Meža atjaunošana un koku stādīšana ir labi izveidota stratēģija klimata pārmaiņu mazināšanai. Tomēr izmantošana šī pieeja Arktikā pasliktina sasilšanu un ir neproduktīva klimata pārmaiņu mazināšanai. Tas ir tāpēc, ka koku pārklājums samazina albedo (vai saules gaismas atstarošanos) un palielina virsmas tumsu, kas izraisa neto sasilšanu (jo koki absorbē vairāk saules siltuma nekā sniegs). Turklāt koku stādīšanas darbības traucē arī arktiskās augsnes oglekļa baseinu, kas uzglabā vairāk oglekļa nekā visi augi uz Zemes. Tāpēc klimata pārmaiņu mazināšanas pieejai nav obligāti jābūt vērstai uz oglekli. Klimata pārmaiņas ir saistītas ar Zemes enerģijas bilanci (atmosfērā palikušo saules enerģiju un atmosfēru atstājošo saules enerģiju). Siltumnīcefekta gāzu daudzums nosaka, cik daudz siltuma tiek saglabāts Zemes atmosfērā. Arktiskajos reģionos augstos platuma grādos albedo efekts (ti, saules gaismas atstarošana atpakaļ kosmosā, nepārvēršoties siltumā) ir svarīgāks (nekā siltumnīcas efekts atmosfēras oglekļa uzkrāšanas dēļ) kopējā enerģijas bilancē. Tādējādi vispārējam mērķim palēnināt klimata pārmaiņas ir vajadzīga holistiska pieeja.
Augi un dzīvnieki nepārtraukti izdala oglekļa dioksīdu (CO2) atmosfērā caur elpošanu. Daži dabas notikumi, piemēram, meža ugunsgrēki un vulkānu izvirdumi, arī atbrīvo CO2 atmosfērā. Atmosfēras CO līdzsvars2 To uztur zaļo augu regulāra oglekļa sekvestrācija saules gaismas klātbūtnē fotosintēzes ceļā. Tomēr cilvēka darbība kopš 18th gadsimtā, jo īpaši fosilā kurināmā, piemēram, ogļu, naftas un dabasgāzes ieguve un dedzināšana, ir paaugstinājusi atmosfēras CO koncentrāciju2.
Interesanti, ka palielinās CO koncentrācija2 ir zināms, ka atmosfērā ir oglekļa mēslošanas efekts (ti, zaļie augi vairāk fotosintē, reaģējot uz vairāk CO2 atmosfērā). Liela daļa no pašreizējās zemes oglekļa piesaistītāja ir saistīta ar šo palielināto globālo fotosintēzi, reaģējot uz pieaugošo CO2. Laikā no 1982. līdz 2020. gadam globālā fotosintēze palielinājās par aptuveni 12%, reaģējot uz globālās oglekļa dioksīda koncentrācijas pieaugumu atmosfērā par 17% no 360 ppm līdz 420 ppm.1,2.
Skaidrs, ka palielināta globālā fotosintēze nespēj piesaistīt visas antropogēnās oglekļa emisijas kopš industrializācijas sākuma. Tā rezultātā atmosfēras oglekļa dioksīds (CO2) pēdējo divu gadsimtu laikā ir faktiski palielinājies par aptuveni 50% līdz 422 ppm (2024. gada septembrī)3 kas ir 150% no tās vērtības 1750. gadā. Tā kā oglekļa dioksīds (CO2) ir svarīga siltumnīcefekta gāze, šis ievērojamais kopējais atmosfēras CO pieaugums2 ir veicinājusi globālo sasilšanu un klimata pārmaiņas.
Klimata pārmaiņas izpaužas kā polārā ledus un ledāju kušana, okeānu sasilšana, jūras līmeņa celšanās, plūdi, katastrofālas vētras, biežs un intensīvs sausums, ūdens trūkums, karstuma viļņi, smagi ugunsgrēki un citi nelabvēlīgi apstākļi. Tam ir smagas sekas uz cilvēku dzīvi un iztikas līdzekļiem, tāpēc to ir nepieciešams mazināt. Tāpēc, lai līdz šī gadsimta beigām ierobežotu globālo sasilšanu un temperatūras paaugstināšanos līdz 1.5°C ANO Klimata pārmaiņu konference ir atzinusi, ka globālās siltumnīcefekta gāzu emisijas līdz 43. gadam ir jāsamazina par 2030 %, un ir aicinājis puses pāriet no fosilā kurināmā, lai sasniegtu neto nulles emisijas ar 2050.
Papildus oglekļa emisiju samazināšanai klimata pasākumus var atbalstīt arī ar oglekļa izvadīšanu no atmosfēras. Jebkāda atmosfēras oglekļa uztveršanas uzlabošana būtu noderīga.
Fitoplanktona, brūnaļģu un aļģu planktonu jūras fotosintēze okeānos ir atbildīga par aptuveni pusi no oglekļa uztveršanas. Tiek ierosināts, ka mikroaļģu biotehnoloģija varētu veicināt oglekļa uztveršanu, izmantojot fotosintēzi. Atmežošanas apvēršana, stādot kokus un atjaunojot meža zemi, var ļoti palīdzēt klimata pārmaiņu mazināšanai. Viens pētījums atklāja, ka globālā meža seguma palielināšana varētu dot ievērojamu ieguldījumu. Tas parādīja, ka globālā koku lapotņu kapacitāte pašreizējā klimata apstākļos ir 4.4 miljardi hektāru, kas nozīmē, ka pēc esošā seguma izslēgšanas varētu izveidot papildu 0.9 miljardus hektāru lapotnes (atbilstoši 25% meža platības pieaugumam). Šis papildu nojumes pārsegs, ja tas tiktu izveidots, sekvestrētu un uzglabātu aptuveni 205 gigatonnas oglekļa, kas ir aptuveni 25% no pašreizējā atmosfēras oglekļa baseina. Globāla mežu atjaunošana ir obligāta arī tāpēc, ka nepārtrauktas klimata pārmaiņas līdz 223. gadam izraisītu meža seguma samazināšanos par aptuveni 2050 miljoniem hektāru (galvenokārt tropu apgabalos) un ar to saistītās bioloģiskās daudzveidības zudumu.4,5.
Koku stādījumi arktiskajā reģionā
Arktiskais reģions attiecas uz Zemes ziemeļu daļu virs 66° 33′ ziemeļu platuma ģeogrāfiskajā lokā. Lielu daļu šī reģiona (apmēram 60%) aizņem ledus klātais Arktikas okeāns. Mākslīgā sauszemes masa atrodas ap Ziemeļu okeāna dienvidu malām, kas atbalsta tundru vai ziemeļu boreālo mežu.
Boreālie meži (vai taiga) atrodas uz dienvidiem no polārā loka, un tiem raksturīgi skujkoku meži, kas galvenokārt sastāv no priedēm, eglēm un lapeglēm. Tai ir garas, aukstas ziemas un īsas, mitras vasaras. Pārsvarā ir aukstumizturīgi, čiekurveida, mūžzaļi, skuju koki (priedes, egles un egles), kas visu gadu saglabā skujveida lapas. Salīdzinot ar mērenajiem mežiem un tropu mitrajiem mežiem, boreālajiem mežiem ir zemāka primārā produktivitāte, mazāka augu sugu daudzveidība un trūkst slāņainas meža struktūras. No otras puses, arktiskā tundra atrodas uz ziemeļiem no boreālajiem mežiem ziemeļu puslodes artiskajos reģionos, kur zemes dzīle ir pastāvīgi sasalusi. Šis reģions ir daudz vēsāks, un vidējā ziemas un vasaras temperatūra ir attiecīgi -34°C un 3°C – 12°C robežās. Augsne ir pastāvīgi sasalusi (mūžīgais sasalums), tāpēc augu saknes nevar iekļūt dziļi augsnē un augi atrodas zemu līdz zemei. Tundrai ir ļoti zema primārā produktivitāte, zema sugu daudzveidība un īsa 10 nedēļu augšanas sezona, kad augi strauji aug, reaģējot uz ilgu dienasgaismu.
Koku augšanu arktiskajos reģionos ietekmē mūžīgais sasalums, jo pazemes sasalušais ūdens ierobežo dziļu sakņu augšanu. Lielākajai daļai tundras ir nepārtraukts mūžīgais sasalums, savukārt boreālie meži pastāv apgabalos, kur mūžīgais sasalums ir mazs vai vispār nav. Tomēr arktiskais mūžīgais sasalums nav neskarts.
Arktiskajam klimatam sasilstot (kas notiek divreiz ātrāk nekā vidēji pasaulē), no tā izrietošā mūžīgā sasaluma kušana un zudums veicinātu agrīno koku stādu izdzīvošanu. Tika konstatēts, ka krūmu lapotnes klātbūtne ir pozitīvi saistīta ar stādu turpmāku izdzīvošanu un augšanu kokos. Reģiona sugu sastāvs un ekosistēmu funkcionēšana strauji mainās. Klimatam sasilstot un mūžīgajam sasalumam degradējoties, veģetācija nākotnē var pāriet no arktikas, kurā nav koku, uz koku dominējošo stāvokli.6.
Vai veģetācija pāriet uz arktisko ainavu, kurā dominē koki, samazinātu atmosfēras CO2 uzlabojot fotosintēzi un palīdzot mazināt klimata pārmaiņas? Vai arktisko reģionu varētu apsvērt apmežošanai, lai noņemtu atmosfēras CO2. Abos gadījumos arktiskajam mūžīgajam sasalumam vispirms vajadzētu atkausēt vai noārdīties, lai ļautu augt kokiem. Tomēr mūžīgā sasaluma atkausēšana atmosfērā izdala metānu, kas ir spēcīga siltumnīcefekta gāze un veicina turpmāku sasilšanu. Metāna izdalīšanās no mūžīgā sasaluma arī veicina masīvus meža ugunsgrēkus reģionā.
Kas attiecas uz atmosfēras CO noņemšanas stratēģiju2 ar fotosintēzi ar apmežošanu vai koku stādīšanu mākslinieciskajā reģionā un no tā izrietošās sasilšanas un klimata pārmaiņu mazināšanas, pētnieki7 konstatēja, ka šī pieeja nav piemērota šim reģionam un ir neproduktīva klimata pārmaiņu mazināšanai. Tas ir tāpēc, ka koku pārklājums samazina albedo (vai saules gaismas atstarošanos) un palielina virsmas tumsu, kas izraisa neto sasilšanu, jo koki absorbē vairāk saules siltuma nekā sniegs. Turklāt koku stādīšanas darbības traucē arī arktiskās augsnes oglekļa baseinu, kas uzglabā vairāk oglekļa nekā visi augi uz Zemes.
Tāpēc klimata pārmaiņu mazināšanas pieejai nav obligāti jābūt vērstai uz oglekli. Klimata pārmaiņas ir saistītas ar Zemes enerģijas bilanci (atmosfērā palikušo saules enerģiju un atmosfēru atstājošo saules enerģiju). Siltumnīcefekta gāzes nosaka, cik daudz siltuma tiek saglabāts Zemes atmosfērā. Arktiskajos reģionos augstos platuma grādos albedo efekts (ti, saules gaismas atstarošana atpakaļ kosmosā, nepārvēršoties siltumā) ir svarīgāks (nekā atmosfēras oglekļa uzkrāšanās) kopējā enerģijas bilancē. Tādējādi vispārējam mērķim palēnināt klimata pārmaiņas ir vajadzīga holistiska pieeja.
***
Norādes:
- Kīnana, TF, un citi. Globālās fotosintēzes vēsturiskās izaugsmes ierobežojums CO2 pieauguma dēļ. Nat. Clim. Chang. 13, 1376–1381 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2
- Bērklija laboratorija. Jaunumi — augi mums atvēl laiku, lai palēninātu klimata pārmaiņas — taču nepietiek, lai to apturētu. Pieejams plkst https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/
- NASA. Oglekļa dioksīds. Pieejams plkst https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/
- Bastin, Jean-Francois et al 2019. Globālais koku atjaunošanas potenciāls. Zinātne. 5. gada 2019. jūlijs. 365. sēj., 6448. izdevums, 76.–79. lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax0848
- Chazdon R. un Brancalion P., 2019. Mežu atjaunošana kā līdzeklis daudzu mērķu sasniegšanai. Zinātne. 5. gada 2019. jūlijs, 365. sēj., 6448. izdevums, 24.–25. lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9539
- Limpens, J., Fijen, TPM, Keizer, I. et al. Krūmi un degradēts mūžīgais sasalums paver ceļu koku ievešanai subarktiskajos kūdrāju zemēs. Ecosystems 24, 370–383 (2021). https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6
- Kristensens, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, IC et al. Ziemeļu augstajos platuma grādos koku stādīšana nav klimata risinājums. Nat. Geosci. 17, 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4
***
