Смекчаване на изменението на климата: Засаждането на дървета в Арктика влошава глобалното затопляне

Възстановяването на горите и засаждането на дървета е добре установена стратегия за смекчаване на изменението на климата. Използването на този подход в Арктика влошава затоплянето и е контрапродуктивен за смекчаване на изменението на климата. Това е така, защото покритието на дърветата намалява албедото (или отражението на слънчевата светлина) и увеличава тъмнината на повърхността, което води до нетно затопляне (тъй като дърветата абсорбират повече топлина от слънцето, отколкото снега). Освен това дейностите по засаждане на дървета също нарушават въглеродния запас на арктическата почва, която съхранява повече въглерод от всички растения на Земята. Следователно подходът за смекчаване на изменението на климата не е задължително да бъде фокусиран върху въглерода. Изменението на климата се отнася до енергийния баланс на Земята (без слънчевата енергия, оставаща в атмосферата, и слънчевата енергия, напускаща атмосферата). Количеството парникови газове определя колко топлина се задържа в земната атмосфера. В арктическите региони, на високи географски ширини, ефектът на албедото (т.е. отразяването на слънчевата светлина обратно в космоса, без да се превръща в топлина) е по-важен (от парниковия ефект, дължащ се на съхранението на въглерод в атмосферата) за общия енергиен баланс. Следователно общата цел за забавяне на изменението на климата изисква холистичен подход.   

Растенията и животните непрекъснато отделят въглероден диоксид (CO₂) в атмосферата чрез дишане. Някои природни събития като горски пожари и вулканични изригвания също освобождават CO₂ в атмосферата. Баланс в атмосферния CO₂ се поддържа чрез редовно улавяне на въглерод от зелените растения в присъствието на слънчева светлина чрез фотосинтеза. Въпреки това човешката дейност от 18г^th век, особено добивът и изгарянето на изкопаеми горива като въглища, петрол и природен газ, са повишили концентрацията на атмосферния CO₂.  

Интересното е, че повишаването на концентрацията на CO₂ в атмосферата е известно, че показва ефект на въглеродно торене (т.е. зелените растения фотосинтезират повече в отговор на повече CO₂ в атмосферата). Голяма част от сегашното земно поглъщане на въглерод се дължи на тази повишена глобална фотосинтеза в отговор на нарастващия CO₂. През 1982-2020 г. глобалната фотосинтеза се е увеличила с около 12% в отговор на 17% увеличение на глобалните концентрации на въглероден диоксид в атмосферата от 360 ppm на 420 ppm^1,2.  

Ясно е, че повишената глобална фотосинтеза не е в състояние да улови всички антропогенни въглеродни емисии от началото на индустриализацията. В резултат на това атмосферният въглероден диоксид (CO₂) ефективно се е увеличил с около 50% през последните два века до 422 ppm (през септември 2024 г.)³ което е 150% от стойността му през 1750 г. Тъй като въглеродният диоксид (CO₂) е важен парников газ, това значително общо увеличение на атмосферния CO₂ допринесе за глобалното затопляне и изменението на климата.  

Изменението на климата се проявява под формата на топене на полярен лед и ледници, затопляне на океаните, покачване на морското равнище, наводнения, катастрофални бури, чести и интензивни суши, недостиг на вода, горещи вълни, тежки пожари и други неблагоприятни условия. То има тежки последици върху живота и поминъка на хората, поради което смекчаването е наложително. Следователно, за да се ограничи глобалното затопляне и повишаването на температурата до 1.5°C до края на този век, Конференция за изменението на климата на ООН призна, че глобалните емисии на парникови газове трябва да бъдат намалени с 43% до 2030 г. и призова страните да се откажат от изкопаемите горива, за да постигнат нетни нулеви емисии 2050.  

В допълнение към намаляването на въглеродните емисии, действията за климата могат да бъдат подпомогнати и чрез премахване на въглерода от атмосферата. Всяко подобряване на улавянето на атмосферния въглерод би било полезно.  

Морската фотосинтеза от фитопланктон, водорасли и планктони от водорасли в океаните е отговорна за около половината от улавянето на въглерод. Предполага се, че биотехнологията с микроводорасли може да допринесе за улавяне на въглерод чрез фотосинтеза. Обръщането на обезлесяването чрез засаждане на дървета и възстановяването на горската земя може да бъде много полезно за смекчаване на климата. Едно проучване установи, че увеличаването на глобалното горско покритие може да има значителен принос. Той показа, че глобалният капацитет на короните на дърветата при сегашния климат е 4.4 милиарда хектара, което означава, че могат да бъдат създадени допълнителни 0.9 милиарда хектара покривка на короните (еквивалентно на 25% увеличение на залесената площ) след изключване на съществуващата покривка. Това допълнително покривало, ако бъде създадено, ще отдели и съхрани около 205 гигатона въглерод, което се равнява на около 25% от сегашния атмосферен въглероден запас. Глобалното възстановяване на горите е наложително и защото непрекъснатото изменение на климата ще доведе до намаляване на около 223 милиона хектара горско покритие (предимно в тропически райони) и загуба на свързаното с това биоразнообразие до 2050 г.^4,5. 

Дървесна плантация в арктическия регион  

Арктическият регион се отнася до северната част на Земята над 66° 33′N ширина в рамките на Арктическия кръг. Голяма част от този регион (около 60%) е заета от покрития с морски лед ледовит океан. Артическата суша е разположена около южните покрайнини на Арктическия океан, които поддържат тундрата или северната бореална гора.  

Бореалните гори (или тайгата) са разположени на юг от Арктическия кръг и се характеризират с иглолистни гори, състоящи се предимно от борове, смърчове и лиственици. Има дълги, студени зими и къси, влажни лета. Преобладават студоустойчиви, шишаркови, вечнозелени иглолистни дървета (борове, смърчове и ели), които запазват целогодишно игловидните си листа. В сравнение с умерените гори и тропическите влажни гори, бореалните гори имат по-ниска първична продуктивност, имат по-малко разнообразие от растителни видове и им липсва слоеста горска структура. От друга страна, арктическата тундра е разположена на север от бореалните гори в арктическите райони на северното полукълбо, където подпочвата е постоянно замръзнала. Този район е много по-студен със средни зимни и летни температури в диапазона съответно -34°C и 3°C – 12°C. Подпочвата е постоянно замръзнала (вечна замръзналост), поради което корените на растенията не могат да проникнат дълбоко в почвата и растенията са ниско до земята. Тундрата има много ниска първична продуктивност, ниско видово разнообразие и кратък вегетационен период от 10 седмици, когато растенията растат бързо в отговор на дългата дневна светлина.  

Растежът на дърветата в арктическите региони е засегнат от вечната замръзналост, тъй като подземната замръзнала вода ограничава дълбокия растеж на корените. По-голямата част от тундрата има непрекъсната вечна замръзналост, докато бореалните гори съществуват в райони с малко или никаква вечна замръзналост. Все пак арктическата вечна замръзналост не е незасегната.  

Тъй като арктическият климат се затопля (което се случва два пъти по-бързо от средното за света), произтичащото от това топене и загуба на вечна замръзналост ще подобри оцеляването на ранните дървесни разсад. Установено е, че наличието на храстов покрив е положително свързано с по-нататъшното оцеляване и растежа на разсад в дървета. Съставът на видовете и функционирането на екосистемите в региона претърпява бърза промяна. Със затоплянето на климата и разграждането на вечната замръзналост растителността може да се измести от арктическа без дървета към доминирана от дървета в бъдеще⁶.  

Дали растителността ще се измести към доминиран от дървета арктически пейзаж ще намали атмосферния CO₂ чрез подобрена фотосинтеза и да помогне за смекчаване на изменението на климата? Може ли арктическият регион да се обмисли за залесяване за премахване на атмосферния CO₂. И в двете ситуации арктическата вечна замръзналост трябва първо да се размрази или разгради, за да позволи растеж на дървета. Размразяването на вечната замръзналост обаче освобождава метан в атмосферата, който е мощен парников газ и допринася за допълнително затопляне. Освобождаването на метан от вечно замръзналата земя също допринася за масивни горски пожари в региона.  

Що се отнася до стратегията за отстраняване на атмосферния CO₂ чрез фотосинтеза чрез залесяване или плантиране на дървета в арктичен регион и последващо смекчаване на затоплянето и изменението на климата, изследователите⁷ установи, че този подход е неподходящ за региона и е контрапродуктивен за смекчаване на изменението на климата. Това е така, защото покритието на дърветата намалява албедото (или отражението на слънчевата светлина) и увеличава тъмнината на повърхността, което води до нетно затопляне, тъй като дърветата абсорбират повече топлина от слънцето, отколкото снега. Освен това дейностите по засаждане на дървета също нарушават въглеродния запас на арктическата почва, която съхранява повече въглерод от всички растения на Земята.  

Следователно подходът за смекчаване на изменението на климата не е задължително да бъде фокусиран върху въглерода. Изменението на климата се отнася до енергийния баланс на Земята (без слънчевата енергия, оставаща в атмосферата, и слънчевата енергия, напускаща атмосферата). Парниковите газове определят колко топлина се задържа в земната атмосфера. В арктическите региони на високи географски ширини ефектът на албедото (т.е. отразяването на слънчевата светлина обратно в космоса, без да се превръща в топлина) е по-важен (от съхранението на въглерод в атмосферата) за общия енергиен баланс. Следователно общата цел за забавяне на изменението на климата изисква холистичен подход.  

*** 

Литература:  

1. Кийнън, TF, и др. Ограничение за историческия растеж на глобалната фотосинтеза поради нарастващия CO2. Нац. Clim. Чанг. 13, 1376–1381 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2 

2. Лаборатория Бъркли. Новини – Растенията ни печелят време да забавим изменението на климата – но не достатъчно, за да го спрем. Наличен в https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/ 

3. НАСА. Въглероден диоксид. Наличен в https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/ 

4. Bastin, Jean-Francois et al 2019. Глобалният потенциал за възстановяване на дървета. Наука. 5 юли 2019 г. Том 365, брой 6448, стр. 76-79. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax0848 

5. Chazdon R. и Brancalion P., 2019 г. Възстановяването на горите като средство за много цели. Наука. 5 юли 2019 г. том 365, брой 6448, стр. 24-25. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9539 

6. Limpens, J., Fijen, TPM, Keizer, I. et al. Храстите и деградиралата вечна замръзналост проправят пътя за създаване на дървета в субарктическите торфища. Екосистеми 24, 370–383 (2021).  https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6 

7. Kristensen, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, IC et al. Засаждането на дървета не е климатично решение в северните високи ширини. Нац. Geosci. 17, 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4  

***