內華達山脈的Ponderosa松樹森林在2012-2015年大干旱期間被西部松樹甲蟲破壞，將不會恢復到干旱前的密度，導致大氣中一個重要的碳儲存庫的減少。洛斯阿拉莫斯國家實驗室的博士後Zachary Robbins說：”森林儲存了大量的大氣碳，所以當西部松樹甲蟲的侵襲殺死了數以百萬計的樹木，這些二氧化碳又回到了大氣中。”

羅賓斯是發表在《環境科學前沿》雜誌上的一篇新論文的通訊作者，該論文涉及加州內華達山脈活體松樹中儲存的碳。

他說：”我們還發現，由於在大干旱期間有如此多的樹木死亡，本世紀再次出現巨大死亡的風險要小得多，因為樹皮甲蟲的宿主樹木會減少。”

然而，這是一個混合的袋子。由氣候變化驅動的西部松樹甲蟲的爆發將繼續發生，限制了乾旱後的森林再生。

一些碳損失不會被重新封存在樹木中，但景觀上更少的樹木會抑制西部松樹甲蟲爆發的嚴重性，森林似乎在某一點上達到了一個平衡。

甲蟲需要最低的樹木密度來支持爆炸性的種群數量增長。當森林的松樹密度達到一定的閾值時，它們變得更有可能出現西部松樹甲蟲驅動的死亡現象。

氣候變化、天氣、樹木和甲蟲之間複雜的相互作用正在使加利福尼亞和其他地方的松樹林走向滅亡。在2012-2015年的干旱期間，內華達山脈估計有1.29億棵不同種類的樹木死亡。

碳匯還是碳源？

作為碳匯，森林封存或儲存了美國超過十分之一的溫室氣體排放。樹木可以利用空氣中不斷增加的碳來生長，從而以木材的形式固定更多的碳。

“如果沒有乾擾，例如甲蟲爆發，那麼碳就會被儲存起來，但是當甲蟲伴隨著氣候變化的更高溫度到來時，它們的種群發展得更快，”洛斯阿拉莫斯的高級科學家和該論文的共同作者徐崇剛說。”由於最低溫度升高，更少的甲蟲在冬季死亡。”

再加上氣候導致的干旱，”這一切都有助於甲蟲更頻繁地爆發，”徐說。”由於氣候變化的影響，生態系統已經發生了根本性的變化。”這意味著森林無法恢復到大旱前的碳水平。”

在爆發期間，數以百萬計的樹木死亡，並開始通過微生物腐爛將碳釋放回大氣中。

碳預算的破壞者

未來的碳預算必須包括由甲蟲爆發和其他干擾（如乾旱和火災）造成的對森林再生的影響。碳預算涉及了解如何管理碳排放以防止災難性的變暖。

氣溫的上升也加劇了乾旱的影響。在過去，三年的干旱會對樹木的死亡率產生重大影響。”但在一個更溫暖的未來，兩年的干旱可能會產生類似的後果。”

羅賓斯、徐和他們的合作者在內華達山脈中部和南部以鬆樹為主的31個地點模擬了森林和甲蟲的動態。為了研究樹木的生長、再生和背景死亡率，他們對昆蟲死亡率和物候學（週期性生物事件）、樹木防禦和昆蟲攻擊進行了模擬。

他們考慮了兩個時期，2006-2018年和2018-2100年。該團隊使用來自觀測和建模的數據來模擬2006-2018年每個地點的氣候，他們僅使用氣候模型數據來進行2018-2100年的預測。

這項工作對加州以外的松樹林保護工作也有影響。

羅賓斯說：”我們在這裡描述的許多互動與整個西部的互動非常相似，在那裡有變暖的溫度幫助甲蟲的數量，有密集的受壓樹木的森林，這將繼續受到未來乾旱的壓力。這將增加爆發的風險。我們的論文是針對加利福尼亞的，但這是一個基本問題，我們預計它將反映在整個美國西部的許多不同的森林中。”

徐和羅賓斯說，他們的結果反映了土地管理者多年來所知道的情況： 過度儲存的松樹林特別容易受到甲蟲爆發的影響。隨著乾旱的嚴重程度增加，管理者可能不得不通過積極的管理來縮減森林密度，以減輕增加的風險。

在2022年的一篇相關論文中，合作者發表了一個新的建模框架，以評估樹皮甲蟲在氣候變化下對許多森林生態系統構成的風險。將樹木防禦能力受損（15%至20%）和樹皮甲蟲數量增加（20%）的影響加在一起，該團隊確定，氣候每變暖一攝氏度，就會有35%至40%的松樹死於甲蟲攻擊。