Тропический лес в Южной Америке. Shutterstock / BorneoRimbawan

Однажды утром в 2009 году я сидел в скрипучем автобусе, который катился вверх по склону горы в центральной Коста-Рике, голова кружилась от паров дизельного топлива, когда я сжимал свои многочисленные чемоданы. В них были тысячи пробирок и пробирок, зубная щетка, водонепроницаемый блокнот и две смены одежды.

Я был на пути к Биологическая станция Ла-Сельва, где мне предстояло провести несколько месяцев, изучая реакцию влажных равнинных тропических лесов на все более частые засухи. По обе стороны от узкой дороги деревья растворялись в тумане, как акварель в бумагу, создавая впечатление бесконечного первобытного леса, купающегося в облаках.

Глядя в окно на впечатляющий пейзаж, я задавался вопросом, как я могу когда-либо надеяться понять такой сложный пейзаж. Я знал, что тысячи исследователей по всему миру борются с одними и теми же вопросами, пытаясь понять судьбу тропических лесов в быстро меняющемся мире. Наше общество так много требует от этих хрупких экосистем, которые контролируют доступность пресной воды для миллионов людей и являются домой две трети наземного биоразнообразия планеты. И все чаще мы предъявляем новые требования к этим лесам - чтобы спасти нас от антропогенного изменения климата.

Растения поглощают CO? из атмосферы, превращая ее в листья, древесину и корни. Это повседневное чудо подстегнуло надеется, что растения – особенно быстрорастущие тропические деревья – могут выступать в качестве естественного тормоза изменения климата, улавливая большую часть CO? выбрасывается при сжигании ископаемого топлива. Во всем мире правительства, компании и природоохранные благотворительные организации обязались сохранять или высаживать растения. массивный количество деревьев

Но факт в том, что деревьев недостаточно, чтобы компенсировать выбросы углерода обществом - и их никогда не будет. Я недавно провел обзоре доступной научной литературы, чтобы оценить, сколько углерода леса могут реально поглотить. Если бы мы максимально увеличили количество растительности, которую могла вместить вся земля на Земле, мы бы изолировали достаточно углерода, чтобы компенсировать примерно десять лет выбросов парниковых газов при нынешних темпах. После этого может быть больше нет увеличение улавливания углерода.

Однако судьба нашего вида неразрывно связана с выживанием лесов и биоразнообразия в них содержатся. Спеша посадить миллионы деревьев для улавливания углекислого газа, можем ли мы непреднамеренно нанести ущерб тем самым свойствам леса, которые делают их столь жизненно важными для нашего благополучия? Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо рассмотреть не только то, как растения поглощают CO?, но и то, как они обеспечивают прочную зеленую основу для экосистем на суше.

Как растения борются с изменением климата

Растения перерабатывают CO? газ на простые сахара в процессе, известном как фотосинтез. Затем эти сахара используются для создания живых организмов растений. Если захваченный углерод попадет в древесину, он может быть заблокирован от атмосферы на многие десятилетия. Когда растения умирают, их ткани разрушаются и попадают в почву.

Хотя этот процесс естественным образом выделяет CO? Благодаря дыханию (или дыханию) микробов, расщепляющих мертвые организмы, некоторая часть растительного углерода может оставаться под землей десятилетиями или даже века. Вместе наземные растения и почвы держатся 2,500 XNUMX гигатонн углерода - примерно в три раза больше, чем содержится в атмосфере.

Поскольку растения (особенно деревья) являются отличными естественными хранилищами углерода, имеет смысл, что увеличение численности растений по всему миру может привести к снижению выбросов CO2 в атмосферу? концентрации.

Для роста растениям необходимы четыре основных ингредиента: свет, CO?, вода и питательные вещества (такие как азот и фосфор, те же элементы, которые присутствуют в удобрениях для растений). Тысячи ученых по всему миру изучают, как рост растений зависит от этих четырех ингредиентов, чтобы предсказать, как растительность отреагирует на изменение климата.

Это на удивление сложная задача, учитывая, что люди одновременно изменяют так много аспектов природной среды, нагревая земной шар, изменяя режим выпадения дождя, рубя большие участки леса на крошечные фрагменты и внедряя чужеродные виды туда, где они не принадлежат. На суше также насчитывается более 350,000 XNUMX видов цветковых растений, и каждый из них уникальным образом отвечает на экологические проблемы.

Из-за сложных способов, которыми люди изменяющие на планете много научных дебаты о точном количестве углерода, которое растения могут поглотить из атмосферы. Но исследователи единодушны в том, что экосистемы суши обладают ограниченной способностью поглощать углерод.

Где хранится углерод в типичных лесах умеренного пояса в Великобритании. Исследования лесов Великобритании, CC BY

Если мы обеспечим деревьям достаточно воды для питья, леса вырастут высокими и пышными, создавая тенистые пологи, которые лишат маленькие деревья света. Если мы увеличим концентрацию CO? в воздухе растения будут охотно поглощать его – до тех пор, пока они не перестанут извлекать из почвы достаточно удобрений для удовлетворения своих потребностей. Точно так же, как пекарь, готовящий торт, растениям необходимы CO?, азот и фосфор в определенных соотношениях, следуя определенному рецепту жизни.

Признавая эти фундаментальные ограничения, ученые подсчитали, что наземные экосистемы Земли могут содержать достаточно дополнительной растительности, чтобы поглотить ее между 40 и 100 гигатонны углерода из атмосферы. Как только этот дополнительный рост будет достигнут (процесс, который займет несколько десятилетий), на суше не останется возможностей для дополнительного хранения углерода.

Но наше общество в настоящее время выливает CO? в атмосферу в в рассрочку десяти гигатонн углерода в год. Природным процессам будет сложно угнаться за потоком парниковых газов, создаваемым мировой экономикой. Например, я подсчитал, что один пассажир на рейсе туда и обратно из Мельбурна в Нью-Йорк будет выделять примерно вдвое больше выбросов. углерод (1600 кг C), как содержится в дуб дерево диаметром полметра (750 кг С).

Опасность и обещание

Несмотря на все эти общепризнанные физические ограничения роста растений, все больше и больше предпринимается масштабных усилий по увеличению растительного покрова для смягчения последствий климатической чрезвычайной ситуации - так называемое «природное» решение для климата. В подавляющее большинство из этих усилия сосредоточить внимание на защите или расширении лесов, поскольку деревья содержат во много раз больше биомассы, чем кустарники или травы, и, следовательно, представляют больший потенциал улавливания углерода.

Однако фундаментальные заблуждения относительно улавливания углерода наземными экосистемами могут иметь разрушительные последствия, приводящие к утрате биоразнообразия и увеличению выбросов CO? концентрации. Это кажется парадоксом – как можно сажать деревья? отрицательное воздействие среда?

Ответ кроется в тонких сложностях улавливания углерода в естественных экосистемах. Чтобы избежать ущерба окружающей среде, мы должны воздерживаться от создания лесов там, где они естественным образом не принадлежат, избегать «извращенных стимулов» вырубать существующие леса, чтобы посадить новые деревья, и учитывать, как саженцы, посаженные сегодня, могут жить в следующие несколько десятилетий.

Прежде чем предпринимать какое-либо расширение лесной среды обитания, мы должны убедиться, что деревья высажены в правильном месте, потому что не все экосистемы на суше могут или должны поддерживать деревья. Посадка деревьев в экосистемах, в которых обычно преобладают другие типы растительности. часто терпит неудачу приводить к долгосрочному улавливанию углерода.

Один особенно показательный пример взят из шотландского торфяники - обширные участки земли, где низменная растительность (в основном мхи и травы) растет на постоянно сырой, влажной земле. Поскольку разложение в кислых и переувлажненных почвах идет очень медленно, мертвые растения накапливаются в течение очень долгих периодов времени, создавая торф. Сохраняется не только растительность: торфяные болота мумифицируют т.н.болотные тела»- почти нетронутые останки мужчин и женщин, умерших тысячелетия назад. На самом деле торфяники Великобритании содержат 20 раз больше углерода, чем содержится в национальных лесах.

Но в конце 20 века некоторые болота Шотландии были осушены для посадки деревьев. Высушивание почвы позволило саженцам деревьев укорениться, но также ускорило разложение торфа. Эколог Нина Фриггенс и ее коллеги из Университета Эксетера По оценкам, что разложение высыхающего торфа высвободило больше углерода, чем могли поглотить растущие деревья. Очевидно, что торфяники могут лучше всего защитить климат, если они предоставлены самим себе.

То же самое и с лугами и саваннами, где пожары являются естественной частью ландшафта и часто сжигать деревья посажены там, где им не место. Этот принцип также применим к Арктические тундры, где местная растительность всю зиму покрыта снегом, отражающим свет и тепло обратно в космос. Посадка высоких деревьев с темными листьями в этих местах может увеличить поглощение тепловой энергии и привести к локальному потеплению.

Но даже посадка деревьев в лесной среде обитания может привести к негативным экологическим последствиям. С точки зрения как связывания углерода, так и биоразнообразия, все леса не равны - естественные леса содержат больше видов растений и животных, чем лесные плантации. Они также часто содержат больше углерода. Но политика, направленная на поощрение посадки деревьев, может непреднамеренно стимулировать обезлесение устойчивых естественных местообитаний.

Недавний резонансный пример касается правительства Мексики. Сембрандо Вида программа, предусматривающая прямые выплаты землевладельцам за посадку деревьев. Проблема? Многие сельские землевладельцы вырубают хорошо укоренившиеся старые леса для посадки саженцев. Это решение, хотя и весьма разумное с экономической точки зрения, привело к потере десятков тысяч гектаров спелых лесов.

Этот пример демонстрирует риски узкого внимания к деревьям как машинам для поглощения углерода. Многие благонамеренные организации стремятся сажать деревья которые растут быстрее всех, поскольку теоретически это означает более высокий уровень CO? «просадка» из атмосферы.

Однако с точки зрения климата важно не то, как быстро может расти дерево, а то, сколько углерода оно содержит в зрелом состоянии и как долго этот углерод сохраняется в экосистеме. По мере старения леса он достигает того, что экологи называют «стационарным состоянием» – это когда количество углерода, поглощаемого деревьями каждый год, идеально уравновешивается CO? выпущен через дыхание растений сами и триллионы микробов-разлагателей под землей.

Это явление привело к ошибочному представлению о том, что старые леса бесполезны для смягчения последствий изменения климата, поскольку они больше не растут быстрыми темпами и не улавливают дополнительный CO2. Ошибочное «решение» проблемы состоит в том, чтобы отдать приоритет посадке деревьев перед сохранением уже созданных лесов. Это аналогично сливу воды из ванны, чтобы кран можно было открыть на полную мощность: поток воды из крана стал больше, чем был раньше – но общий объем ванны не изменился. Зрелые леса подобны ваннам, полным углерода. Они вносят важный вклад в большое, но конечное количество углерода, которое может быть заперто на суше, и от их нарушения мало что можно добиться.

А как насчет ситуаций, когда быстрорастущие леса вырубаются каждые несколько десятилетий и заново засаживаются, а извлеченная древесина используется для других целей борьбы с климатом? В то время как заготовленная древесина может быть очень хорошим хранилищем углерода, если она попадает в долгоживущие продукты (например, дома или другие здания), на удивление мало древесины используется таким образом.

Точно так же сжигание древесины в качестве источника биотоплива может иметь положительное воздействие на климат, если это снижает общее потребление ископаемого топлива. Но леса, управляемые как плантации биотоплива, мало что могут защитить. биоразнообразия и некоторые исследования вопросов преимущества биотоплива в первую очередь для климата.

Удобрить целый лес

Научные оценки улавливания углерода наземными экосистемами зависят от того, как эти системы реагируют на все возрастающие проблемы, с которыми они столкнутся в ближайшие десятилетия. Все леса на Земле - даже самые нетронутые - уязвимы для потепления, изменения количества осадков, все более сильных лесных пожаров и загрязняющих веществ, которые переносятся атмосферными потоками Земли.

Однако некоторые из этих загрязнителей содержат много азота (удобрения для растений), которые потенциально могут стимулировать рост глобального леса. Производя огромное количество сельскохозяйственных химикатов и сжигая ископаемое топливо, люди расширились количество «реактивного» азота, доступного для использования растениями. Часть этого азота растворяется в дождевой воде и достигает лесной подстилки, где может стимулировать рост деревьев на некоторых участках.

Как молодой исследователь, только что окончивший аспирантуру, я задавался вопросом, может ли тип недостаточно изученной экосистемы, известный как сезонно сухой тропический лес, возможно, особенно чувствителен к этому эффекту. Был только один способ узнать: мне нужно было удобрить целый лес.

Работаю с моим научным руководителем, экологом. Дженнифер Пауэрси опытный ботаник Даниэль Перес Авилес, я очертил участок леса размером с два футбольных поля и разделил его на 16 участков, которые были случайным образом распределены для различных обработок удобрениями. В течение следующих трех лет (2015-2017 гг.) Участки стали одними из наиболее изученных фрагментов леса на Земле. Мы измерили рост каждого отдельного ствола дерева с помощью специальных ручных инструментов, называемых дендрометрами.

Мы использовали корзины, чтобы поймать опавшие с деревьев опавшие листья, и установили сетчатые мешки в земле, чтобы отслеживать рост корней, которые были тщательно отмыты от земли и взвешены. Самым сложным аспектом эксперимента было внесение самих удобрений, которое проводилось три раза в год. Надев плащи и очки, чтобы защитить нашу кожу от едких химикатов, мы тащили задние опрыскиватели в густой лес, обеспечивая равномерное нанесение химикатов на лесную подстилку, пока мы потели под нашими резиновыми пальто.

К сожалению, наше снаряжение не защищало от разъяренных ос, чьи гнезда часто прятались в свисающих ветвях. Но наши усилия того стоили. Через три года мы смогли подсчитать все листья, древесину и корни, произведенные на каждом участке, и оценить углерод, уловленный за период исследования. Мы найденный что большинству деревьев в лесу удобрения не приносили пользы - вместо этого рост был сильно привязан к количеству осадков в данном году.

Это говорит о том, что загрязнение азотом не будет способствовать росту деревьев в этих лесах, пока продолжаются засухи. активизировать. Чтобы сделать такой же прогноз для других типов лесов (более влажных или более сухих, более молодых или старых, более теплых или прохладных), такие исследования необходимо будет повторить, добавив к библиотеке знаний, накопленных в ходе аналогичных экспериментов на протяжении десятилетий. И все же исследователи соревнуются со временем. Подобные эксперименты - медленная, кропотливая, иногда изнурительная работа, и люди меняют облик планеты быстрее, чем научное сообщество может отреагировать.

Людям нужны здоровые леса

Поддержка природных экосистем - важный инструмент в арсенале стратегий, которые нам понадобятся для борьбы с изменением климата. Но наземные экосистемы никогда не смогут поглотить количество углерода, выделяемого при сжигании ископаемого топлива. Вместо того, чтобы поддаваться ложному самоуспокоению схемы посадки деревьев, нам необходимо сократить выбросы в их источниках и искать дополнительные стратегии удаления углерода, который уже накопился в атмосфере.

Означает ли это, что текущие кампании по защите и расширению лесов - плохая идея? Категорически нет. Защита и расширение естественной среды обитания, особенно лесов, абсолютно необходимы для обеспечения здоровья нашей планеты. Леса в умеренных и тропических зонах содержат 8 из каждых десяти видов, обитающих на суше, тем не менее, они находятся под растущей угрозой. Около половина пригодных для жизни земель нашей планеты отводится под сельское хозяйство, и вырубка лесов под пахотные земли или пастбища продолжается быстрыми темпами.

Между тем атмосферный хаос, вызванный изменением климата, усиливает лесные пожары, усугубляет засухи и систематически нагревает планету, создавая растущую угрозу для лесов и дикой природы, которую они поддерживают. Что это значит для нашего вида? Снова и снова исследователи демонстрировали сильные связи между биоразнообразием и так называемыми «экосистемными услугами» - множеством выгод, которые мир природы предоставляет человечеству.

Улавливание углерода - лишь одна экосистемная услуга в невероятно длинном списке. Биоразнообразные экосистемы предоставляют головокружительное множество фармацевтически активных соединений, которые внушать создание новых лекарств. Они обеспечивают продовольственную безопасность как прямым (подумайте о миллионах людей, основным источником протеина которых является дикая рыба), так и косвенным (например, большая часть сельскохозяйственных культур опыляются дикими животными).

Природные экосистемы и миллионы населяющих их видов по-прежнему вдохновляют технологические разработки, которые революционизируют человеческое общество. Например, возьмем полимеразную цепную реакцию («ПЦР”), Который позволяет криминалистическим лабораториям ловить преступников, а в местной аптеке - провести тест на COVID. ПЦР возможна только благодаря особому белку, который синтезируют простые бактерии, обитающие в горячих источниках.

Как эколог, я обеспокоен тем, что упрощенный взгляд на роль лесов в смягчении последствий изменения климата непреднамеренно приведет к их упадку. Многие усилия по посадке деревьев сосредоточены на количестве посаженных саженцев или их начальной скорости роста – и то, и другое является плохим показателем конечной способности леса хранить углерод и еще более плохим показателем биоразнообразия. Что еще более важно, рассмотрение природных экосистем как «климатических решений» создает обманчивое впечатление, что леса могут функционировать как бесконечно впитывающая швабра, очищая постоянно увеличивающийся поток антропогенного CO2? выбросы.

К счастью, многие крупные организации, занимающиеся расширением лесов, включают здоровье экосистем и биоразнообразие в свои показатели успеха. Чуть больше года назад я посетил грандиозный эксперимент по лесовосстановлению на полуострове Юкатан в Мексике, проводившийся компанией Завод-для-Planet - одна из крупнейших в мире организаций по посадке деревьев. Осознав проблемы, присущие крупномасштабному восстановлению экосистем, «Растение для планеты» инициировало серию экспериментов, чтобы понять, как различные вмешательства на ранних этапах развития леса могут улучшить выживаемость деревьев.

Но это еще не все. Под руководством директора по науке Леланд Верденисследователи на месте изучат, как эти же методы могут ускорить восстановление естественного биоразнообразия, создав идеальные условия для прорастания и роста семян по мере развития леса. Эти эксперименты также помогут землеустроителям решить, когда и где посадка деревьев принесет пользу экосистеме и где восстановление леса может происходить естественным путем.

Представление о лесах как о резервуарах биоразнообразия, а не просто о хранилищах углерода, усложняет принятие решений и может потребовать изменений в политике. Я слишком хорошо осведомлен об этих проблемах. Я провел всю свою взрослую жизнь, изучая и размышляя о углеродном цикле, и иногда я тоже не вижу леса за деревьями. Однажды утром, несколько лет назад, я сидел на тропическом лесу в Коста-Рике и измерял уровень CO? выбросы из почвы – относительно трудоемкий и одиночный процесс.

Пока я ждал окончания измерения, я заметил лягушку-дротик с клубничным ядом - крошечное яркое, как драгоценный камень, животное размером с мой большой палец - прыгало по стволу ближайшего дерева. Заинтригованный, я наблюдал, как она приближается к небольшому бассейну с водой, заключенному в листьях колючего растения, в котором праздно плавали несколько головастиков. Как только лягушка попала в этот миниатюрный аквариум, крошечные головастики (как выяснилось, ее дети) возбужденно завибрировали, а их мать откладывала им неоплодотворенные яйца. Как я позже узнал, лягушки этого вида (Оофага пумилио) очень старательно заботятся о своем потомстве, и долгое путешествие матери будет повторяться каждый день, пока головастики не превратятся в лягушек.

Когда я собирал оборудование, чтобы вернуться в лабораторию, мне пришло в голову, что вокруг меня параллельно разыгрываются тысячи таких маленьких драм. Леса - это гораздо больше, чем просто запасы углерода. Они представляют собой непостижимо сложные зеленые сети, связывающие воедино судьбы миллионов известных видов, а еще миллионы все еще ждут своего открытия. Чтобы выжить и преуспеть в будущем, которое претерпит драматические глобальные изменения, нам придется уважать эту запутанную сеть и свое место в ней.

Об авторе

Бонни Уоринг, Старший преподаватель Института Грантама - Изменение климата и окружающая среда, Имперский колледж Лондона

Книги по этой теме

Просадка: самый всеобъемлющий план, когда-либо предлагаемый для обратного глобального потепления

Пол Хокен и Том Стейер
Перед лицом широко распространенного страха и апатии международная коалиция исследователей, специалистов и ученых объединилась, чтобы предложить ряд реалистичных и смелых решений проблемы изменения климата. Здесь описаны сто методов и практик, некоторые из них хорошо известны; некоторые, о которых вы, возможно, никогда не слышали. Они варьируются от чистой энергии до обучения девочек в странах с низким уровнем дохода и практики землепользования, которая выбрасывает углерод из воздуха. Решения существуют, являются экономически жизнеспособными, и сообщества во всем мире в настоящее время принимают их с умением и решительностью. Доступно на Amazon

Проектирование климатических решений: руководство по политике для низкоуглеродной энергетики

Хэл Харви, Робби Орвис, Джеффри Риссман
Поскольку последствия изменения климата уже сказываются на нас, необходимость сокращения глобальных выбросов парниковых газов является не менее чем насущной. Это непростая задача, но технологии и стратегии для ее решения существуют сегодня. Небольшой набор энергетических политик, хорошо продуманных и реализованных, может направить нас на путь к низкоуглеродному будущему. Энергетические системы большие и сложные, поэтому энергетическая политика должна быть целенаправленной и рентабельной. Универсальные подходы просто не помогут. Директивным органам нужен четкий и всеобъемлющий ресурс, в котором излагается энергетическая политика, которая окажет наибольшее влияние на наше климатическое будущее, и описывается, как ее правильно разрабатывать. Доступно на Amazon

Это меняет все: Капитализм против Климатологической

Наоми Кляйн
In Это изменяет все Наоми Кляйн утверждает, что изменение климата - это не просто еще одна проблема, которую нужно аккуратно поставить между налогами и здравоохранением. Это тревога, которая призывает нас к налаживанию экономической системы, которая уже во многих отношениях подводит нас. Кляйн тщательно выверяет аргументы в пользу того, что массовое сокращение выбросов парниковых газов - это наш лучший шанс одновременно сократить неравенство, изменить наши разрушенные демократии и восстановить разрушенную местную экономику. Она разоблачает идеологическое отчаяние отрицателей изменения климата, мессианские заблуждения потенциальных геоинженеров и трагический пораженчество слишком многих основных зеленых инициатив. И она наглядно демонстрирует, почему рынок не смог - и не может - исправить климатический кризис, а вместо этого усугубит ситуацию, применяя все более экстремальные и экологически разрушительные методы добычи, сопровождаемые безудержным капитализмом бедствий. Доступно на Amazon

От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете воспользоваться этой ссылкой использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.