Blažitev podnebnih sprememb: sajenje dreves na Arktiki poslabšuje globalno segrevanje

Obnova gozdov in nasadi dreves so dobro uveljavljena strategija za ublažitev podnebnih sprememb. Vendar pa uporaba ta pristop na Arktiki poslabša segrevanje in je kontraproduktiven za ublažitev podnebnih sprememb. To je zato, ker pokritost z drevesi zmanjša albedo (ali odboj sončne svetlobe) in poveča površinsko temo, kar povzroči neto segrevanje (ker drevesa absorbirajo več toplote od sonca kot sneg). Poleg tega dejavnosti sajenja dreves motijo ​​tudi zalogo ogljika v arktičnih tleh, ki shranijo več ogljika kot vse rastline na Zemlji. Zato ni nujno, da je pristop k blaženju podnebnih sprememb osredotočen na ogljik. Podnebne spremembe se nanašajo na energetsko bilanco Zemlje (brez sončne energije, ki ostane v atmosferi, in sončne energije, ki zapušča atmosfero). Količina toplogrednih plinov določa, koliko toplote se zadrži v Zemljini atmosferi. V arktičnih regijah na visokih zemljepisnih širinah je učinek albeda (tj. odboj sončne svetlobe nazaj v vesolje, ne da bi se pretvoril v toploto) pomembnejši (kot učinek tople grede zaradi atmosferskega shranjevanja ogljika) za skupno energijsko bilanco. Zato splošni cilj upočasnitve podnebnih sprememb zahteva celovit pristop.   

Rastline in živali nenehno sproščajo ogljikov dioksid (CO₂) v atmosferi z dihanjem. Nekateri naravni dogodki, kot so gozdni požari in vulkanski izbruhi, prav tako sproščajo CO₂ v atmosferi. Ravnovesje v atmosferskem CO₂ se vzdržuje z rednim sekvestriranjem ogljika v zelenih rastlinah v prisotnosti sončne svetlobe s fotosintezo. Vendar pa človekove dejavnosti od 18^th stoletju, zlasti pridobivanje in sežiganje fosilnih goriv, ​​kot so premog, nafta in zemeljski plin, je povečalo koncentracijo CO v ozračju₂.  

Zanimivo je, da povečanje koncentracije CO₂ v ozračju kaže učinek gnojenja ogljika (tj. zelene rastline bolj fotosintetizirajo kot odgovor na več CO₂ v atmosferi). Velik del trenutnega kopenskega ponora ogljika se pripisuje tej povečani globalni fotosintezi kot odgovor na naraščajoče CO₂. V obdobju 1982–2020 se je svetovna fotosinteza povečala za približno 12 % kot odgovor na 17-odstotno povečanje globalne koncentracije ogljikovega dioksida v ozračju s 360 ppm na 420 ppm.^1,2.  

Jasno je, da povečana globalna fotosinteza ne more zaseči vseh antropogenih emisij ogljika od začetka industrializacije. Posledično se atmosferski ogljikov dioksid (CO₂) se je dejansko povečalo za približno 50 % v zadnjih dveh stoletjih na 422 ppm (septembra 2024)³ kar je 150 % njegove vrednosti leta 1750. Ker je ogljikov dioksid (CO₂) je pomemben toplogredni plin, to znatno skupno povečanje atmosferskega CO₂ je prispeval k globalnemu segrevanju in podnebnim spremembam.  

Podnebne spremembe se kažejo v obliki taljenja polarnega ledu in ledenikov, segrevanja oceanov, dvigovanja morske gladine, poplav, katastrofalnih neviht, pogostih in intenzivnih suš, pomanjkanja vode, vročinskih valov, hudih požarov in drugih neugodnih razmer. Ima resne posledice za življenja in preživetje ljudi, zato je nujno ublažitev. Zato, da bi omejili globalno segrevanje in dvig temperature na 1.5 °C do konca tega stoletja, je Konferenca Združenih narodov o podnebnih spremembah je priznal, da je treba globalne emisije toplogrednih plinov do leta 43 zmanjšati za 2030 %, in pozval strani k prehodu s fosilnih goriv, ​​da bi dosegli neto nič emisij s 2050.  

Poleg zmanjšanja emisij ogljika je mogoče podnebne ukrepe podpreti tudi z odstranjevanjem ogljika iz ozračja. Vsako izboljšanje zajemanja atmosferskega ogljika bi bilo koristno.  

Morska fotosinteza s fitoplanktonom, morskimi algami in algami v oceanih je odgovorna za približno polovico zajemanja ogljika. Predlaga se, da bi biotehnologija mikroalg lahko prispevala k zajemanju ogljika s fotosintezo. Preklic krčenja gozdov z nasadi dreves in obnova gozdnih površin sta lahko zelo koristna pri ublažitvi podnebja. Ena študija je pokazala, da bi povečanje svetovne gozdnatosti lahko pomembno prispevalo. Pokazalo je, da je globalna zmogljivost drevesnih krošenj v trenutnem podnebju 4.4 milijarde hektarjev, kar pomeni, da bi lahko po izključitvi obstoječega pokrova ustvarili dodatnih 0.9 milijarde hektarjev pokrovnosti (kar ustreza 25-odstotnemu povečanju gozdnate površine). Ta dodatna prevleka, če bi bila ustvarjena, bi sekvestrirala in shranila približno 205 gigaton ogljika, kar znaša približno 25 % trenutnega atmosferskega bazena ogljika. Globalna obnova gozdov je nujna tudi zato, ker bi nemotene podnebne spremembe do leta 223 povzročile zmanjšanje gozdnega pokrova za približno 2050 milijonov hektarjev (večinoma v tropskih območjih) in izgubo s tem povezane biotske raznovrstnosti.^4,5. 

Nasad dreves v arktični regiji  

Arktična regija se nanaša na severni del Zemlje nad 66° 33′S zemljepisne širine znotraj polarnega kroga. Velik del te regije (približno 60 %) zaseda Arktični ocean, pokrit z morskim ledom. Artična kopenska masa se nahaja okoli južnih robov Arktičnega oceana, ki podpirajo tundro ali severni borealni gozd.  

Borealni gozdovi (ali tajga) se nahajajo južno od arktičnega kroga in so značilni iglasti gozdovi, sestavljeni večinoma iz borovcev, smrek in macesnov. Ima dolge, mrzle zime in kratka, mokra poletja. Prevladujejo mraz tolerantna, šiškasta, zimzelena, iglavci (borovi, smreke in jelke), ki vse leto ohranijo svoje igličaste liste. V primerjavi z zmernimi gozdovi in ​​tropskimi mokrimi gozdovi imajo borealni gozdovi nižjo primarno produktivnost, manjšo raznolikost rastlinskih vrst in manjkajočo strukturo gozdov. Po drugi strani pa se arktična tundra nahaja severno od borealnih gozdov v arktičnih regijah severne poloble, kjer je podtalje trajno zamrznjeno. Ta regija je veliko hladnejša s povprečnimi zimskimi in poletnimi temperaturami v območju -34 °C oziroma 3 °C – 12 °C. Podtalje je trajno zmrznjeno (permafrost), zato korenine rastlin ne morejo prodreti globoko v tla in so rastline nizko pri tleh. Tundra ima zelo nizko primarno produktivnost, nizko raznolikost vrst in kratko rastno dobo 10 tednov, ko rastline hitro rastejo kot odziv na dolgo dnevno svetlobo.  

Na rast dreves v arktičnih regijah vpliva permafrost, ker podzemna zamrznjena voda omejuje globoko rast korenin. Večina tundre ima stalno permafrost, medtem ko borealni gozdovi obstajajo na območjih z malo ali brez permafrosta. Vendar arktični permafrost ni nespremenjen.  

Ker se arktično podnebje segreva (kar se dogaja dvakrat hitreje od svetovnega povprečja), bi posledično taljenje in izguba permafrosta povečala preživetje zgodnjih drevesnih sadik. Ugotovljeno je bilo, da je prisotnost grmovne krošnje pozitivno povezana z nadaljnjim preživetjem in rastjo sadik v drevesa. Sestava vrst in delovanje ekosistemov v regiji se hitro spreminjata. Ko se podnebje segreje in permafrost propada, se lahko vegetacija v prihodnosti premakne iz arktike brez dreves v prevladujoče drevesa⁶.  

Ali bi se vegetacija preselila v arktično pokrajino, kjer prevladujejo drevesa, zmanjšala atmosferski CO₂ s povečano fotosintezo in pomagati pri blaženju podnebnih sprememb? Ali bi lahko arktično regijo razmislili o pogozdovanju za odstranitev atmosferskega CO₂. V obeh primerih bi se moral arktični permafrost najprej odtaliti ali razgraditi, da bi omogočili rast dreves. Vendar pa taljenje permafrosta sprošča metan v ozračje, ki je močan toplogredni plin in prispeva k nadaljnjemu segrevanju. Sproščanje metana iz permafrosta prispeva tudi k obsežnim požarom v regiji.  

Kar zadeva strategijo odstranjevanja atmosferskega CO₂ s fotosintezo s pogozdovanjem ali sajenjem dreves v artični regiji in posledično ublažitvijo segrevanja in podnebnih sprememb, so raziskovalci⁷ ugotovil, da ta pristop ni primeren za regijo in da je kontraproduktiven za blažitev podnebnih sprememb. To je zato, ker pokritost z drevesi zmanjša albedo (ali odboj sončne svetlobe) in poveča površinsko temo, kar povzroči neto segrevanje, ker drevesa absorbirajo več toplote od sonca kot sneg. Poleg tega dejavnosti sajenja dreves motijo ​​tudi zalogo ogljika v arktičnih tleh, ki shranijo več ogljika kot vse rastline na Zemlji.  

Zato ni nujno, da je pristop k blaženju podnebnih sprememb osredotočen na ogljik. Podnebne spremembe se nanašajo na energetsko bilanco Zemlje (brez sončne energije, ki ostane v atmosferi, in sončne energije, ki zapušča atmosfero). Toplogredni plini določajo, koliko toplote ostane v Zemljinem ozračju. V arktičnih regijah na visokih zemljepisnih širinah je učinek albeda (tj. odboj sončne svetlobe nazaj v vesolje, ne da bi se pretvorila v toploto) pomembnejši (kot atmosfersko shranjevanje ogljika) za skupno energetsko bilanco. Zato splošni cilj upočasnitve podnebnih sprememb zahteva celovit pristop.  

*** 

Reference:  

1. Keenan, TF, sod. Omejitev zgodovinske rasti svetovne fotosinteze zaradi naraščajočega CO2. Nat. Clim. Chang. 13, 1376–1381 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2 

2. Laboratorij Berkeley. Novice – Rastline nam kupijo čas za upočasnitev podnebnih sprememb – vendar ne dovolj, da bi jih ustavile. Na voljo na https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/ 

3. NASA. Ogljikov dioksid. Na voljo na https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/ 

4. Bastin, Jean-Francois et al 2019. Globalni potencial obnove dreves. Znanost. 5. julij 2019. Letnik 365, številka 6448, str. 76-79. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax0848 

5. Chazdon R. in Brancalion P., 2019. Obnova gozdov kot sredstvo za dosego številnih ciljev. Znanost. 5. julij 2019, letnik 365, številka 6448, str. 24-25. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9539 

6. Limpens, J., Fijen, TPM, Keizer, I. et al. Grmičevje in degradirana večna zmrzal utirajo pot drevesom na subarktičnih šotiščih. Ekosistemi 24, 370–383 (2021).  https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6 

7. Kristensen, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, IC et al. Na severnih visokih zemljepisnih širinah sajenje dreves ni podnebna rešitev. Nat. Geosci. 17, 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4  

***