloog op zo’n avontuurlijke wijze voor detective kan spelen – in het Amerikaanse Midwesten bladerend door stoffige documenten, op zoek naar honderd jaar oude, met de hand getekende kaarten die hem de weg wezen door dicht struikgewas in het door wolven en bruine beren bewoonde Alaska. Maar dat is hoe wetenschapper Brian Buma het levenswerk van een legende op het spoor kwam: een van de pioniers van de moderne ecologie, die op zijn gebied zó vooraanstaand was dat de Ecological Society of America een prijs naar hem heeft vernoemd.

De speurtocht van Buma, assistent-professor aan de University of Alaska-Southeast, had het doel om negen minuscule stukjes grond in de immense wildernis van het Glacier Bay National Park in Alaska te vinden – negen plekjes van elk één vierkante meter die in 1916 door de botanist William Skinner Cooper werden gebruikt voor een van de langst lopende wetenschappelijke experimenten in de vrije natuur, in een van de nauwkeurigst onderzochte en meest dynamische gebieden in de VS.

Cooper kende de rijke geschiedenis van Glacier Bay, had de logboeken van de expeditie van kapitein George Vancouver uit de achttiende eeuw gelezen en had de kanotochten van natuuronderzoeker John Muir gevolgd, die de geologie van dit gebied wilde vergelijken met die van de Yosemitevallei. Cooper liep ook voorop in het streven om het gebied tot nationaal monument uit te roepen, 55 jaar voordat het uiteindelijk, in 1980, een nationaal park zou worden.

Maar de verborgen lapjes grond waar Cooper zijn baanbrekende veldonderzoek had gedaan en die nog altijd in handboeken op de universiteit worden behandeld, waren in de loop der jaren in vergetelheid geraakt. Buma wilde ze weer terugvinden.

“Ik ben opgegroeid met Indiana Jones en altijd dol geweest op ontdekkingsreizen en het vinden van oude voorwerpen, het opsporen van vergeten plekken, het verleggen van grenzen,” vertelt Buma. “En dit onderzoek had al die elementen.”

Dus pakte Buma vorige zomer – een eeuw nadat Cooper zijn onderzoek begon – zijn historische foto’s in, samen met een metaaldetector en pepperspray tegen de beren, en spoorde (met behulp van een beurs van National Geographic) de lapjes grond van Coopers veldwerk op. Inmiddels gebruikt hij ze om nieuw licht te werpen op de verrassende manieren waarop plantengemeenschappen door de klimaatverandering hun leefgebieden verleggen. In een artikel dat deze week door de Ecological Society of America werd gepubliceerd, toont hij aan – zoals Cooper vóór hem had gedaan – dat het gletsjerijs in de baai zich sneller terugtrekt dan op elke andere plek op aarde en dat er nieuwe struiken- en bomensoorten verschijnen, maar niet zo overzichtelijk als je zou verwachten.

“Men nam aan dat plantengemeenschappen zich op een zeer ordelijke manier verplaatsten, dat als je bijvoorbeeld naar een duizend jaar oud bos kijkt, alles daar op dezelfde manier is gearriveerd,” zegt Buma. “Maar die aanname kun je pas testen als je een landschap gedurende zeer lange tijd hebt geobserveerd, en dat is wat Cooper probeerde te doen. Zijn onderzoek hebben we nu nieuw leven ingeblazen.”

Op deze foto’s is te zien hoe specifieke stukjes grond in de loop der decennia sterk zijn veranderd.

Een oud mysterie achterna

Voor Buma begon alles met een raadsel. Het was in 1794 dat Glacier Bay voor het eerst door niet-indianen werd aanschouwd, toen de expeditie van de Britse ontdekkingsreiziger George Vancouver over een ruim 30 kilometer breed en 1200 meter dik pak ijs berichtte: een kustlijn die “eindigde in massieve bergen van ijs”. In 1879, toen het gebied werd bezocht door Muir (die hoopte directe observaties te kunnen doen van de manier waarop gletsjers zich door het landschap sleten), had dat ijspak zich door natuurlijke bewegingen zo’n tachtig kilometer teruggetrokken.

In 1916 was het de beurt aan Cooper, die in het steriele puin aan de voet van het smeltende ijs kleine lapjes grond uitzette waarop hij over langere tijd wilde observeren wat er zou gaan groeien; hij maakte daarbij gebruik van de kaarten die door Vancouver waren geschetst. In de loop der jaren en decennia werden de plekjes bedekt met rijke humus, kwamen zaailingen van sparren op en verschenen er wilgen. Maar Cooper en zijn studenten merkten ook hoe willekeurig de nieuwe landschappen zich vormden: hoe het ene lapje grond langzaam en subtiel begon te verschillen van het andere, afhankelijk van de grillen van de natuur en het toeval. Toen Cooper ouder werd, namen zijn studenten het werk over en legden zij gedetailleerd vast hoe het gebied begroeid raakte en veranderde.

“Het is iets wat Cooper meteen zou herkennen,” zegt Lewis Sharman, een ecoloog van het park. “We hebben hier de gelegenheid om het experiment op lange termijn uit te voeren en dit dynamische landschap over vele jaren te bestuderen.”

Volgens Buma creëerde Cooper “het langst lopende netwerk van stukken grond voor de studie van ecologische successie ter wereld; de informatie van die lapjes grond bepaalt vandaag de dag nog onze inzichten in de ecologie. Het was baanbrekend.”

Maar begin jaren negentig waren de stukjes grond aan hun lot overgelaten. De laatste die wist waar ze precies lagen, was overleden. Het beroemde successielandschap veranderde nog altijd, maar het unieke venster op deze veranderingen was gesloten.

Dus ondernam Buma een reis naar de archieven van de University of Minnesota. Daar diepte hij de oorspronkelijke gegevens van Cooper op, waaronder oude foto’s, met de hand geschreven notitieboekjes uit 1916 en getekende kaartjes. Coopers aanwijzingen deden denken aan die op een piratenkaart: “Loop naar een grote rots, draai 15 graden naar het noorden, en na 45 stappen kom je bij een kleine rots.” Buma kopieerde de documenten tot de laatste snipper papier.

Daarna trok hij naar Alaska en zocht hij in een kajak tot in de verste uithoeken van de Glacier Bay. Maar uiteraard was alles veranderd. Het magnetische noorden was verschoven. Rotsen waren vervangen door ijzeren staven. Hij baande zich een weg door dichte wilgenstruiken zo dik als fietsbanden. “Soms deed ik er een uur over om anderhalve kilometer op te schieten.” Hij zag beren en wolven.

Maar hij vond de stukken grond. En ze hadden veel te vertellen.

Dit gebied is tijdens de duur van het onderzoek snel door een boslandschap gekoloniseerd.

De handboeken herschrijven?

Eén lapje grond was dicht begroeid geraakt met wilgen van tweeënhalve meter hoog, terwijl oude en dode bomen een compacte massa op de grond vormden. Op een ander lapje grond, dat zestig meter verderop in de schaduw van een grote spar lag, trof hij weinig meer dan dennennaalden aan. Weer andere secties zagen er precies zo uit als honderd jaar geleden of maakten inmiddels deel uit van een elzenbos.

“Voor een leek is dit fascinerend. Het laat zien hoe onvoorspelbaar de natuur is,” zegt Buma. “Het toevallig neerkomen van wilgenzaadjes op de ene plek en van andere zaadjes op een andere plek kan veel uitmaken. Je schopt hier tegen een steen en je ziet de gevolgen ervan honderd jaar later.”

In ecologiehandboeken over de successie van planten staat dat “er eerst kruidachtige planten verschijnen, dan matvormende planten, dan struikgewassen en dan de eerste bomen,” legt Buma uit. “Op deze aannames zijn veel modellen gebaseerd” – ook de modellen die wetenschappers gebruiken om de gevolgen van de klimaatverandering te voorspellen. Volgens Buma streefde Cooper ernaar de grote afhankelijkheid van dit soort indirecte gevolgtrekkingen te vervangen door directe observaties.

Nu veel gletsjers zich terugtrekken en planten hun leefgebied richting het noorden en naar berggebieden verplaatsen, gaan wetenschappers ervanuit dat bossen zich zullen uitbreiden. Maar Buma denkt dat het niet zo eenvoudig is. “We zien daar weinig van,” zegt hij. “Wat we zien, zijn wilgen en struiken die het gebied overnemen en monopoliseren.”

Hij weet dat het onmogelijk is om uit zulke kleine stukjes grond conclusies op de schaal van een heel landschap te trekken, maar dat betekent niet dat er geen lessen zijn te trekken. Soorten zullen heel verschillend reageren op de opwarming van de aarde, en sommige planten die richting het noorden trekken, zullen andere planten blokkeren. “Het zijn vaak de kleinere soorten die de grotere afremmen, omdat zij zich sneller kunnen verplaatsen,” aldus Buma.

Met andere woorden: “De modellen die een ordelijk proces voorspellen, zouden weleens te naïef kunnen zijn.”

Sharman is blij dat Buma van plan is het experiment van Cooper voort te zetten.

“Cooper herkende als wetenschapper hoe belangrijk het was Glacier Bay te behouden vanwege zijn potentiële bijdrage aan toekomstige wetenschap,” zegt Sharman. Hij voegt eraan toe dat wetenschap een van de specifieke doelstellingen van de missie van het Glacier Bay National Park is. “Er zijn verrassend weinig nationale parken die dat specifieke doel in hun oprichtingscredo hebben vastgelegd. Dat was een direct gevolg van Coopers invloed.”

Lees meer