Lasy są jednym z najważniejszych pochłaniaczy węgla w systemie klimatycznym Ziemi. Naukowcy zwracają szczególną uwagę na przepływy węgla w cyklu węglowym, o którym powiemy sobie później nieco więcej. Jednak jak ostatnio wyniki badań wskazują, gdy świat się będzie coraz bardziej ocieplać, to lasy zamiast pochłaniaczami netto, mogą stawać się powoli jego źródłami.
—
Fot. Przez amazoński las deszczowy w Peru wije się rzeka. (Służba Leśna USDA).
—
Nate G. McDowell z Krajowego Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku w Richland w stanie Waszyngton, wraz ze swoimi współpracownikami, przedstawił procesy dynamiczne gatunków drzew w korelacji z zaburzonymi przepływami dwutlenku węgla oraz pary wodnej w ekosystemach leśnych 1.
Dynamika lasu to procesy odnowienia, wzrostu, śmierci i strat gatunków drzew wchodzących w skład zbiorowiska leśnego. Procesy te są jednak napędzane zaburzeniami, zarówno naturalnymi, jak i antropogenicznymi.
Naukowcy tu dokonali przeglądu ostatnich postępów w zrozumieniu czynników napędzających dynamikę lasów oraz ich interakcji i zmian w kontekście globalnej zmiany klimatu. Autorzy pokazali, że zmiany te mają już miejsce. Wysnuli wnioski w procesie badawczym, że w skali globalnej ubywa starszych lasów (starodrzewi), a przybywa młodocianych. Ma to związek, zarówno z nadmierną działalnością gospodarczą (wycinka, wypalanie lasów), jak i również z wyraźnym wpływem ocieplenia klimatu (fale upałów, susze, pożary, nawałnice, nasilone gradacje owadów, patogenów).
Badania teledetekcyjne wyraźnie wskazują, że od co najmniej dwóch dekad, lasy pochłaniają coraz słabiej dwutlenek węgla. Ma to też związek nie tylko ze wzrostem temperatury w atmosferze, ale i również z deficytem pary wodnej (VPD – Vapour Pressure Deficit), o czym jeszcze więcej powiemy w dalszej części książki o suszach i pożarach.
—
Rys.1. Schemat koncepcyjny składowych dynamiki lasu i napędzających je zaburzeń.
—
W panelu skrajnie lewym dojrzały ekosystem reaguje przede wszystkim na miejscową śmiertelność, a głównymi czynnikami demograficznymi są zmienne, takie jak CO2, temperatura i deficyt ciśnienia pary wodnej (VPD – Vapour Pressure Deficit). W następnym panelu lewym system zostaje zakłócony przez pożar, pojawienie się owadów lub inne perturbacje na dużą skalę, które usuwają większość drzew ponadpiętrowych, a gatunki przystosowane do szybkiego odnowienia po zakłóceniach odrastają. W trzecim panelu prawym odnowienie i wzrost dominują w procesach demograficznych, przy czym śmiertelność wzrasta z czasem, ponieważ konkurencja prowadzi do samoprzerzedzania. W ostatnim panelu skrajnie prawym dojrzały ekosystem jest zdominowany przez gatunki, które zastąpiły pierwotną społeczność w odpowiedzi na chroniczne zmiany środowiskowe, co prowadzi do powstania nowego ekosystemu.
Nate McDowell dla serwisu Science Daily powiedział 2:
Wniosek jest taki, że zmiana klimatu już teraz wywiera presję na lasy na świecie, a jej przyszłe następstwa mogą być na tyle poważne, że negatywnie wpłyną na całkowitą sekwestrację węgla przez lasy.
—
Brytyjski geograf ds. ekosystemów Thomas Pugh z Uniwersytetu w Birmingham, wraz ze swoimi współpracownikami, odkrył, że nie tylko dojrzałe lasy w średnim wieku produkcyjnym są jednymi z największych pochłaniaczy węgla, ale jak się okazuje, także odrastające lasy odgrywają w tym główną rolę po zaburzeniach naturalnych, takich jak np. pożary, nawałnice czy też po zaburzeniach antropogenicznych, takich jak np. wycinka drzew 3.
—
Rys.2. Część lasu zdefiniowana jako odrastanie (mniej niż 140 lat) w zestawie danych dotyczących wieku na rok 2010. Pusty obszar w południowej Australii występuje, ponieważ w zestawie danych GFAD nie ma danych dla tego obszaru (Thomas A. M. Pugh i inni, 2019).
—
Naukowcy swoje wyniki badań oszacowali w globalnej bazie danych wieku lasów (GFAD – Global Forest Age Database) w ramach unijnoeuropejskiego projektu GEOCARBON (Operacyjnego globalnego systemu obserwacji dwutlenku węgla), w którym został uwzględniony rozkład wieku drzewostanów w 10-letnich przedziałach wiekowych do 140 lat, od roku bazowego 2010 na siatce 0,5° w zinwentaryzowanych lasach obejmujących większość regionów umiarkowanych i borealnych.
Ponadto obliczając rozkład wiekowy niezinwentaryzowanych lasów w obszarach tropikalnych, badacze zastosowali specyficzne dla klimatu krzywe wiekowe drzewostan-biomasa użyte do zbioru danych o dużej biomasie leśnej i o rozdzielczości 1 km (specyficznej dla jednej z trzech stref opadów). Następnie zagregowali klasy wiekowe w 10-letnie przedziały, a na koniec obliczyli powierzchnię przypadającą na klasę wieku jako ułamek komórki siatki 0,5°.
Przyjęte zostało, że rozkłady klas wieku tropikalnego są takie same dla dwóch typów funkcjonalnych roślin tropikalnych: zimozielonych i deszczowozielonych.
—
W swojej pracy zespołowej Nancy L. Harris, będąca kierownikiem ds. badań Nadzoru Globalnych Lasów (GFW – Global Forest Watch), stwierdziła, że lasy na świecie pochłonęły już około dwa razy więcej dwutlenku węgla niż go wyemitowały w latach 2001–2019. Reasumując, lasy zaabsorbowały netto 7,6 miliarda ton metrycznych CO2 rocznie, czyli 1,5 razy więcej dwutlenku węgla niż populacja Stanów Zjednoczonych emituje rocznie 4.
Poddając analizie najważniejsze lasy tropikalne w Ameryce Południowej, Afryce i Azji południowo-wschodniej, Harris w serwisie Instytutu Zasobów Świata (WRI – World Resources Instittute) zaobserwowała, że są one najbardziej narażone by stać się znaczącymi źródłami netto dwutlenku węgla. Napisała w nim następująco 5:
W ciągu ostatnich 20 lat lasy w Azji Południowo-Wschodniej łącznie stały się źródłem netto emisji dwutlenku węgla z powodu wycinania pod plantacje, niekontrolowanych pożarów i osuszania gleb torfowych.
Dorzecze Amazonki, które rozciąga się na dziewięć krajów Ameryki Południowej, nadal jest pochłaniaczem dwutlenku węgla netto, ale balansuje na krawędzi, aby stać się źródłem netto, jeśli utrata lasów będzie się utrzymywać w obecnym tempie. Dorzecze Amazonki doświadczyło wzmożonego wylesiania w ciągu ostatnich czterech lat w celu utworzenia rozległych pastwisk dla bydła oraz doznało degradacji spowodowanej wielkoskalowymi pożarami.
Spośród trzech największych lasów tropikalnych na świecie, tylko Kongo ma wystarczająco dużo zwartych lasów, aby pozostać silnym pochłaniaczem dwutlenku węgla netto. Tropikalny las deszczowy Konga pochłania 600 milionów ton metrycznych więcej dwutlenku węgla rocznie niż emituje, co odpowiada około 1/3 emisji CO2 z całego transportu w USA.
—
Rys.3. Strumienie gazów cieplarnianych (GHG) związane z lasami (ekwiwalent średniej rocznej w megatonach, okres 2001–2019). a) roczne emisje GHG brutto b) roczne pochłanianie GHG brutto c) roczny strumień GHG netto. Do celów wyświetlania mapy zostały ponownie przeanalizowane z 30-metrowej skali obserwacji do siatki geograficznej 0,04°. Wartości w legendzie odzwierciedlają średnią (Nancy L. Harris i inni, 2019).
—
Wannes Hubau ze Szkoły Geografii na Uniwersytecie w Leeds, wraz ze swoim dużym międzynarodowym zespołem naukowym, opisał badanie polegające na ocenie trendów absorpcji dwutlenku węgla przez 244 strukturalnie nietknięte afrykańskie lasy tropikalne na terenie 11 krajów afrykańskich 6.
Następnie naukowcy porównali wyniki z tropikalnej Afryki z 321 obszarami z Amazonii. Naukowcy wyciągnęli wnioski, jakie podstawowe czynniki napędzają te trendy:
Pochłaniacz dwutlenku węgla w żywej nadziemnej biomasie w nienaruszonych afrykańskich lasach tropikalnych był stabilny przez trzy dekady do 2015 r. I wynosił 0,66 tony węgla na hektar rocznie (95-procentowy przedział ufności 0,53–0,79), w przeciwieństwie do długoterminowego spadku w lasach amazońskich.
Ostatecznie Wannes Hubau i jego współpracownicy, zauważyli, że tropikalne lasy deszczowe w sumie pochłaniają więcej węgla z atmosfery niż razem wzięte lasy umiarkowane i borealne, pomimo, że są coraz bardziej niszczone ze względu na ekspansję rolniczą.
Referencje:
- McDowell N. G. et al., 2020 ; Pervasive shifts in forest dynamics in a changing world ; Science ; https://www.science.org/doi/10.1126/science.aaz9463
- DOE/Pacific Northwest National Laboratory, 2020 ; Global environmental changes leading to shorter, younger trees ; Science Daily ; https://www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200528161052.htm
- Pugh T. A. M. et al., 2019 ; Role of forest regrowth in global carbon sink dynamics ; Proceedings of the National Academy of Sciences ; https://www.pnas.org/content/116/10/4382
- Harris N. L. et al., 2021 ; Global maps of twenty-first century forest carbon fluxes ; Nature Climate Change ; https://www.nature.com/articles/s41558-020-00976-6
- Harris N. L. & Gibbs D., 2021 ; Forests Absorb Twice As Much Carbon As They Emit Each Year ; World Resources Institute ; https://www.wri.org/insights/forests-absorb-twice-much-carbon-they-emit-each-year
- Hubau W. et al., 2020 ; Asynchronous carbon sink saturation in African and Amazonian tropical forests ; Nature ; https://www.nature.com/articles/s41586-020-2035-0