Focus : Klimaatverandering en groei van de beuk in het Brussels Zoniënwoud

Focus - Actualisering : januari 2018

De jaarringenstudie van de beuken van het Zoniënwoud wijst op een afname van hun groei sinds de jaren '90. Deze evolutie lijkt meer verband te houden met de evolutie van het klimaat dan met de veroudering van de populaties. Hoewel tot op heden geen enkele kritieke drempel bereikt is die de bomen rechtstreeks in gevaar brengt, zouden de verwachte toename van de frequentie en de intensiteit van de droge periodes in het voorjaar en van hittegolven in de zomer als gevolg van de klimaatverandering het voorbestaan van de beukenbossen op lange termijn in het gedrang kunnen brengen.

De kwetsbaarheid van de beuken van het Zoniënwoud

Het Zoniënwoud is in zijn huidige vorm het resultaat van aanplantingen, voornamelijk van beuken, tijdens de Oostenrijkse periode op het einde van de 18de eeuw. Deze aanplantingen waren vooral bedoeld voor de productie van hout van hoge kwaliteit, maar in de loop der jaren nam de productieve roeping van het bos af ten voordele van een beheer dat meer gericht was op de ontwikkeling van de recreatieve functie en de bescherming van de landschappen en de biodiversiteit. Het ritme van het rooien en de regeneratie, aanvankelijk om de 80 jaar, werd geleidelijk aan verlengd tot 200 jaar en het hoogstammig bos verouderde, zodat een bijzonder landschap ontstond, het zogenaamde 'kathedraalbos'. In het Zoniënwoud is dit samengesteld uit hoogstammige bomen, beuken van dezelfde leeftijd met lange, rechte stammen (de toppen kunnen tot 50 meter hoog zijn) en met een open onderhout.
Het Brusselse deel van het Zoniënwoud is nu begroeid met ongeveer 57% beukenbossen (waarvan 50% zuivere en 7% gemengde) en 21% eikenbossen (waarvan 13% zuivere en 8% gemengde, voornamelijk zomereiken).
Het Zoniënwoud vertegenwoordigt een voor de Brusselaars zeer belangrijk natuurlijk, historisch en cultureel erfgoed. Sinds een tiental jaren maakt de bosbouwwereld zich echter veel zorgen over zijn toekomst, vooral met betrekking tot de impact van de verwachte klimaatverandering op de beukenpopulatie.
Het beukenbos van het Zoniënwoud is kwetsbaar vanwege van verschillende factoren die verband houden met de kenmerken van de populaties (meestal zuivere beukenbossen met meer dan 40 meter hoge bomen die de grens van hun levensduur naderen) en van de bodem (frequent voorkomen op kleine diepte van een verharde bodemhorizon, de zogenaamde fragipan, bodemverdichting, relatieve droogte van een deel van de hellingbodems). In deze omstandigheden zijn bepaalde populaties bijzonder kwetsbaar voor extreme weersevenementen maar ook voor ziekten en schadelijk wild.
Volgens een studie over de potentiële impact van de klimaatverandering op het Zoniënwoud tegen 2100 (Daisne et al., 2009) is de beuk de soort die het meest te lijden zal hebben onder de verwachte veranderingen van het klimaat. Andere soorten, zoals de zomereik, de gewone esdoorn of de es, kunnen echter eveneens beduidend worden beïnvloed door de evoluties van het klimaat (zie Focus 'Zoniënwoud en risico’s verbonden aan de klimaatwijziging' van de synthese 2007-2008 ).

Studie van de groei van de jaarringen van de beuken om de gevolgen van de klimaatverandering beter te begrijpen

In dit kader werd in 2015 onderzoek gedaan om een beter inzicht te krijgen in de gevolgen van de klimaatverandering voor de groei van de beuken van het Zoniënwoud.
De studie gebruikte een 'dendro-ecologische' benadering, een combinatie van dendrochronologie en bosecologie. De dendrochronologie is de wetenschapsdiscipline die zich bezighoudt met het meten en dateren van de grootte van jaarringen, om de jaarlijkse groei van bomen te schatten. Door de milieuvariabelen en de groei van de bomen op elkaar te betrekken, vormt de dendro-ecologie een van de methodes voor de analyse van milieuwijzigingen op bosecosystemen.
De studie focuste op de analyse van de verbanden tussen de groei, van jaar op jaar, van een steekproef van enkele honderden beuken en enerzijds de klimaatgegevens (temperatuur en neerslag) en anderzijds de leeftijd van de beuken.
Daarbij werd gebruik gemaakt van een uitgebreide reeks dendrochronologische gegevens van 286 beuken, verdeeld over 35 sites die representatief waren voor het areaal van de beuken in België. De steekproef bestreek ook de verschillende bestudeerde leeftijdsklassen.
Deze staalname werd in 3 groepen verdeeld :

• Beukenbossen op vlakten buiten het Zoniënwoud (de Atlantische bioklimatologische zone, tussen de lijn Samber-Maas en de Noordzee);
• Beukenbossen van het Zoniënwoud (Atlantische bioklimatologische zone);
• Beukenbossen van de Ardennen (sub-berggebied).

De studie heeft aangetoond dat de groei van de beuken toenam in de periode 1920-1930 en 1960-1970. Volgens de onderzoekers houdt deze evolutie verband met de geleidelijke klimaatopwarming, die de vegetatieperiode in deze jaren verlengde.  Ze stellen ook de hypothese dat de toegenomen groei van de beuken eveneens verband zou kunnen houden met de atmosferische neerslag van stikstof (dat de bodem vruchtbaar maakt) als gevolg van de vervuilende uitstoot, en met de evolutie van het bosbeheer. Deze variabelen werden echter niet onderzocht in het kader van de studie.
Uit de analyse van de jaarringen blijkt dat de toename van de groei in het Zoniënwoud duidelijk minder uitgesproken was dan in de twee andere groepen. Volgens de onderzoekers zou deze vaststelling verband kunnen houden met de hoge dichtheid van de populaties en met de fysische kernmerken van de bodems.
De fase van toegenomen groei werd gevolgd door een fase van afname, die ook op Europese schaal wordt waargenomen en die grotendeels zou voortkomen uit de toenemende frequentie en intensiteit van hittegolven en droge periodes. De beuk, een typische soort van koele gematigde klimaten met normaal veel neerslag, is slecht aangepast aan droogte, vooral in het voorjaar, zijn belangrijkste groeiperiode, en aan hoge temperaturen in de zomer. Veel stress in de zomer verzwakt het vermogen van de bomen om reserves op te slaan, zodat ze het volgend voorjaar minder groeien.
Daardoor zou de voor het Brussels Gewest verwachte klimaatverandering bijzonder ongunstig kunnen zijn voor de beuken en meer algemeen voor verschillende in het Zoniënwoud aanwezige soorten. Volgens een studie (Pouria et al. 2012) in opdracht van Leefmilieu Brussel over de aanpassing aan de klimaatverandering in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest, zou de waarschijnlijke evolutie van het klimaat op het gewestelijke niveau - berekend aan de hand van verschillende modellen - onder meer leiden tot :

• een wijziging van het neerslagstelsel, met minder neerslag in de zomer (-11 tot -37% in 2085) en meer in de winter (volgens de gemiddelde projecties +21% in 2085) – op jaarniveau lopen de projecties voor 2085 sterk uiteen naargelang de modellen en scenario's;
• een toename van de gemiddelde jaarlijkse temperatuur (tussen +1,9 en +5,4° in 2085) en van de zomertemperaturen (tussen +2,3 en +7,2° in 2085) – voor de najaars- en voorjaarstemperaturen lopen de projecties uiteen naargelang de modellen en de scenario's;
• vanaf 2050, een toename van het aantal hittegolfdagen in de zomer.

Volgens het rapport van 2007 van het IPCC (een intergouvermenteel panel van experts dat de evolutie van het klimaat bestudeert) zouden de frequentie en de intensiteit van de winterstormen in ons land tegen 2100 toenemen (kleinere zekerheidsgraad).
De minimale jaarlijkse regenval die de beuk nodig heeft om te blijven groeien, bedraagt 600 mm, op voorwaarde dat de luchtvochtigheid hoog en/of de bodem voldoende vochtig is.  Sommige studies hebben aangetoond dat de beuk in het Zoniënwoud zijn wortelarchitectuur tot op zekere hoogte zou kunnen aanpassen om water op grotere diepte te bereiken (penetratie van de wortels via spleten door de fragipan naar de onderliggende rijke, losse slibbodem) (LANGHOR R. 2010, LA SPINA S. 2011). 
De onderstaande grafieken tonen voor elk van de beschouwde groepen de evolutie van de gemiddelde jaarlijkse groei van de beuken (uitgedrukt als percentage van de gemiddelde toestand in 1900).  Men heeft een standaardiseringstechniek toegepast om een groeicurve te berekenen van een gemiddelde boom met constante leeftijd gedurende de volledige bestudeerde periode (1900-2008), zodat men de gevolgen van de milieuveranderingen in de tijd kan isoleren.

Radiale groei (jaarringen) van de beuken tussen 1900 en 2008: algemene tendensen (gestandaardiseerde regionale curven, in het Engels RCS)

Bron: Gembloux Agro Bio-Tech 2015

Zoals de grafiek toont, is in het Zoniënwoud de afname van de radiale groei later begonnen dan in de twee andere groepen, namelijk vanaf de jaren 1990. Voor de beukenbossen op vlakten buiten het Zoniënwoud en voor de beukenbossen in de Ardennen die werden bestudeerd, is de groei van de beuken vanaf het einde van de 20ste eeuw - begin 21ste eeuw kleiner dan in het begin van de 20ste eeuw.  Deze tendens lijkt ook in het Zoniënwoud te beginnen.
De studie heeft ook onderzocht welke meteorologische gegevens (metingen in Ukkel) de variaties in de groei van beuken van jaar tot jaar het best verklaren.
Zo is gebleken dat in het Zoniënwoud de jaren met bijzonder weinig groei rechtstreeks verband hielden met een uitzonderlijke klimaat in het jaar zelf of in het jaar voordien, en dat ze voornamelijk in de periode 1976-2004 geconcentreerd waren. Men stelt voor de 3 groepen samen vast dat de groei van de bomen voor 1976 voornamelijk werd beïnvloed door het klimaat van het lopende jaar. Na 1976, een scharnierjaar met een droog voorjaar en hittegolven in de zomer, nam de invloed van deze twee klimaatparameters sterk toe en werd de impact van eventuele hittegolven in de vorige zomer overheersend.
In de periode 1990-2013 verklaren in het Zoniënwoud de voorjaarsneerslag en de hittegolven van de vorige zomer tot 50% van de variatie van de jaarringenindex. Uit een modelvorming is bovendien gebleken dat de waargenomen toename van de gemiddelde gevoeligheid in de tweede helft van de 20ste eeuw - gemeten aan de variatie tussen twee opeenvolgende groeistappen - meer te wijten was aan de klimaatverandering dan aan de veroudering van de beukenbossen van het Zoniënwoud.

Welke lessen voor het beheer van het Zoniënwoud?

Er is nog geen enkele kritieke drempel bereikt die de bomen rechtstreeks in gevaar brengt: in de gunstige jaren, met meer vocht en minder warmte, neemt men trouwens nog altijd een herstel van de groei van de beuken waar. De voor het einde van de 21ste eeuw verwachte klimaatverandering op het niveau van het gewest, met onder meer een toename van de frequentie en de intensiteit van droge periodes en hittegolven in de zomer, zou evenwel het voorbestaan op lange termijn van de beukenbossen in het gedrang kunnen brengen door hun jaarlijkse groei aan te tasten. Deze conclusie strookt met die van een andere studie uit 2009 met een modelvorming van de evolutie van het potentiële areaal van 26 (in het Zoniënwoud aanwezige of mogelijke) soorten tegen 2100 in de context van de klimaatverandering. Volgens deze projecties zijn de enige sites waar de beuk relatief aangepast zal zijn aan zijn milieu de dalen en de zone van het Rood Klooster (zie de Focus 'Zoniënwoud en risico‘s verbonden aan de klimaatwijziging' in de synthese 2007-2008). 
Deze informatie is in aanmerking genomen voor het opstellen van het nieuwe beheerplan van het Zoniënwoud, dat in 2018 zou moeten worden goedgekeurd. Voor de bestaande beukenpopulaties voorziet het plan onder meer de aanleg van meer en grotere open plekken, om de concurrentie tussen de bomen te verminderen en hun groei te versnellen, zodat men de exploitatieleeftijd en dus ook de risico's, in het bijzonder van stormschade (het vallen van bomen), kan beperken. Het beheer zou ook voorrang moeten geven aan de sterkste beuken, aangezien zij waarschijnlijk genetische eigenschappen bezitten die ze stressbestendiger maken, zodat hun afstammelingen erg nuttig zouden kunnen zijn. 
De doelstelling om de landschapsexpressie van de beukenkathedraal, die in het in 2003 goedkeurde beheerplan 50% van de oppervlakte van het Brussels Zoniënwoud besloeg, in stand te houden, is neerwaarts herzien naar 20% van het woud.  Gelet op de landschapskwaliteiten van de kathedraalexpressie voorziet het nieuwe plan de ontwikkeling van eikenbossen met bomen van dezelfde leeftijd, die kathedralen zullen vormen (9% van het woud).  Het beheer van de resterende oppervlakten zal gericht zijn op de geleidelijke invoering van een meer getrapte en minder dichte structuur met een mengeling van soorten, gecombineerd met de aanleg van getrapte rijen. De soorten die de op het einde van de eeuw verwachte klimatologische omstandigheden het best zullen verdragen (wintereik, winterlinde) zullen voorrang krijgen. Diversificatie is trouwens goed voor de biodiversiteit en maakt de bosecosystemen beter opgewassen tegen verstoringen van het milieu, ziekten en stormwinden (weerstandsvermogen).
Volgens het ontwerp van beheerplan van het Zoniënwoud zal de beuk op 44% van de Brusselse oppervlakte van het Zoniënwoud behouden blijven (20% met het oog op een kathedraallandschap, 12% in de vorm van een onregelmatig hoogstammig bos op basis van beuken en 12% in de vorm van tijdelijke en blijvende verouderingseilanden en eilanden van integraal bosreservaat).