Image Professionals GmbH/Alamy
Zaprzeczyciele zmian klimatycznych uwielbiają wskazywać, że rośliny dobrze rosną, gdy poziomy dwutlenku węgla rosną. Ich myślenie jest takie, że w miarę spalania paliw kopalnych Ziemia stanie się bardziej zielona i jeszcze bardziej sprzyjająca dla życia niż obecnie, pochłaniając więcej węgla – więc o co całe zamieszanie?
Jak to często bywa w przypadku mylących argumentów, tutaj jest pewien stopień prawdy. Przez wiele dziesięcioleci, ekosystemy lądowe, takie jak lasy i łąki, rosły szybko i ogólnie absorbowały ogromne ilości CO₂ z atmosfery Ziemi.
Jednak odkrycie w latach 60. XX wieku, że ląd jest netto absorberem węgla, czyli zbiornikiem, było ogromnym zaskoczeniem dla ekologów, którzy oczekiwali, że ilość CO₂ usuwana z atmosfery każdego roku będzie zrównoważona przez rozkład lub spalanie. „Nie powinno być żadnych zbiorników. Wszystko, co rośnie, ginie” – mówi Scott Denning, naukowiec atmosferyczny z Colorado State University.
To nieoczekiwane „dary” historycznie usuwały między jedną czwartą a jedną trzecią emisji CO₂ generowanych przez ludzi każdego roku – hamując nieco zmiany klimatyczne, zanim zaczniemy działać. Ale brakujące ogniwo w rozumowaniu zaprzeczających zmianom klimatycznym polega na tym, że ten zbiornik węgla nie może działać wiecznie. Wstrząsy ekologiczne związane ze zmianami klimatu połączone z fizycznymi ograniczeniami Ziemi spowodują jego nasycenie w tym stuleciu..
Niestety, są znaki, że już zbliżamy się do tego punktu. W latach 2023 i 2024 roku zbiornik węgla lądowego wydaje się , że niemal zniknął. Badacze teraz analizują, jak różnorodne środowiska przyczyniają się do tego delikatnie zmieniającego się balansu, od tundry arktycznej do lasów tropikalnych. Mamy nadzieję zrozumieć, czy to naprawdę jest koniec zbiornika węgla lądowego Ziemi – i co można zrobić, aby go utrzymać.
Zbiornik węgla
Możesz myśleć o tym zbiorniku jak o dużym basenie. Woda w basenie reprezentuje około 4 biliony ton węgla przechowywanego we wszystkich roślinach, zwierzętach i mikrobach nad i pod ziemią, a także rozkładającą się materii organicznej w glebie. Węgiel z atmosfery kapiądo basenu, gdy rośliny rosną i absorbują CO₂ za pomocą fotosyntezy. Węgiel również wycieka z basenu, gdy organizmy rozkładają się bądź spalają. Dopóki do basenu kapią więcej węgla niż wycieka, ten cykl działa jako zbiornik, który usuwa CO2 z atmosfery.
To jest dzisiaj ogólnie znane w kręgach klimatycznych, ale kiedy po raz pierwszy zostało zidentyfikowane, było to zaskoczeniem. Było to częściowo dzięki dokładnemu rachunkowi CO₂ w atmosferze, mierzonym na stacji na wulkanie Mauna Loa na Hawajach przez klimatologa Charlesa Davida Keelinga. Teraz słynna krzywa Keelinga pozwoliła badaczom ustalić, że podczas gdy stężenia CO₂ w atmosferze nieuchronnie rosły z roku na rok, nie rosły tak szybko, jak by to było, gdyby całe emitowane przez nas CO₂ z palenia paliw kopalnych pozostały w powietrzu. Więc gdzie szło to CO2?
<p[W tym czasie] już było znane, że CO₂ naturalnie rozpuszcza się w powierzchniowych wodach oceanów Ziemi. Więc początkowo badacze zakładali, że to był zbiornik dla całego "brakującego" CO₂. "Pierwsi naukowcy od węgla byli oceanografami" – mówi David Schimel z Jet Propulsion Laboratory NASA w Kalifornii. Ale proste modele szybko pokazały, że nawet olbrzymie oceany nie mogły poradzić sobie z tą ciężką pracą, sugerując, że zbiornik węgla lądowego pomagał.
Jednak ekolodzy lądowi mieli trudności z zaakceptowaniem tego, ponieważ rosnące stopy wylesień, rozrastania się miast i intensyfikacji rolnictwa powinny utrudniać tym ekosystemom absorpcję węgla. Były to lata 70., epoka Joni Mitchelli śpiewającej o zaprowadzeniu raju, mówi Denning. „Byli pewni, że ląd jest dużym źródłem CO₂”.
Istnienie zbiornika lądowego było także sprzeczne z przekonaniem, że ekosystemy dążą do równowagi – że cały wzrost jest zrównoważony przez śmierć. Myślenie było takie, że „zielona roślinność rośnie, zielona roślinność umiera, zielona roślinność próchnie, CO₂ się nie zmienia” – mówi Denning. „Trudno sobie wyobrazić, jak można utrzymać wzrost roślin szybciej niż śmierć i rozkład przez dziesięciolecia”.
Ale dokładnie to pokazały dane liczbowe. Badacze używali statków i samolotów do precyzowania pomiarów CO₂ w atmosferze oraz pomiarów izotopów węgla i tlenu, które mogły śledzić przepływy węgla między zbiornikami a źródłami. Połączono te dane z obecnością pęcherzyków starej atmosfery uwięzionej w rdzeniach lodowych z Antarktydy i opracowano lepsze modele systemu ziemskiego. Do lat 80. wszystkie dowody wskazywały na stały zbiornik węgla na lądzie, który pochłaniał około jednej czwartej CO₂, które wpuszczaliśmy do atmosfery każdego roku. (Również podobna ilość do zbiornika w oceanie). Bez tego zbiornika lądowego, jedne badanie opublikowane w 2013 roku szacowało, że planeta byłaby o 0,3°C cieplejsza.
fotoografpłeśc Glacjolog w Antarktyce ściąga kawałek rdzenia lodowego, który odwiertł z dna jałmużny śnieżnej. Jest ubrany w odzież chirurgiczną, aby minimalizować zanieczyszczenie rdzenia lodowego. Jest analizowany technikami chemicznymi oraz radiochemicznymi ślady chemiczne. Dane te dostarczą informacji zarówno o przeszłych zmianach klimatu, jak i o obecnych trendach w zanieczyszczeniach atmosfery. Część badań British Antarctic Survey.”
Podstawowe przyczyny zbiornika pozostają obszarem sporów, ale istnieje cztery główne czynniki, które są w dużej mierze uzgodnione. Pierwsza to rosnące poziomy CO₂, które zwiększają fotosyntezę roślin. Ten efekt nawożenia jest dodatkowo wzmocniony zanieczyszczeniami pokarmowymi, takimi jak spłukiwanie z bogatymi w nawozy rolne z farm. „Ludzie przypadkowo nawożą biosferę do granic”, mówi Denning. Innym czynnikiem jest regeneracja lasów po ich wycięciu lub spaleniu dla rolnictwa w poprzednich dekadach. Na przykład lasy odrastające na dawnych terenach rolniczych utrzymały silny zbiornik w rejonie Appalachów w USA. Na koniec, gwałtownie rosnące temperatury w Arktyce wydłużyły okres wzrostu i spowodowały, że części regionu zazieleniły się szybciej niż oczekiwano.
Zanieczyszczenie rolnicze
Ostatecznie jednak bezkompromisowa algebra ekologii ogranicza, jak bardzo te czynniki mogą wzmocnić zbiornik. Dwutlenek węgla na przykład zwiększy wzrost tylko wtedy, gdy rośliny będą miały dość wszystkiego innego, czego potrzebują. Podczas gdy rośliny w szklarniach szybko rosną, gdy do atmosfery pompowany jest CO₂, eksperymenty na zewnątrz, które wystawiają drzewa w rzeczywistych ekosystemach na podwyższone poziomy CO₂, mają bardziej umiarkowaną odpowiedź. Wynika to z innych stresów, takich jak niewystarczająca woda lub brak azotu i fosforu w glebie. Zanieczyszczenia pokarmowe mogą w części to rekompensować, ale skoncentrowane są wokół miejsc przemysłowego rolnictwa, gdzie ekosystemy szybko kończą z nadmiarem tego, czego nie są w stanie wykorzystać. Regenerujące się lasy początkowo są silnym zbiornikiem, ale mniej, gdy osiągają dojrzałość, a w ogóle nie, jeśli zostaną wycięte lub spalone.
Faktycznie, zbiornik węgla lądowegofluktuuje z powodów niewyjaśnionych. Między 2007 a 2016 rokiem zbiornik stał się silniejszy do tego stopnia, że usuwał około jednej trzeciej naszych emisji CO₂ każdego roku. Ten wzrost nie był dobrze zrozumiany, mówi Peter Reich, ekolog z Uniwersytetu Michigan, pozostawiając ekspertów podzielonych co do przyszłych perspektyw zbiornika węgla lądowego.
