Тропічний ліс у Південній Америці. Shutterstock / BorneoRimbawan

Одного ранку в 2009 році я сидів у скрипучому автобусі, що звивався на схилі гори в центральній частині Коста-Ріки, запаморочений від дизельних парів, стискаючи свої численні валізи. Вони містили тисячі пробірок та флаконів для зразків, зубну щітку, водонепроникний блокнот та дві переодяганки.

Я їхав до Біологічна станція Ла-Сельва, де я мав провести кілька місяців, вивчаючи реакцію вологих низинних дощових лісів на все частіші посухи. По обидва боки від вузької магістралі дерева кровоточили в туман, як акварелі, на папір, створюючи враження нескінченного первісного лісу, купаного в хмарах.

Коли я дивився у вікно на вражаючі пейзажі, я дивувався, як я міг сподіватися зрозуміти такий складний пейзаж. Я знав, що тисячі дослідників у всьому світі борються з одними і тими ж питаннями, намагаючись зрозуміти долю тропічних лісів у швидко мінливому світі. Наше суспільство стільки просить у цих тендітних екосистемах, які контролюють наявність прісної води для мільйонів людей і є додому до дві третини наземного біорізноманіття планети. І все частіше ми ставимо нові вимоги до цих лісів - щоб врятувати нас від кліматичних змін, спричинених людиною.

Рослини поглинають CO? з атмосфери, перетворюючи її на листя, деревину та коріння. Це повсякденне диво спонукало сподівається, що рослини – особливо швидкорослі тропічні дерева – можуть виступати природним гальмом для зміни клімату, вловлюючи значну частину CO? викидів при спалюванні викопного палива. Уряди, компанії та благодійні природоохоронні організації в усьому світі зобов’язалися зберігати або висаджувати масивний кількість дерев

Але справа в тому, що дерев недостатньо для компенсації викидів вуглецю в суспільстві - і їх ніколи не буде. Нещодавно я провів огляд наявної наукової літератури, щоб оцінити, скільки вуглецевих лісів можна здійснити. Якби ми максимально збільшили кількість рослинності, яку міг би вмістити весь суша на Землі, ми б виділили достатньо вуглецю, щоб компенсувати близько десяти років викидів парникових газів за нинішніх темпів. Після цього могло бути не далі збільшення захоплення вуглецю.

Проте доля нашого виду нерозривно пов'язана з виживанням лісів та біорізноманіття вони містять. Поспішаючи висаджувати мільйони дерев для уловлювання вуглецю, чи можемо ми ненавмисно пошкодити ті властивості лісу, які роблять їх такими життєво важливими для нашого добробуту? Щоб відповісти на це запитання, нам потрібно розглянути не лише те, як рослини поглинають CO?, але й те, як вони забезпечують міцну зелену основу для екосистем на суші.

Як рослини борються із зміною клімату

Рослини перетворюють CO? газу в прості цукри в процесі, відомому як фотосинтез. Потім ці цукри використовуються для побудови живих тіл рослин. Якщо захоплений вуглець потрапляє в деревину, його можна заблокувати від атмосфери на багато десятиліть. Коли рослини гинуть, їх тканини зазнають розпаду і входять у грунт.

Хоча цей процес природним чином виділяє CO? через дихання (або дихання) мікробів, які розщеплюють мертві організми, деяка частка рослинного вуглецю може залишатися під землею протягом десятиліть або навіть століть. Разом наземні рослини та ґрунти тримаються 2,500 XNUMX гігатон вуглецю - приблизно втричі більше, ніж утримується в атмосфері.

Оскільки рослини (особливо дерева) є чудовими природними сховищами вуглецю, має сенс, що збільшення кількості рослин у всьому світі може знизити атмосферний CO? концентрації.

Для росту рослини потребують чотирьох основних інгредієнтів: світла, CO2, води та поживних речовин (наприклад, азоту та фосфору, тих самих елементів, які містяться в добриві для рослин). Тисячі вчених по всьому світу вивчають, як ріст рослин змінюється залежно від цих чотирьох інгредієнтів, щоб передбачити, як рослинність відреагує на зміну клімату.

Це дивно складне завдання, враховуючи, що люди одночасно модифікують стільки аспектів природного середовища, нагріваючи земну кулю, змінюючи режим опадів, рубаючи великі масиви лісу на крихітні фрагменти та інтродукуючи чужі види, де вони не належать. На землі також є понад 350,000 XNUMX видів квітучих рослин, і кожен з них унікальним чином реагує на екологічні проблеми.

Через складні способи існування людей зміна на планеті існує багато наукових дебати про точну кількість вуглецю, яку рослини можуть поглинути з атмосфери. Але дослідники одностайно погоджуються, що екосистеми суші мають обмежену здатність поглинати вуглець.

Де вуглець зберігається у типовому помірному лісі Великобританії. Британські лісові дослідження, CC BY

Якщо ми забезпечимо деревам достатньо води для пиття, ліси виростуть високими та пишними, створюючи тінисті крони, які не вистачають світла меншим деревам. Якщо збільшити концентрацію СО? у повітрі рослини жадібно поглинатимуть його – поки вони більше не зможуть витягувати з ґрунту достатньо добрив для задоволення своїх потреб. Так само, як пекар, який готує торт, рослини потребують CO2, азоту та фосфору в певному співвідношенні за певним рецептом для життя.

Визнаючи ці фундаментальні обмеження, вчені підрахували, що земні екосистеми можуть утримувати достатньо додаткової рослинності, щоб поглинати між ними 40 і 100 гігатони вуглецю з атмосфери. Як тільки це додаткове зростання буде досягнуто (процес, який триватиме кілька десятиліть), немає можливості для додаткового зберігання вуглецю на суші.

Але наше суспільство зараз ллє CO? в атмосферу при ставка з десяти гігатон вуглецю на рік. Природні процеси будуть боротися за течією потоку парникових газів, що утворюються світовою економікою. Наприклад, я підрахував, що один пасажир, який летить у зворотному напрямку з Мельбурна до Нью-Йорка, викине приблизно вдвічі більше вуглець (1600 кг С), як міститься в дуб дерево півметра в діаметрі (750 кг С).

Небезпека та обіцянка

Незважаючи на всі ці добре відомі фізичні обмеження для росту рослин, існує велика кількість широкомасштабних зусиль щодо збільшення рослинного покриву для пом'якшення надзвичайної ситуації з кліматом - так званого "природоохоронного" рішення клімату. величезний majority з них зусилля зосередити увагу на захисті або розширенні лісів, оскільки дерева містять в рази більше біомаси, ніж чагарники або трави, і тому представляють більший потенціал захоплення вуглецю.

Проте фундаментальні непорозуміння щодо захоплення вуглецю наземними екосистемами можуть мати руйнівні наслідки, призводячи до втрати біорізноманіття та збільшення CO? концентрації. Це виглядає як парадокс – як можна садити дерева негативний вплив середовище?

Відповідь полягає в тонкій складності захоплення вуглецю в природних екосистемах. Щоб уникнути шкоди навколишньому середовищу, ми повинні утримуватися від створення лісів там, де вони, природно, не належать, уникати «збочених стимулів» вирубувати існуючий ліс, щоб висаджувати нові дерева, і розглянути питання про те, як можуть прожити саджанці, висаджені сьогодні, протягом наступних кількох десятиліть.

Перш ніж розпочинати будь-яке розширення лісового середовища існування, ми повинні переконатись, що дерева висаджені в правильному місці, оскільки не всі екосистеми на суші можуть або повинні підтримувати дерева. Посадка дерев в екосистемах, в яких зазвичай переважають інші типи рослинності часто не вдається призвести до довгострокового поглинання вуглецю.

Один особливо наочний приклад - шотландська мова торфовища - величезні ділянки суші, де низькоросла рослинність (переважно мохи та трави) росте в постійно змоченому, вологому грунті. Оскільки в кислих і заболочених ґрунтах розпад відбувається дуже повільно, мертві рослини накопичуються протягом дуже тривалих періодів часу, створюючи торф. Збережена не лише рослинність: торфовища також муміфікують так звані “болотні тіла”- майже цілі останки чоловіків і жінок, які померли тисячоліття тому. Насправді британські торфовища містять 20 раз більше вуглецю, ніж у національних лісах.

Але наприкінці 20 століття деякі шотландські болота осушили для посадки дерев. Пересихання ґрунтів дозволило встановити розсаду дерев, але також призвело до прискорення загнивання торфу. Еколог Ніна Фріггенс та її колег з Університету Ексетера оцінка що при розкладанні висихаючого торфу виділяється більше вуглецю, ніж дерева, що зростають, можуть поглинути. Очевидно, що торфовища можуть найкраще захистити клімат, коли вони залишаються самі собою.

Те саме стосується луків та саван, де пожежі є природною частиною ландшафту і часто спалювати дерева які висаджуються там, де їм не належить. Цей принцип також стосується Арктичні тундри, де місцева рослинність протягом зими вкрита снігом, відбиваючи світло і тепло назад у космос. Посадка високих темнолистих дерев у цих районах може збільшити поглинання теплової енергії та призвести до місцевого потепління.

Але навіть посадка дерев у лісових місцях проживання може призвести до негативних екологічних наслідків. З точки зору як секвестрації вуглецю, так і біорізноманіття, всі ліси не рівні - природні ліси містять більше видів рослин і тварин, ніж плантаційні ліси. Вони також часто містять більше вуглецю. Але політика, спрямована на сприяння посадці дерев, може ненавмисно стимулювати вирубку лісів добре створених природних середовищ існування.

Останній гучний приклад стосується мексиканського уряду Сембрандо Віда програма, яка передбачає прямі виплати власникам земель за посадку дерев. Проблема? Багато власників сільських земель вирубують добре усталений ліс, щоб висадити саджанці. Це рішення, хоча і цілком розумне з економічної точки зору, призвело до втрати десятків тисяч гектарів зрілого лісу.

Цей приклад демонструє ризики вузького зосередження уваги на деревах як машинах для поглинання вуглецю. Багато добросовісних організацій прагнуть посадити дерева які ростуть найшвидше, оскільки це теоретично означає вищий рівень CO? «витягання» з атмосфери.

Проте з точки зору клімату важливо не те, як швидко дерево може рости, а скільки вуглецю воно містить у зрілому стані та як довго цей вуглець перебуває в екосистемі. Коли ліс старіє, він досягає того, що екологи називають «стаціонарним станом» – це коли кількість вуглецю, що поглинається деревами щороку, ідеально збалансована CO? випущений через дихання рослин і трильйони мікробів, що розкладаються, під землею.

Це явище призвело до помилкового уявлення про те, що старі ліси не є корисними для пом’якшення клімату, оскільки вони більше не ростуть швидко та не поглинають додатковий CO?. Помилкове «вирішення» проблеми полягає в тому, щоб надати пріоритет посадці дерев перед збереженням уже створених лісів. Це аналогічно зливу води з ванни, щоб можна було відкрити кран на повну: потік води з крана більший, ніж був раніше, але загальна місткість ванни не змінилася. Зрілі ліси схожі на ванни, наповнені вуглецем. Вони роблять важливий внесок у велику, але обмежену кількість вуглецю, яку можна заблокувати на суші, і мало що можна отримати, порушуючи їх.

Що можна сказати про ситуації, коли швидкозростаючі ліси вирубують кожні кілька десятиліть і пересаджують, а видобуту деревину використовують для інших цілей боротьби з кліматом? Хоча заготовлена ​​деревина може бути дуже хорошим запасом вуглецю, якщо вона потрапляє у продукти, що довго живуть (як будинки чи інші будівлі), на диво мало деревини використовується таким чином.

Так само спалення деревини як джерела біопалива може мати позитивний вплив на клімат, якщо це зменшить загальне споживання викопного палива. Але ліси, якими господарюють як біопаливні плантації, мало захищають біорізноманіття та деякі дослідження питання переваги біопалива для клімату в першу чергу.

Удобрити цілий ліс

Наукові оцінки захоплення вуглецю в наземних екосистемах залежать від того, як ці системи реагуватимуть на зростаючі виклики, з якими вони зіткнуться в найближчі десятиліття. Усі ліси на Землі - навіть самі незаймані - вразливі до потепління, змін опадів, дедалі сильніших пожеж та забруднюючих речовин, які дрейфують через атмосферні течії Землі.

Однак деякі з цих забруднюючих речовин містять багато азоту (добрив для рослин), що потенційно може сприяти зростанню глобального лісу. Виробляючи величезну кількість сільськогосподарських хімікатів та спалюючи викопне паливо, люди масово отримують збільшений кількість «реактивного» азоту, доступного для рослин. Частина цього азоту розчиняється в дощовій воді і досягає лісового дна, де може стимулювати зростання дерев у деяких районах.

Як молодий дослідник, який нещодавно закінчив аспірантуру, я замислювався, чи є тип недостатньо вивченої екосистеми, відомий як сезонно сухий тропічний ліс, може особливо реагувати на цей ефект. Існував лише один спосіб дізнатися: мені потрібно було б удобрити цілий ліс.

Співпраця з моїм постдокторантом, екологом Дженніфер Пауерс, і експерт-ботанік Даніель Перес Авілез, я окреслив ділянку лісу, розмір якої приблизно дорівнює двом футбольним полям, і розділив його на 16 ділянок, які були випадковим чином призначені для різних обробок добривами. Протягом наступних трьох років (2015-2017) ділянки стали одними з найбільш інтенсивно вивчених фрагментів лісу на Землі. Ми вимірювали ріст кожного окремого стовбура дерева за допомогою спеціалізованих, виготовлених вручну приладів, які називаються дендрометрами.

Ми використовували кошики, щоб ловити мертве листя, що падало з дерев, і встановлювали сітчасті мішки в землю, щоб відстежувати ріст коріння, яке було ретельно відмито від ґрунту та зважено. Найбільш складним аспектом експерименту було внесення самих добрив, яке відбувалося тричі на рік. Одягнувши плащі та захисні окуляри, щоб захистити шкіру від їдких хімічних речовин, ми витягли насадкові обприскувачі у густий ліс, забезпечуючи рівномірне нанесення хімічних речовин на лісову підлогу, поки ми пітніли під гумовими пальто.

На жаль, наше спорядження не забезпечувало жодного захисту від розлючених ос, гнізда яких часто ховались у навислих гілках. Але наші зусилля того варті. Через три роки ми могли б розрахувати всі листя, деревину та коріння, що утворюються на кожній ділянці, та оцінити вуглець, захоплений протягом досліджуваного періоду. Ми знайдений що більшість дерев у лісі не отримували користі від добрив - натомість ріст був сильно прив’язаний до кількості опадів у певному році.

Це говорить про те, що забруднення азотом не сприятиме зростанню дерев у цих лісах до тих пір, поки триватиме посуха активізувати. Щоб зробити однакові прогнози для інших типів лісу (вологіші або сухіші, молодші чи старші, тепліші або прохолодніші), такі дослідження потрібно буде повторити, додавши до бібліотеки знань, розроблених в результаті подібних експериментів протягом десятиліть. Проте дослідники змагаються з часом. Подібні експерименти проводяться повільно, кропітко, іноді зворотно, і люди змінюють обличчя планети швидше, ніж може відповісти наукове співтовариство.

Людям потрібні здорові ліси

Підтримка природних екосистем є важливим інструментом в арсеналі стратегій, які нам знадобляться для боротьби зі зміною клімату. Але наземні екосистеми ніколи не зможуть поглинути кількість вуглецю, що виділяється при спалюванні викопного палива. Замість того, щоб бути заколисованим у фальшиве самовдоволення схеми посадки дерев, нам потрібно скоротити викиди від їх джерела та шукати додаткові стратегії для видалення вуглецю, який вже накопичився в атмосфері.

Чи означає це, що поточні кампанії з охорони та розширення лісу - погана ідея? Рішуче ні. Захист та розширення природного середовища існування, особливо лісів, є надзвичайно важливими для забезпечення здоров'я нашої планети. Ліси в помірному та тропічному поясах містять вісім з кожних десяти видів на суші, проте вони перебувають під загрозою зростання. Майже половина придатних для проживання земель нашої планети присвячено сільському господарству, а розчистка лісів для посівів чи пасовищ продовжується.

Тим часом атмосферний хаос, спричинений зміною клімату, посилює пожежі, погіршує посуху та систематично нагріває планету, створюючи ескалаційну загрозу для лісів та дикої природи, яку вони підтримують. Що це означає для нашого виду? Знову і знову дослідники демонстрували міцні ланки між біорізноманіттям і так званими «екосистемними послугами» - безліччю переваг, які природний світ надає людству.

Уловлювання вуглецю - це лише одна екосистемна послуга у незрівнянно довгому списку. Біорізноманітні екосистеми забезпечують запаморочливий набір фармацевтично активних сполук, які вселяти створення нових препаратів. Вони забезпечують продовольчу безпеку як прямими (згадайте мільйони людей, основним джерелом білка яких є дика риба), так і непрямими (наприклад, велика частка врожаю запилюється дикими тваринами).

Природні екосистеми та мільйони видів, що населяють їх, все ще надихають на технологічні розробки, що революціонізують людське суспільство. Наприклад, візьмемо полімеразну ланцюгову реакцію (“PCR”), Що дозволяє криміналістичним лабораторіям ловити злочинців, а ваша місцева аптека проводити тест на COVID. ПЛР можлива лише завдяки спеціальному білку, синтезованому скромними бактеріями, що мешкають у гарячих джерелах.

Як еколога я хвилююся, що спрощена точка зору на роль лісів у пом’якшенні клімату ненавмисно призведе до їхнього занепаду. Багато заходів із посадки дерев зосереджуються на кількості посаджених саджанців або на початковій швидкості їхнього росту – обидва ці показники є поганими показниками кінцевої здатності лісу накопичувати вуглець і ще гіршим показником біорізноманіття. Що ще важливіше, розгляд природних екосистем як «кліматичних рішень» створює оманливе враження, що ліси можуть функціонувати як нескінченно вбираюча швабра для очищення постійно зростаючої повені, спричиненої людиною CO? викиди.

На щастя, багато великих організацій, присвячених розширенню лісів, включають здоров’я екосистем та біорізноманіття у свої показники успіху. Трохи більше року тому я відвідав величезний експеримент з лісовідновлення на півострові Юкатан у Мексиці, який проводив Завод-для-Planet - одна з найбільших у світі організацій з посадки дерев. Після усвідомлення викликів, притаманних широкомасштабному відновленню екосистем, «Завод для планети» розпочав серію експериментів, щоб зрозуміти, як різні втручання на початку розвитку лісу можуть покращити виживання дерев.

Але це ще не все. На чолі з директором науки Леланд Верден, дослідники на цьому сайті будуть вивчати, як ці самі практики можуть сприяти відновленню природного біорізноманіття, забезпечуючи ідеальне середовище для проростання та зростання насіння в міру розвитку лісу. Ці експерименти також допоможуть землевпорядникам вирішити, коли і де посадка дерев приносить користь екосистемі і де відновлення лісу може відбуватися природним шляхом.

Розгляд лісів як резервуарів біорізноманіття, а не просто сховищ вуглецю, ускладнює прийняття рішень і може вимагати змін у політиці. Я дуже усвідомлюю ці виклики. Я провів усе своє доросле життя, вивчаючи та розмірковуючи про кругообіг вуглецю, і я теж іноді не бачу лісу за деревами. Одного ранку кілька років тому я сидів на підлозі тропічного лісу в Коста-Ріці і вимірював CO? викиди з ґрунту – відносно трудомісткий і поодинокий процес.

Дочекавшись, поки вимірювання закінчиться, я помітив полуничну отруйну жабу-дротика - крихітну, яскраво-яскраву тваринку розміром з мій великий палець - як підстрибує стовбур сусіднього дерева. Заінтригований, я спостерігав, як вона просувається до невеликого водоймища, що утримується в листі колючої рослини, в якій бездіяльно плавали кілька пуголовків. Як тільки жаба дійшла до цього мініатюрного акваріума, крихітні пуголовки (як виявилося, її діти) схвильовано вібрували, тоді як їх мати відкладала незапліднені яйця для їжі. Як я пізніше дізнався, жаби цього виду (Oophaga pumilio) дуже ретельно піклуються про своє потомство, і довгий шлях матері повторювався б щодня, поки пуголовки не переросли в жаб.

Коли я збирав обладнання, щоб повернутися до лабораторії, мені спало на думку, що паралельно навколо мене розігруються тисячі таких маленьких драм. Ліси - це набагато більше, ніж просто запаси вуглецю. Це невідомо складні зелені павутини, які пов’язують долі мільйонів відомих видів, ще мільйони людей чекають на своє відкриття. Щоб вижити та процвітати в майбутньому кардинальних глобальних змін, нам доведеться поважати цю заплутану павутину і наше місце в ній.

про автора

Бонні Уорінг, Старший викладач Інституту Грантема - Зміна клімату та довкілля, Імперський коледж Лондона

Суміжні книги

Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління

Пол Хоукен і Том Стейер
В умовах поширеного страху та апатії міжнародна коаліція дослідників, професіоналів та вчених зібралася, щоб запропонувати набір реалістичних та сміливих рішень щодо зміни клімату. Тут описано сто прийомів і практик - деякі добре відомі; про які ви, можливо, ніколи не чули. Вони варіюються від чистої енергії до навчання дівчат у країнах з низьким рівнем доходу до використання методів землекористування, які витягують вуглець з повітря. Рішення існують, є економічно вигідними, і громади в усьому світі в даний час приймають їх з вмінням і рішучістю. Доступний на Amazon

Проектування кліматичних рішень: Посібник з політики щодо енергії з низьким вмістом вуглецю

Гал Харві, Роббі Орвіс, Джефрі Ріссман
З урахуванням наслідків зміни клімату, необхідність зменшення глобальних викидів парникових газів є не менш терміновою. Це страшний виклик, але сьогодні існують технології та стратегії для його вирішення. Невеликий набір енергетичної політики, розроблений та реалізований добре, може поставити нас на шлях до майбутнього з низьким рівнем вуглецю. Енергетичні системи є великими та складними, тому енергетична політика повинна бути цілеспрямованою та економічно ефективною. Універсальні підходи просто не дозволять зробити роботу. Політики потребують чіткого, всебічного ресурсу, який би окреслював енергетичну політику, яка матиме найбільший вплив на наше кліматичне майбутнє, та описував, як правильно розробляти цю політику. Доступний на Amazon

Це змінює все: капіталізм проти клімату

автор: Наомі Кляйн
In Це змінює все Наомі Кляйн стверджує, що зміни клімату - це не лише одна проблема, яку слід акуратно подати між податками та охороною здоров'я. Це тривога, яка закликає нас виправити економічну систему, яка вже багато в чому нас не дає. Клейн ретельно будує випадок того, наскільки масово скорочення викидів парникових газів - це наш найкращий шанс одночасно зменшити розбіжність нерівності, переосмислити наші розбиті демократії та відновити наші поглиблені місцеві економіки. Вона висловлює ідеологічне відчай заперечувачів зміни клімату, месіанські марення потенційних геоінженерів та трагічний дефектизм занадто багатьох зелених ініціатив. І вона точно демонструє, чому ринок не (і не може) виправити кліматичну кризу, а навпаки, погіршить ситуацію із все більш екстремальними та екологічно згубними методами видобутку, що супроводжуються бурхливим капіталізмом катастроф. Доступний на Amazon

Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, та ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.