Змякчэнне змянення клімату: пасадка дрэў у Арктыцы пагаршае глабальнае пацяпленне

Аднаўленне лясоў і пасадка дрэў з'яўляюцца добра зарэкамендаванай стратэгіяй змякчэння наступстваў змены клімату. Тым не менш, выкарыстанне такі падыход у Арктыцы пагаршае пацяпленне і з'яўляецца контрпрадуктыўным для змякчэння наступстваў змены клімату. Гэта таму, што пакрыццё дрэвамі памяншае альбеда (або адлюстраванне сонечнага святла) і павялічвае цемру на паверхні, што прыводзіць да чыстага пацяплення (паколькі дрэвы паглынаюць больш сонечнага цяпла, чым снег). Акрамя таго, дзейнасць па пасадцы дрэў таксама парушае запасы вугляроду ў арктычнай глебе, якая захоўвае больш вугляроду, чым усе расліны на Зямлі. Такім чынам, падыход да змякчэння змяненняў клімату не абавязкова павінен быць арыентаваны на вуглярод. Змяненне клімату звязана з энергетычным балансам Зямлі (за вылікам сонечнай энергіі, якая застаецца ў атмасферы, і сонечнай энергіі, якая пакідае атмасферу). Колькасць парніковых газаў вызначае, колькі цяпла захоўваецца ў атмасферы Зямлі. У арктычных рэгіёнах, у высокіх шыротах, эфект альбеда (г. зн. адлюстраванне сонечнага святла назад у космас без пераўтварэння ў цяпло) больш важны (чым парніковы эфект з-за назапашвання вугляроду ў атмасферы) для агульнага энергетычнага балансу. Такім чынам, агульная мэта запаволення змены клімату патрабуе цэласнага падыходу.   

Расліны і жывёлы пастаянна вылучаюць вуглякіслы газ (CO₂) у атмасферы праз дыханне. Некаторыя прыродныя падзеі, такія як лясныя пажары і вывяржэнні вулканаў, таксама вылучаюць CO₂ у атмасферы. Баланс атмасфернага CO₂ падтрымліваецца шляхам рэгулярнага паглынання вугляроду зялёнымі раслінамі ў прысутнасці сонечнага святла праз фотасінтэз. Аднак дзейнасць чалавека з 18 ст^th стагоддзя, асабліва здабыча і спальванне выкапнёвага паліва, такога як вугаль, нафту і прыродны газ, павялічылі канцэнтрацыю атмасфернага CO₂.  

Цікава, што павелічэнне канцэнтрацыі CO₂ у атмасферы, як вядома, дэманструецца эфект апладнення вугляродам (г. зн. зялёныя расліны больш фотасінтэзуюць у адказ на больш CO₂ у атмасферы). Значная частка цяперашняга наземнага паглынання вугляроду тлумачыцца павелічэннем глабальнага фотасінтэзу ў адказ на рост CO₂. У 1982-2020 гадах глабальны фотасінтэз павялічыўся прыкладна на 12% у адказ на 17% павелічэнне глабальнай канцэнтрацыі вуглякіслага газу ў атмасферы з 360 праміле да 420 праміле^1,2.  

Відавочна, што ўзмацненне глабальнага фотасінтэзу не можа канфіскаваць усе антрапагенныя выкіды вугляроду з пачатку індустрыялізацыі. У выніку ў атмасферы вуглякіслы газ (CO₂) фактычна павялічыўся прыкладна на 50% за апошнія два стагоддзі да 422 праміле (у верасні 2024 г.)³ што складае 150% ад яго значэння ў 1750 г. Паколькі вуглякіслы газ (CO₂) з'яўляецца важным парніковым газам, гэта значнае агульнае павелічэнне атмасфернага CO₂ спрыяла глабальнаму пацяпленню і змене клімату.  

Змяненне клімату выяўляецца ў выглядзе раставання палярнага лёду і ледавікоў, пацяплення акіянаў, павышэння ўзроўню мора, паводак, катастрафічных штормаў, частых і моцных засух, дэфіцыту вады, спякоты, моцных пажараў і іншых неспрыяльных умоў. Гэта мае сур'ёзныя наступствы для жыцця і сродкаў да існавання людзей, таму неабходна змякчэнне наступстваў. Такім чынам, каб абмежаваць глабальнае пацяпленне і павышэнне тэмпературы да 1.5°C да канца гэтага стагоддзя Канферэнцыя ААН па змяненні клімату прызнаў, што сусветныя выкіды парніковых газаў неабходна скараціць на 43% да 2030 года, і заклікаў бакі перайсці ад выкапнёвага паліва, каб дасягнуць чысты нулявы выкід па 2050.  

У дадатак да скарачэння выкідаў вугляроду кліматычныя дзеянні могуць быць падтрыманы выдаленнем вугляроду з атмасферы. Любое паляпшэнне захопу атмасфернага вугляроду было б карысным.  

Марскі фотасінтэз фітапланктону, ламінарыі і планктону водарасцей у акіянах адказвае за прыкладна палову ўлоўлівання вугляроду. Мяркуецца, што біятэхналогія мікраводарасцей можа спрыяць захопу вугляроду праз фотасінтэз. Адмена высечкі лясоў шляхам пасадкі дрэў і аднаўленне лясных угоддзяў можа быць вельмі карысным для змякчэння клімату. Адно даследаванне паказала, што павелічэнне глабальнага ляснога покрыва можа ўнесці значны ўклад. Гэта паказала, што глабальная магутнасць кроны дрэў у цяперашнім клімаце складае 4.4 мільярда гектараў, што азначае, што пасля выключэння існуючага покрыва можна стварыць дадатковыя 0.9 мільярда гектараў полага (эквівалентна павелічэнню лясной плошчы на ​​25%). Гэта дадатковае пакрыццё навеса, калі яно будзе створана, захоплівае і захоўвае каля 205 гігатон вугляроду, што складае каля 25% ад цяперашняга запасу вугляроду ў атмасферы. Глабальнае аднаўленне лясоў з'яўляецца абавязковым таксама таму, што бесперапыннае змяненне клімату прывядзе да скарачэння каля 223 мільёнаў гектараў ляснога покрыва (у асноўным у трапічных раёнах) і страты звязанай з імі біяразнастайнасці да 2050 года.^4,5. 

Плантацыя дрэў у арктычным рэгіёне  

Арктычны рэгіён адносіцца да паўночнай часткі Зямлі вышэй 66° 33′ паўночнай шыраты ў межах палярнага круга. Значная частка гэтага рэгіёну (каля 60%) занята марскім льдом Паўночнага Ледавітага акіяна. Арктычная суша размешчана вакол паўднёвых ускраін Арктычнага акіяна, якія падтрымліваюць тундру або паўночныя барэальныя лясы.  

Барэальныя лясы (або тайга) размешчаны на поўдзень ад Палярнага круга і характарызуюцца іглічнымі лясамі, якія складаюцца пераважна з хвоі, елкі і лістоўніцы. Тут доўгая халодная зіма і кароткае вільготнае лета. Пераважаюць марозаўстойлівыя шышакастойныя вечназялёныя хвойныя пароды (хвоі, елкі, піхты), якія круглы год захоўваюць іголкападобнае лісце. У параўнанні з лясамі ўмеранага пояса і вільготнымі трапічнымі лясамі барэальныя лясы маюць меншую першасную прадукцыйнасць, маюць меншую відавую разнастайнасць раслін і не маюць яруснай структуры лясоў. З іншага боку, арктычная тундра размешчана на поўнач ад барэальных лясоў у арктычных рэгіёнах паўночнага паўшар'я, дзе нетры пастаянна мерзлыя. Гэты рэгіён значна халаднейшы з сярэднімі тэмпературамі зімой і летам у дыяпазоне -34°C і 3°C – 12°C адпаведна. Грунт пастаянна мерзлы (вечная мерзлата), таму карані раслін не могуць пранікаць глыбока ў глебу, і расліны знаходзяцца нізка над зямлёй. У тундры вельмі нізкая першасная прадукцыйнасць, нізкая відавая разнастайнасць і кароткі вегетацыйны перыяд у 10 тыдняў, калі расліны хутка растуць у адказ на доўгі светлавы дзень.  

На рост дрэў у арктычных рэгіёнах ўплывае вечная мерзлата, таму што падземная замерзлая вада стрымлівае глыбокі рост каранёў. Большая частка тундры мае суцэльную вечную мерзлату, у той час як барэальныя лясы існуюць у раёнах з невялікай колькасцю вечнай мерзлаты або без яе. Аднак арктычная вечная мерзлата не закранута.  

Па меры пацяплення арктычнага клімату (што адбываецца ў два разы хутчэй, чым у сярэднім па свеце), выніковае раставанне і страта вечнай мерзлаты павялічаць выжывальнасць ранніх саджанцаў дрэў. Было выяўлена, што наяўнасць хмызняковай кроны станоўча звязана з далейшым выжываннем і ростам саджанцаў у дрэвы. Відавы склад і функцыянаванне экасістэм у рэгіёне перажывае хуткія змены. Па меры пацяплення клімату і пагаршэння вечнай мерзлаты расліннасць у будучыні можа зрушыцца з арктычнай бездраўнянай на драўняную⁶.  

Ці зменіцца расліннасць да арктычнага ландшафту, дзе пераважаюць дрэвы, знізіцца атмасферны CO₂ за кошт палепшанага фотасінтэзу і дапамогі ў змякчэнні наступстваў змены клімату? Ці можна разгледзець арктычны рэгіён для аблясення для выдалення атмасфернага CO?₂. У абедзвюх сітуацыях арктычная вечная мерзлата павінна спачатку адтаць або дэградаваць, каб дазволіць расці дрэвам. Аднак адтаванне вечнай мерзлаты вылучае ў атмасферу метан, які з'яўляецца магутным парніковым газам і спрыяе далейшаму пацяпленню. Выкід метану з вечнай мерзлаты таксама спрыяе масавым лясным пажарам у рэгіёне.  

Што тычыцца стратэгіі выдалення атмасфернага CO₂ шляхам фотасінтэзу шляхам аблясення або пасадкі дрэў у арктычных рэгіёнах і наступнага змякчэння пацяплення і змены клімату, даследчыкі⁷ выявілі, што гэты падыход непрыдатны для рэгіёну і контрпрадуктыўны для змякчэння наступстваў змены клімату. Гэта таму, што пакрыццё дрэвамі памяншае альбеда (або адлюстраванне сонечнага святла) і павялічвае цемру на паверхні, што прыводзіць да чыстага пацяплення, таму што дрэвы паглынаюць больш сонечнага цяпла, чым снег. Акрамя таго, дзейнасць па пасадцы дрэў таксама парушае запасы вугляроду ў арктычнай глебе, якая захоўвае больш вугляроду, чым усе расліны на Зямлі.  

Такім чынам, падыход да змякчэння змяненняў клімату не абавязкова павінен быць арыентаваны на вуглярод. Змяненне клімату звязана з энергетычным балансам Зямлі (за вылікам сонечнай энергіі, якая застаецца ў атмасферы, і сонечнай энергіі, якая пакідае атмасферу). Парніковыя газы вызначаюць, колькі цяпла захоўваецца ў атмасферы Зямлі. У арктычных рэгіёнах на высокіх шыротах эфект альбеда (г.зн. адлюстраванне сонечнага святла назад у космас без пераўтварэння ў цяпло) больш важны (чым назапашванне вугляроду ў атмасферы) для агульнага энергетычнага балансу. Такім чынам, агульная мэта запаволення змены клімату патрабуе цэласнага падыходу.  

*** 

Спасылкі:  

1. Кінан, ТФ, і інш. Абмежаванне гістарычнага росту глабальнага фотасінтэзу з-за росту CO2. Нац. Клім. Чанг. 13, 1376–1381 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2 

2. Лабараторыя Берклі. Навіны – Расліны купляюць нам час, каб запаволіць змяненне клімату – але не дастаткова, каб спыніць яго. Даступны на https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/ 

3. НАСА. Вуглякіслы газ. Даступны па адрасе https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/ 

4. Басцін, Жан-Франсуа і інш. 2019. Глабальны патэнцыял аднаўлення дрэў. Навука. 5 ліпеня 2019 г. Том 365, выпуск 6448, с. 76-79. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax0848 

5. Чаздон Р. і Бранкаліён П., 2019 г. Аднаўленне лясоў як сродак дасягнення многіх мэтаў. Навука. 5 ліпеня 2019 г. Том 365, выпуск 6448, с. 24-25. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9539 

6. Лімпенс, Дж., Фіен, TPM, Кейзер, І. і інш. Хмызнякі і дэградаваная вечная мерзлата пракладваюць шлях для стварэння дрэў на субарктычных тарфяніках. Экасістэмы 24, 370–383 (2021).  https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6 

7. Kristensen, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, IC і інш. Пасадка дрэў не з'яўляецца кліматычным рашэннем у высокіх паўночных шыротах. Нац. Геаграфія. 17, 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4  

***