Zmiana klimatu zagraża globalnej sekwestracji dwutlenku węgla przez lasy

Zmiana klimatu wpływa na lasy Stanów Zjednoczonych, szczególnie w regionach zachodnich, ograniczając wzrost drzew i kwestionując ich zdolność do pełnienia roli pochłaniaczy dwutlenku węgla.

Jak wynika z nowej analizy danych amerykańskiej Służby Leśnej, zmiany klimatyczne w różny sposób przekształcają lasy w całych Stanach Zjednoczonych. W obliczu rosnących temperatur, nasilających się susz, pożarów i epidemii chorób drzew naukowcy ostrzegają, że największe konsekwencje ponoszą lasy na Zachodzie Ameryki.

Badanie ujawnia regionalne różnice w stanie zdrowia lasów

Badanie przeprowadzone przez badaczy biologii z Uniwersytetu Florydy zostało opublikowane ok. Aaron Hogan i Jeremy W. Lichstein w czasopiśmie Postępowanie Narodowej Akademii Nauk. Badanie ujawnia wyraźną regionalną nierównowagę w produktywności lasów, kluczowej mierze stanu lasów, która mierzy wzrost drzew i akumulację biomasy. W ciągu ostatnich dwudziestu lat zachodnie Stany Zjednoczone, zmagające się z poważniejszymi skutkami zmiany klimatu, wykazały wyraźne spowolnienie produktywności, podczas gdy wschodnie Stany Zjednoczone, doświadczające łagodniejszych skutków zmian klimatycznych, odnotowały nieco przyspieszony wzrost.

Lasy jako pochłaniacze dwutlenku węgla i regulatory klimatu

Lasy odgrywają kluczową rolę w regulowaniu klimatu Ziemi, pełniąc funkcję pochłaniaczy dwutlenku węgla, które pochłaniają około 25% emisji dwutlenku węgla rocznie. Jednak ich zdolność do magazynowania dwutlenku węgla zależy od delikatnej równowagi między pozytywnymi i negatywnymi skutkami zmian klimatycznych. W badaniu, wykorzystując dane z inwentaryzacji lasów na poziomie krajowym, modelowano trendy w latach 1999–2020, analizując 113 806 pomiarów w lasach nieobsadzonych.

„Widzimy zmiany w funkcjonowaniu lasów, w miarę jak ekosystemy leśne reagują na globalne czynniki zmian, takie jak nawożenie dwutlenkiem węgla i zmiany klimatyczne” – stwierdził Hogan. „To przyszła równowaga tych czynników będzie determinować wydajność lasów w nadchodzących latach lub dziesięcioleciach”.

Nawożenie dwutlenkiem węgla a wzrost drzew

Niektóre czynniki, takie jak susza i patogeny leśne, mają negatywny wpływ na produktywność, ale oczekuje się, że inne czynniki, takie jak nawożenie dwutlenkiem węgla, będą miały pozytywny wpływ. Zjawisko to wskazuje, że podwyższony poziom dwutlenku węgla przyspiesza wzrost roślin FotosyntezaCo zainspirowało badaczy do głębszego przyjrzenia się jego efektom.

„Służba Leśna Stanów Zjednoczonych od dziesięcioleci monitoruje wzrost i przetrwanie ponad miliona drzew w całych Stanach Zjednoczonych” – powiedział Lichtstein. „Chcieliśmy wiedzieć, czy ich dane dostarczyły dowodów na zwiększone tempo wzrostu drzew, zgodnie z przewidywaniami hipotezy nawożenia CO2”.

Trudne założenia dotyczące składowania dwutlenku węgla

Podczas gdy wzrost drzew we wschodnich Stanach Zjednoczonych jest zgodny z oczekiwaniami, w regionie zachodnim występują ekstremalne skutki klimatyczne, które przyćmiewają wszelkie pozytywne tendencje wzrostowe, co podważa powszechne założenie, że zdolność lasów do magazynowania dwutlenku węgla będzie nadal rosła.

„Nasze badanie sugeruje, że przyszłe prognozy dotyczące wzrostu klimatu i poziomu morza mogą być zbyt optymistyczne, ponieważ w rzeczywistości ekosystemy prawdopodobnie będą w przyszłości magazynować mniej dwutlenku węgla” – stwierdził Lichstein. „Zmniejszenie magazynowania dwutlenku węgla w ekosystemie oznacza więcej węgla w atmosferze, a co za tym idzie większe ocieplenie i przyspieszoną zmianę klimatu”.

Wahania regionalne i progi klimatyczne

Wyniki podkreślają również fakt, że zmiana klimatu nie jest siłą jednoczącą, ale raczej czynnikiem dynamicznym o skutkach specyficznych dla regionu. Badanie pokazuje, jak stopień zmiany klimatu może wypchnąć lasy poza punkt krytyczny. Niektóre lasy już zbliżają się do progów klimatycznych lub je przekraczają, zamieniając je w źródła węgla, a nie pochłaniacze usuwające węgiel z atmosfery.

„Nie ma gwarancji, że sekwestracja węgla w ekosystemie będzie trwała i może być odwracalna ze względu na zmianę klimatu” – powiedział Lichtstein. „To odwrócenie sytuacji już następuje w zachodniej części Stanów Zjednoczonych i wiele wskazuje na to, że może nastąpić również w innych dotkniętych suszą regionach świata, takich jak Amazonka”.

Przypisywanie strat zdarzeniom ekstremalnym może być kuszące. Jednak według naukowców niższej produktywności w zachodnich Stanach Zjednoczonych nie można przypisać zwiększonemu wskaźnikowi śmiertelności drzew.

Spadek wzrostu i produktywności drzew

„Wiele słyszymy o pożarach w zachodniej części Stanów Zjednoczonych, które powodują śmierć wielu drzew i uwalnianie dwutlenku węgla do atmosfery” – powiedział Lichtstein. „Jednak nasze badanie pokazuje, że większa utrata węgla w ekosystemach w lasach zachodnich wynika z niższego tempa wzrostu drzew”.

Ponieważ wzrost drzew spowalnia z powodu niekorzystnego wpływu zmiany klimatu, w tym zmniejszonych opadów, badanie sugeruje, że nawet bez wzmożonych pożarów zasoby węgla w zachodnich lasach będą w dalszym ciągu słabnąć, jeśli nie zostaną podjęte pilne działania mające na celu ograniczenie emisji gazów cieplarnianych przez człowieka.

„Musimy mieć zdrowe lasy, jeśli chodzi o redukcję emisji, aby przywrócić globalny bilans węgla i ograniczyć zmiany klimatyczne” – powiedział Hogan.

Pilna potrzeba ochrony lasów i ograniczenia emisji

Zmiany zaobserwowane w lasach USA budzą obawy co do ich przyszłej odporności i zrównoważonego rozwoju. Naukowcy mają nadzieję, że ich odkrycia uwydatnią pilną potrzebę współpracy rządów i przemysłu w celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i jak najszybszego osiągnięcia zerowej emisji netto.

„Nasze wyniki podkreślają potrzebę ograniczenia globalnej emisji gazów cieplarnianych” – stwierdził Lichtstein. „Bez redukcji emisji, do których naukowcy wzywają od dziesięcioleci, leśne pochłaniacze dwutlenku węgla prawdopodobnie osłabną, przyspieszając tempo zmian klimatycznych”.

Odniesienie: „Zmiany klimatyczne wyznaczają trendy w zakresie produktywności w lasach USA” J. Aarona Hogana i Granta M. Domke, Kai Zhou i Daniel J. Johnson, Jeremy W. Lichtstein, 16 stycznia 2024 r., Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
doi: 10.1073/pnas.2311132121

Niniejsze badanie opracowali wspólnie z Grantem Domke z Północnej Stacji Badawczej Służby Leśnej Stanów Zjednoczonych, Kai Zhou z Uniwersytetu Michigan i Danem Johnsonem z Wydziału Leśnictwa, Rybołówstwa i Geomatyki Uniwersytetu Florydy.