Klimato kaitos švelninimas: medžių sodinimas Artikoje pablogina visuotinį atšilimą

Miškų atkūrimas ir medžių sodinimas yra gerai žinoma klimato kaitos švelninimo strategija. Tačiau šio metodo taikymas Arktyje dar labiau padidina atšilimą ir yra neproduktyvus siekiant švelninti klimato kaitą. Taip yra todėl, kad medžių danga sumažina albedą (arba saulės šviesos atspindėjimą) ir padidina paviršiaus tamsą, o tai lemia grynąjį atšilimą (nes medžiai sugeria daugiau saulės šilumos nei sniegas). Be to, medžių sodinimo veikla taip pat sutrikdo Arkties dirvožemio anglies telkinį, kuriame sukaupta daugiau anglies nei visuose Žemės augaluose. Todėl klimato kaitos švelninimo metodas nebūtinai turi būti orientuotas į anglies dioksidą. Klimato kaita yra susijusi su Žemės energijos balansu (atskaičius saulės energiją, išliekančią atmosferoje, ir saulės energiją, paliekančią atmosferą). Šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis lemia, kiek šilumos sulaikoma Žemės atmosferoje. Arkties regionuose, aukštose platumose, albedo efektas (t. y. saulės šviesos atspindėjimas atgal į kosmosą nepaverčiant šiluma) yra svarbesnis (nei šiltnamio efektas dėl atmosferos anglies kaupimo) bendram energijos balansui. Todėl bendras tikslas sulėtinti klimato kaitą reikalauja holistinio požiūrio.

Augalai ir gyvūnai nuolat išskiria anglies dioksidą (CO2 ₎ į atmosferą kvėpuodami. Kai kurie natūralūs įvykiai, pavyzdžiui, miškų gaisrai ir ugnikalnių išsiveržimai, taip pat išskiria CO2 _į atmosferą. Atmosferos CO2 pusiausvyrą _palaiko žali augalai, reguliariai sekvestruodami anglį, esant saulės šviesai fotosintezės būdu. Tačiau nuo XVIII a. žmogaus veikla ^, ypač iškastinio kuro, pavyzdžiui, anglies, naftos ir gamtinių dujų, gavyba ir deginimas, padidino atmosferos CO2 _{koncentraciją}.

Įdomu tai, kad padidėjusi CO2 koncentracija _atmosferoje rodo anglies tręšimo efektą (t. y. žalieji augalai daugiau fotosintezuoja reaguodami į didesnį CO2 kiekį _atmosferoje ). Didelė dalis dabartinio sausumos anglies kriauklės priskiriama šiai padidėjusiai pasaulinei fotosintezei, reaguojant į didėjantį CO2 _kiekį . 1982–2020 m. pasaulinė fotosintezė padidėjo apie 12 %, reaguodama į 17 % padidėjusią pasaulinę anglies dioksido koncentraciją atmosferoje nuo 360 ppm iki 420 ppm ^1,2.

Akivaizdu, kad padidėjusi pasaulinė fotosintezė negali absorbuoti visų antropogeninių anglies dioksido emisijų nuo industrializacijos pradžios. Dėl to atmosferos anglies dioksido (CO2 ₎ kiekis per pastaruosius du šimtmečius padidėjo apie 50 % iki 422 ppm (2024 m. rugsėjį) ³ , tai yra 150 % jo vertės 1750 m. Kadangi anglies dioksidas (CO2 _{) yra svarbios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, šis reikšmingas bendras atmosferos CO2} padidėjimas prisidėjo prie visuotinio atšilimo ir klimato kaitos.

Klimato kaita pasireiškia tirpstančiais poliariniais ledynais ir ledynais, šylančiais vandenynais, kylančiu jūros lygiu, potvyniais, katastrofiškomis audromis, dažnomis ir intensyviomis sausromis, vandens trūkumu, karščio bangomis, dideliais gaisrais ir kitomis nepalankiomis sąlygomis. Tai turi rimtų pasekmių žmonių gyvenimui ir pragyvenimui, todėl būtina imtis švelninimo priemonių. Todėl, siekiant iki šio amžiaus pabaigos apriboti visuotinį atšilimą ir temperatūros kilimą iki 1.5 °C, JT klimato kaitos konferencijoje pripažinta, kad iki 2030 m. pasaulinis šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas turi būti sumažintas 43 %, ir paragino šalis atsisakyti iškastinio kuro, kad iki 2050 m. būtų pasiektas nulinis grynasis išmetamųjų teršalų kiekis .

Be anglies išmetimo mažinimo, klimato kaitos veiksmus taip pat galima paremti šalinant anglį iš atmosferos. Bet koks atmosferos anglies surinkimo pagerinimas būtų naudingas.  

Jūrų fotosintezė, kurią atlieka fitoplanktonas, rudadumbliai ir dumblių planktonas vandenynuose, yra atsakinga už maždaug pusę anglies dioksido surinkimo. Teigiama, kad mikrodumblių biotechnologija galėtų prisidėti prie anglies dioksido surinkimo fotosintezės būdu. Miškų naikinimo sustabdymas sodinant medžius ir atkuriant miško žemę gali būti labai naudingas švelninant klimato kaitą. Vieno tyrimo metu nustatyta, kad pasaulinės miškų dangos didinimas galėtų reikšmingai prisidėti. Jis parodė, kad esant dabartiniam klimatui, pasaulinė medžių lajų talpa yra 4.4 milijardo hektarų, o tai reiškia, kad pašalinus esamą dangą, būtų galima sukurti papildomus 0.9 milijardo hektarų lajų dangos (tai atitinka 25 % miškų ploto padidėjimą). Jei ši papildoma lajų danga būtų sukurta, ji surinktų ir saugotų apie 205 gigatonas anglies, o tai sudaro apie 25 % dabartinio atmosferos anglies telkinio. Pasaulinis miškų atkūrimas yra būtinas ir todėl, kad dėl nepertraukiamo klimato kaitos iki 2050 m. miškų dangos sumažėtų apie 223 milijonus hektarų (daugiausia atogrąžų regionuose) ir su ja susijusi biologinė įvairovė išnyktų ^4,5.

Medžių plantacija arktiniame regione  

Arkties regionas reiškia šiaurinę Žemės dalį, esančią virš 66° 33′ šiaurės platumos, esantį arktiniame apskritime. Didžiąją šio regiono dalį (apie 60%) užima jūros ledu padengtas Arktinis vandenynas. Artic sausumos masė yra aplink pietinius Artinio vandenyno pakraščius, kurie palaiko tundrą arba šiaurinį borealinį mišką.  

Borealiniai miškai (arba taiga) yra į pietus nuo poliarinio rato ir jiems būdingi spygliuočių miškai, daugiausia sudaryti iš pušų, eglių ir maumedžių. Jame yra ilgos, šaltos žiemos ir trumpos, drėgnos vasaros. Vyrauja šalčiui atsparūs kūgiai, visžaliai, spygliuočiai medžiai (pušys, eglės, eglės), ištisus metus išlaikantys spygliuotus lapus. Palyginti su vidutinio klimato miškais ir drėgnais atogrąžų miškais, borealiniai miškai turi mažesnį pirminį produktyvumą, turi mažesnę augalų rūšių įvairovę ir neturi daugiasluoksnės miško struktūros. Kita vertus, arktinė tundra yra į šiaurę nuo borealinių miškų šiaurinio pusrutulio arkiniuose regionuose, kur podirvis yra nuolat užšalęs. Šiame regione daug šaltesnis, vidutinė žiemos ir vasaros temperatūra yra atitinkamai -34°C ir 3°C – 12°C. Podirvis yra nuolat užšalęs (amžinas įšalas), todėl augalų šaknys negali prasiskverbti giliai į dirvą ir augalai yra žemai iki žemės. Tundra turi labai mažą pirminį produktyvumą, mažą rūšių įvairovę ir trumpą 10 savaičių vegetacijos sezoną, kai augalai greitai auga reaguodami į ilgą dienos šviesą.  

Medžių augimą arktiniuose regionuose veikia amžinasis įšalas, nes požeminis užšalęs vanduo riboja gilių šaknų augimą. Didžiojoje tundros dalyje yra nuolatinis amžinasis įšalas, o borealiniai miškai egzistuoja vietovėse, kuriose yra mažai amžinojo įšalo arba jo nėra. Tačiau arktinis amžinasis įšalas nėra paveiktas.  

Arkties klimatui šylant (kas vyksta dvigubai greičiau nei vidutiniškai pasaulyje), dėl to tirpstantis amžinasis įšalas ir nyksta, todėl išlikę medžių daigai išgyvena geriau. Nustatyta, kad krūmų lajos buvimas teigiamai koreliuoja su tolesniu daigų išlikimu ir augimu į medžius. Rūšių sudėtis ir ekosistemų funkcionavimas regione sparčiai keičiasi. Šylant klimatui ir nykstant amžinajam įšalui, ateityje arktinė augmenija gali pasikeisti iš arktinės be medžių į medžių dominuojamą6^.

Ar augmenijos perkėlimas į medžių dominuojamą Arkties kraštovaizdį sumažintų atmosferos CO2 _kiekį , sustiprindama fotosintezę ir prisidėtų prie klimato kaitos švelninimo? Ar Arkties regionas galėtų būti svarstomas apželdinant mišku, siekiant pašalinti atmosferos CO2 _? Abiem atvejais Arkties amžinasis įšalas pirmiausia turėtų ištirpti arba suirti, kad galėtų augti medžiai. Tačiau amžinojo įšalo tirpsmas išskiria metaną į atmosferą – stiprias šiltnamio efektą sukeliančias dujas, kurios prisideda prie tolesnio atšilimo. Metano išsiskyrimas iš amžinojo įšalo taip pat prisideda prie didžiulių miškų gaisrų regione.

_{Kalbant apie atmosferos CO2} šalinimo fotosintezės būdu, apželdinant miškus arba sodinant medžius Arkties regione ir dėl to mažinant atšilimą bei klimato kaitą, tyrėjai7 ^nustatė , kad šis metodas netinka šiam regionui ir yra neproduktyvus klimato kaitos švelninimo požiūriu. Taip yra todėl, kad medžių apaugimas sumažina albedą (arba saulės šviesos atspindėjimą) ir padidina paviršiaus tamsą, o tai lemia grynąjį atšilimą, nes medžiai sugeria daugiau saulės šilumos nei sniegas. Be to, medžių sodinimo veikla taip pat sutrikdo Arkties dirvožemio anglies telkinį, kuriame kaupiama daugiau anglies nei visuose Žemės augaluose.

Todėl klimato kaitos švelninimo metodas nebūtinai turi būti orientuotas į anglies dioksidą. Klimato kaita yra susijusi su Žemės energijos balansu (atmosferoje pasiliekančios saulės energijos ir iš atmosferos išeinančios saulės energijos). Šiltnamio efektą sukeliančios dujos lemia, kiek šilumos sulaikoma Žemės atmosferoje. Arktiniuose regionuose, esančiuose didelėse platumose, albedo efektas (ty saulės šviesos atspindys atgal į erdvę, nepaverčiant šiluma) yra svarbesnis (nei atmosferos anglies kaupimas) bendram energijos balansui. Taigi bendram tikslui sulėtinti klimato kaitą reikia visapusiško požiūrio.  

*** 

Nuorodos:  

1. Keenanas, TF, et al. Istorinio pasaulinės fotosintezės augimo suvaržymas dėl didėjančio CO2 kiekio. Nat. Clim. Chang. 13, 1376–1381 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2 

2. Berklio laboratorija. Naujienos – augalai perka mums laiko, kad pristabdytume klimato kaitą – bet nepakanka, kad tai sustabdytume. Galimas adresu https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/ 

3. NASA. Anglies dioksidas. Galimas adresu https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/ 

4. Bastin, Jean-Francois ir kt., 2019. Pasaulinis medžių atkūrimo potencialas. Mokslas. 5 m. liepos 2019 d., 365 t., 6448 leidimas, p. 76–79. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax0848 

5. Chazdon R. ir Brancalion P., 2019. Miškų atkūrimas kaip priemonė daugeliui tikslų. Mokslas. 5 m. liepos 2019 d., 365 tomas, 6448 leidimas, p. 24–25. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9539 

6. Limpens, J., Fijen, TPM, Keizer, I. ir kt. Krūmai ir degradavęs amžinasis įšalas atveria kelią medžiams subarktiniuose durpynuose. Ecosystems 24, 370–383 (2021).  https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6 

7. Kristensen, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, IC ir kt. Medžių sodinimas nėra klimato sprendimas šiaurinėse didelėse platumose. Nat. Geosci. 17, 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4  

***