Torfowiska obecnie jeszcze nie są uwzględniane w ogólnych modelach klimatycznych (ESM – Earth System Model), dlatego coraz więcej naukowców zwraca szczególną uwagę na te niedocenione ekosystemy, które gdy są nienaruszone, to przechowują ogromne ilości węgla. A więc, wówczas są skutecznym pochłaniaczem i magazynem węgla na Ziemi. W serwisie Carbon Brief dowiadujemy się, że te ekosystemy potrafią zmagazynować około1/4 węgla glebowego (3%). Dwa razy więcej niż wszystkie drzewa na świecie 1.
—
Fot.1. Krajobraz torfowiskowy w Wielkiej Brytanii (Fot. Mark Reed)
—
Torfowiska są specyficznymi ekosystemami, w połowie mającymi warunki tlenowe, i w połowie beztlenowe.
Pierwsze warunki są niezbędne do życia dla roślin, takich jak mchy i turzyce czy też rośliny okrytonasienne z rodziny wrzosowatych czy mięsożernych rosiczkowatych. Wszystkie te rośliny są przystosowane do kwaśnego środowiska w nawodnionej glebie, ale bardzo ubogiej w tlen, gdzie częściowo funkcjonują bakterie tlenowe.
Natomiast drugie warunki, już bez bakterii tlenowych, ale sprzyjające rozwojowi bakterii beztlenowych, są z kolei bardzo istotne do magazynowania węgla po obumarłych szczątkach roślin, zwłaszcza mchów torfowców. Dzięki temu węgiel w torfie nie ulega tak szybko utlenianiu do postaci dwutlenku węgla.
—-
Zespół naukowy Julie Loisel, adiunkt z Wydziału Geografii, na Uniwersytecie Texas A&M, w stanie Teksas w USA, przewiduje, że w obecnym wieku bilans węgla w torfowiskach zmieni się z pochłaniacza na źródło 2.
Naukowcy stwierdzają ewidentny fakt:
Ekosystemy torfowiskowe są nadal pomijane w głównych modelach systemu Ziemi, które mogłyby być wykorzystywane w przyszłych prognozach zmian klimatu, i nie są uwzględniane w zintegrowanych modelach oceny, gdzie mogłyby być wykorzystywane w badaniach wpływu i łagodzenia zmian klimatu.
Wykorzystując dowody, zsyntetyzowane z literatury, i ekspertyzy, definiujemy i określamy ilościowo główne czynniki napędzające zmiany, które wpłynęły na zasoby węgla w torfowiskach w holocenie i przewidujemy ich skutki w tym stuleciu i w dalekiej przyszłości. Identyfikujemy również niepewności i luki w wiedzy w środowisku naukowym oraz zapewniamy wgląd w lepszą integrację torfowisk w ramach modelowania. Biorąc pod uwagę znaczenie wkładu torfowisk w globalny obieg węgla, niniejsze badanie pokazuje, że nauka o torfowiskach jest krytycznym obszarem badawczym i że wciąż czeka nas długa droga do pełnego zrozumienia powiązania torfowisko-węgiel-klimat.
W serwisie Carbon Brief Angela Gallego-Sala i Julie Loisel, na temat powyższej pracy, napisały, że nie tylko zmiany klimatyczne zadecydują o przyszłym losie torfowisk. Autorki wymieniły następujące czynniki zmian, które mogą również odgrywać pewną rolę w zwiększeniu emisji dwutlenku węgla, takie jak, zmiana użytkowania gruntów, zanieczyszczenie atmosfery i wielkoskalowe pożary.
Główne czynniki zmian wpływające na globalny bilans węglowy torfowisk na całym świecie.
a) temperatura
Temperatura to główny czynnik powodujący akumulację węgla na północnych torfowiskach w holocenie. Ocieplenie może przyczynić się z jednej strony w niektórych regionach do wzrostu produktywności roślin i zakopywania torfu, a z drugiej strony w innych regionach do zwiększonego rozkładu i utraty węgla. Temperatura działa w parze z wilgocią. Torfowiska rozprzestrzeniły się na rozległych terenach podczas ocieplenia deglacjalnego i mogą rozprzestrzenić się w kierunku biegunów w scenariuszach ocieplenia.
b) atmosferyczne zanieczyszczenie
Rozkład azotu sprzyja produkcji roślinnej przyspieszając rozkład torfu. Zasugerowano próg, powyżej którego mech torfowy nie może już konkurować z ukorzenionymi roślinami (krzewami). Takie warunki doprowadziłyby do zmian w zbiorowiskach roślinnych i utraty odporności torfowisk. Podczas gdy pył mineralny i nawożenie CO2 mogły zwiększyć produkcję biomasy z torfowisk, związki siarki spowodowały erozję torfu i zmiany wegetacji w częściach świata spalających węgiel.
c) poziom morza
Podnoszenie izostatyczne wytwarza nowe podłoża do ekspansji torfowisk. Podczas gdy szybki wzrost poziomu morza zalewa istniejące torfowiska, umiarkowane tempo wzrostu poziomu morza może dać czas torfowi by umożliwić gromadzenie dodatkowego materiału. Wiadomo również, że erozja wybrzeża towarzyszy podnoszeniu się poziomu morza.
d) pożar
Spalanie torfu prowadzi do bezpośrednich strat węgla roślinnego i torfowego. Po pożarze torfu może nastąpić szybkie odzyskanie węgla ze zwiększonej produkcji roślinnej. Jednak bardziej suche warunki mogą sprawić, że torfowiska będą bardziej podatne na ogień i zakłócenia, a także przyspieszą odwilż wiecznej zmarzliny. Torfowiska mają tendencję do regeneracji po pożarach, chociaż wzrost częstotliwości i/lub intensywności może prowadzić do głębszych blizn i trudniejszej regeneracji.
e) zmarzlina
Degradacja zmarzliny może prowadzić do jej zawalenia się i ponownego zwilżania gleb, co może stymulować produkcję roślinną i prowadzić do dużych emisji metanu. Jeśli woda z roztopu spłynie, oczekuje się, że będzie zwiększony rozkład torfu. Przejściowy pochłaniacz dwutlenku węgla można znaleźć tam, gdzie warunki są wystarczająco wilgotne, aby sprzyjać wzrostowi roślin i zakopywaniu torfu.
f) wilgoć
Wilgotność powierzchni i równowaga wilgoci kontrolują zbiorowiska roślinne, co z kolei wpływa na stosunek dwutlenku węgla do metanu, emitowanych gazów cieplarnianych do atmosfery. Równowaga wilgoci jest ściśle powiązana z hydrologią torfowisk, produktywnością roślin i rozkładem torfu, na które wpływ ma również temperatura.
g) użytkowanie gruntu
Odwadnianie i przebudowa torfowisk, na potrzeby rolnictwa, hodowli lasu, żniw i innych zastosowań, prowadzi do utraty zdolności do magazynowania węgla. W wielu przypadkach duże straty węgla do atmosfery następują również w wyniku wzmożonego rozkładu torfu. Przyjęcie międzynarodowych porozumień lub rozporządzeń dotyczących wykorzystania torfu może prowadzić do wdrożenia praktyk renaturyzacyjnych i systemów ochrony, które mogą powstrzymać utratę węgla.
—
W powyższym artykule autorki zebrały opinię ekspertów na temat torfowisk, które z jednej strony, gdy są zachowane, pochłaniają i magazynują węgiel, a z drugiej strony, gdy są degradowane, wydzielają dwutlenek węgla do atmosfery. Następnie klimatolożki zbadały jak zmienił się pochłaniacz dwutlenku węgla na torfowiskach w okresie holocenu w ciągu ostatnich 10 000 lat i jak prawdopodobnie zmieni się w przyszłości w coraz cieplejszym świecie.
—
Fot.2. Widok na torfowisko kocowe na Migneint w Ysbyty Ifan, Snowdonia (National Trust Images/John Miller)
—
Ogólnie opinie ekspertów w tej sprawie są różne, ale prawie wszyscy zgadzają się z tym, że w obecnym stuleciu, przy dalszej kontynuacji emisji gazów cieplarnianych, torfowiska zmienią się z pochłaniacza dwutlenku węgla na jego źródło – głównie ze względu na skutki zmian klimatu i wpływ działalności człowieka na tropikalnych torfowiskach.
Ponadto badaczki tego artykułu zauważyły, że jednym z czynników ograniczających zrozumienie, jak zmienią się torfowiska, jest fakt, że nie są one obecnie uwzględniane w modelach systemu Ziemi (ESM – Earth System Model), które część naukowców już wykorzystuje do prognozowania zmian klimatu. Jednak to powinno się jak najszybciej zmienić, co podkreśla zespół naukowy Julie Loisel.
W sumie jest to spowodowane tym, że nie są owe czynniki spostrzegane jako odgrywające ważną rolę w obiegu węgla. Częściowo dlatego tak jest, że w większości na planecie torfowiska powoli pochłaniają dwutlenek węgla, budując je przez tysiące lat. Ale i również dlatego, że bardzo często uważano je za „obojętne” magazyny dwutlenku węgla.
Teraz większość specjalistów, zajmujących się badaniami zmian klimatu, dostrzegła, że gdy torfowiska są stabilne, to są one bardzo istotnymi magazynami węgla. Gdy jednak są degradowane, to wysuszane i narażone na długotrwałe okresy fal upałów i susz, coraz częściej są podatne na pożary torfu, jak na przykład w południowo-wschodniej Azji, w Kanadzie, Rosji, a nawet w Wielkiej Brytanii. Procesy te nasilają ocieplenie klimatu, gdyż ogień bardzo często doprowadza do tego, że węgiel z torfu szybko utlenia się i wydziela do atmosfery w postaci dwutlenku węgla czy też ulatnia się do atmosfery w postaci beztlenowej jako metan, którego cząsteczka ma 28 razy silniejszy potencjał cieplarniany niż cząsteczka CO2 w horyzoncie czasowym 100 lat.
—
Referencje:
- Gallego-Sala A. V. et al., 2020 ; Guest post: How human activity threatens the world’s carbon-rich peatlands ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/guest-post-how-human-activity-threatens-the-worlds-carbon-rich-peatlands
- Loisel J. et al., 2020 ; Expert assessment of future vulnerability of the global peatland carbon sink ; Nature Climate Change ; https://www.nature.com/articles/s41558-020-00944-0