En tropisk regnskog i Sydamerika. Shutterstock / BorneoRimbawan

En morgon 2009 satt jag på en knarrig buss som slingrade sig uppför en bergssluttning i centrala Costa Rica, lättrörd från dieselångor när jag grep i mina många resväskor. De innehöll tusentals provrör och provflaskor, en tandborste, en vattentät anteckningsbok och två klädbyten.

Jag var på väg till La Selva biologiska station, där jag skulle tillbringa flera månader med att studera den våta regnskogens låglandsrespons på allt vanligare torka. På båda sidor om den smala motorvägen blöde träd i dimman som akvareller till papper, vilket gav intrycket av en oändlig urskog badad i moln.

När jag tittade ut genom fönstret på det imponerande landskapet undrade jag hur jag någonsin kunde hoppas på att förstå ett så komplext landskap. Jag visste att tusentals forskare runt om i världen kämpade med samma frågor och försökte förstå tropiska skogars öde i en snabbt föränderlig värld. hem till två tredjedelar av planetens markbundna biologiska mångfald. Och i allt högre grad har vi ställt en ny efterfrågan på dessa skogar - för att rädda oss från klimatförändringar som orsakats av människor.

Växter absorberar CO? från atmosfären och omvandlar den till löv, trä och rötter. Detta vardagliga mirakel har sporrat hoppas att växter – särskilt snabbväxande tropiska träd – kan fungera som en naturlig broms på klimatförändringarna och fånga upp mycket av CO? släpps ut vid förbränning av fossila bränslen. Över hela världen har regeringar, företag och välgörenhetsorganisationer förbundit sig att bevara eller plantera massiv antal träd

Men faktum är att det inte finns tillräckligt med träd för att kompensera samhällets koldioxidutsläpp - och det kommer det aldrig att vara. Jag genomförde nyligen en översyn av den tillgängliga vetenskapliga litteraturen för att bedöma hur mycket koldioxidskog som möjligt skulle kunna absorbera. Om vi ​​absolut maximerade mängden vegetation som allt land på jorden kunde rymma, skulle vi binda tillräckligt med kol för att kompensera för cirka tio år av växthusgasutsläpp i nuvarande takt. Efter det kan det vara inte längre ökad koldioxidavskiljning.

Ändå är ödet för vår art oupplösligt kopplat till skogens och skogens överlevnad biologisk mångfald de innehåller. Genom att skynda oss att plantera miljontals träd för kolavskiljning, kan vi oavsiktligt skada just de skogsegenskaper som gör dem så viktiga för vårt välbefinnande? För att besvara den här frågan måste vi inte bara överväga hur växter absorberar CO?, utan också hur de ger den robusta gröna grunden för ekosystem på land.

Hur växter bekämpar klimatförändringarna

Växter omvandlar CO? gas till enkla sockerarter i en process som kallas fotosyntes. Dessa sockerarter används sedan för att bygga växternas levande kroppar. Om det fångade kolet hamnar i trä kan det låsas bort från atmosfären under många decennier. När växter dör genomgår deras vävnader sönderfall och införlivas i jorden.

Medan denna process naturligt frigör CO? genom andning (eller andning) av mikrober som bryter ner döda organismer, kan en del av växtens kol förbli under jord i årtionden eller till och med århundraden. Tillsammans håller markplantor och jord omkring 2,500 XNUMX gigatonn kol - ungefär tre gånger mer än vad som hålls i atmosfären.

Eftersom växter (särskilt träd) är så utmärkta naturliga lagerhus för kol, är det vettigt att ett ökat överflöd av växter över hela världen skulle kunna dra ner atmosfärisk CO? koncentrationer.

Växter behöver fyra grundläggande ingredienser för att växa: ljus, CO?, vatten och näringsämnen (som kväve och fosfor, samma grundämnen som finns i växtgödsel). Tusentals forskare över hela världen studerar hur växternas tillväxt varierar i förhållande till dessa fyra ingredienser, för att förutsäga hur vegetationen kommer att reagera på klimatförändringarna.

Detta är en överraskande utmanande uppgift, med tanke på att människor samtidigt modifierar så många aspekter av den naturliga miljön genom att värma världen, ändra regnmönster, hugga stora skogar i små fragment och introducera främmande arter där de inte hör hemma. Det finns också över 350,000 XNUMX arter av blommande växter på land och var och en svarar på miljöutmaningar på unika sätt.

På grund av de komplicerade sätten som människor är på förändra det finns mycket vetenskapligt diskussion om den exakta mängden kol som växter kan absorbera från atmosfären. Men forskare är överens om att ekosystem i landet har en begränsad kapacitet att ta upp kol.

Där kol lagras i en typisk tempererad skog i Storbritannien. Storbritanniens skogsforskning, CC BY

Om vi ​​ser till att träden har tillräckligt med vatten att dricka, kommer skogarna att växa sig höga och frodiga, vilket skapar skuggiga baldakiner som svälter mindre träd av ljus. Om vi ​​ökar koncentrationen av CO? i luften kommer växterna ivrigt att absorbera det – tills de inte längre kan utvinna tillräckligt med gödsel från jorden för att tillgodose sina behov. Precis som en bagare som bakar en tårta kräver växter CO?, kväve och fosfor i särskilda förhållanden, enligt ett specifikt recept för livet.

Som ett erkännande av dessa grundläggande begränsningar uppskattar forskare att jordens ekosystem på jorden kan hålla tillräckligt med ytterligare vegetation för att absorbera mellan 40 och 100 gigatonn kol från atmosfären. När denna ytterligare tillväxt har uppnåtts (en process som kommer att ta ett antal decennier) finns det ingen kapacitet för ytterligare koldioxidlagring på land.

Men vårt samhälle häller för närvarande CO? in i atmosfären kl en takt på tio gigatonn kol per år. Naturliga processer kommer att kämpa för att hålla jämna steg med översvämningen av växthusgaser som genereras av den globala ekonomin. Till exempel beräknade jag att en enskild passagerare på en returflyg från Melbourne till New York City kommer att avge ungefär dubbelt så mycket kol (1600 kg C) som ingår i ett ek träd en halv meter i diameter (750 kg C).

Fara och löfte

Trots alla dessa välkända fysiska begränsningar av växttillväxten finns det ett växande antal storskaliga ansträngningar för att öka vegetationstäckningen för att mildra klimathändelsen - en så kallad ”naturbaserad” klimatlösning. De omfattande majoritet av dessa ansträngningar fokusera på att skydda eller utvidga skogar, eftersom träd innehåller många gånger mer biomassa än buskar eller gräs och därför representerar större potential för fångst av kol.

Ändå kan grundläggande missförstånd om kolavskiljning av markekosystem få förödande konsekvenser, vilket resulterar i förluster av biologisk mångfald och en ökning av CO? koncentrationer. Detta verkar som en paradox – hur kan plantera träd negativ inverkan miljön?

Svaret ligger i de subtila komplexiteterna av koldioxidavskiljning i naturliga ekosystem. För att undvika miljöskador måste vi avstå från att etablera skogar där de naturligt inte hör hemma, undvika "perversa incitament" för att skära ned befintlig skog för att plantera nya träd och överväga hur plantor som planteras idag kan gå under de närmaste decennierna.

Innan vi utökar någon skogsmiljö måste vi se till att träd planteras på rätt plats eftersom inte alla ekosystem på land kan eller bör stödja träd. Att plantera träd i ekosystem som normalt domineras av andra typer av vegetation misslyckas ofta för att resultera i långvarig koldioxidbindning.

Ett särskilt illustrativt exempel kommer från skotska torvmark - stora markområden där den lågt liggande vegetationen (mestadels mossor och gräs) växer i ständigt fuktig, fuktig mark. Eftersom nedbrytning är mycket långsam i sura och vattendränkta jordar, ackumuleras döda växter under mycket långa tidsperioder, vilket skapar torv. Det är inte bara vegetationen som bevaras: torvmyrar mumifierar också så kallade ”mossa kroppar”- de nästan intakta resterna av män och kvinnor som dog för årtusenden sedan. I själva verket innehåller UK torvmarker 20 gånger mer kol än vad som finns i landets skogar.

Men i slutet av 20-talet tappades några skotska myrar för trädplantering. Torkningen av jordarna gjorde att trädplantor kunde etablera sig, men orsakade också att torven försvann. Ekolog Nina Friggens och hennes kollegor vid University of Exeter beräknad att sönderdelningen av torktorv frigjorde mer kol än de växande träden kunde absorbera. Det är uppenbart att torvmarker bäst kan skydda klimatet när de lämnas till sina egna enheter.

Detsamma gäller gräsmarker och savanner, där bränder ofta är en naturlig del av landskapet bränna träd som planteras där de inte hör hemma. Denna princip gäller också Arktiska tundran, där den inhemska vegetationen är täckt av snö hela vintern, vilket reflekterar ljus och värme tillbaka till rymden. Att plantera höga, mörkbladiga träd i dessa områden kan öka absorptionen av värmeenergi och leda till lokal uppvärmning.

Men även plantering av träd i skogsmiljöer kan leda till negativa miljömässiga resultat. Ur perspektivet av både kolbindning och biologisk mångfald är alla skogar inte lika - naturligt etablerade skogar innehåller fler arter av växter och djur än plantager. De har ofta mer kol också. Men politik som syftar till att främja trädplantering kan oavsiktligt stimulera avskogning av väletablerade naturliga livsmiljöer.

Ett nyligen framträdande exempel handlar om den mexikanska regeringen Sår liv programmet, som ger direktstöd till markägare för plantering av träd. Problemet? Många landsbygdsägare hugger ner väletablerade äldre skogar för att plantera plantor. Detta beslut, även om det är ganska förnuftigt ur ekonomisk synvinkel, har lett till förlust av tiotusentals hektar mogen skog.

Detta exempel visar riskerna med ett snävt fokus på träd som kolabsorptionsmaskiner. Många välmenande organisationer försöker plantera träden som växer snabbast, eftersom detta teoretiskt innebär en högre andel av CO? "drawdown" från atmosfären.

Men ur ett klimatperspektiv är det viktiga inte hur snabbt ett träd kan växa, utan hur mycket kol det innehåller vid mognad och hur länge det kolet finns i ekosystemet. När en skog åldras når den vad ekologer kallar ett "steady state" - det är när mängden kol som absorberas av träden varje år är perfekt balanserad av CO? släpps genom andas av växterna sig själva och biljoner nedbrytningsmikrober under jord.

Detta fenomen har lett till en felaktig uppfattning om att gamla skogar inte är användbara för klimatbegränsning eftersom de inte längre växer snabbt och binder ytterligare CO?. Den missriktade "lösningen" på frågan är att prioritera trädplantering före bevarandet av redan etablerade skogar. Detta är analogt med att tömma ett badkar så att kranen kan slås på för fullt: vattenflödet från kranen är större än det var tidigare – men badets totala kapacitet har inte förändrats. Mogna skogar är som badkar fulla av kol. De ger ett viktigt bidrag till den stora, men ändliga, mängd kol som kan låsas in på land, och det finns lite att vinna på att störa dem.

Vad sägs om situationer där snabbt växande skogar huggas ned några decennier och planteras på nytt, med det extraherade träet som används för andra klimatbekämpningssyfte? Även om skördat trä kan vara ett mycket bra kolförråd om det hamnar i långlivade produkter (som hus eller andra byggnader), är förvånansvärt lite virke används på detta sätt.

På samma sätt kan vedförbränning som källa till biobränsle ha en positiv klimatpåverkan om detta minskar den totala förbrukningen av fossila bränslen. Men skogar som hanteras som biobränsleplantager ger lite skydd för biologisk mångfald och lite forskning frågor fördelarna med biodrivmedel för klimatet i första hand.

Gödsla en hel skog

Vetenskapliga uppskattningar av koldioxidavskiljning i landekosystem beror på hur dessa system svarar på de växande utmaningar de kommer att möta under de kommande decennierna. Alla skogar på jorden - även de mest orörda - är sårbara för uppvärmning, förändringar i nederbörd, alltmer allvarliga bränder och föroreningar som drivs genom jordens atmosfäriska strömmar.

En del av dessa föroreningar innehåller emellertid mycket kväve (växtgödsel) som potentiellt kan ge den globala skogen en tillväxtökning. Genom att producera stora mängder jordbrukskemikalier och bränna fossila bränslen har människor massivt ökat mängden ”reaktivt” kväve tillgängligt för växtanvändning. En del av detta kväve löses i regnvatten och når skogsbotten, där det kan stimulera trädtillväxt i vissa områden.

Som en ung forskare som var nybörjare på forskarskolan undrade jag om en typ av understuderat ekosystem, känt som säsongstorr tropisk skog, kan vara särskilt lyhörd för denna effekt. Det fanns bara ett sätt att ta reda på: jag skulle behöva befrukta en hel skog.

Arbetar med min postdoktor, ekologen Jennifer Powers, och expertbotanisten Daniel Pérez Avilez, skisserade jag ett område i skogen ungefär lika stort som två fotbollsplaner och delade in det i 16 tomter, som slumpmässigt tilldelades olika gödselbehandlingar. Under de kommande tre åren (2015-2017) blev tomterna bland de mest intensivt studerade skogens fragment på jorden. Vi mätte tillväxten för varje enskild trädstam med specialiserade, handbyggda instrument som kallas dendrometrar.

Vi använde korgar för att fånga de döda löven som föll från träden och installerade nätpåsar i marken för att spåra rötternas tillväxt, som noggrant tvättades utan jord och vägdes. Den mest utmanande aspekten av experimentet var appliceringen av själva gödselmedlet, som ägde rum tre gånger om året. I regnrockar och skyddsglasögon för att skydda vår hud mot de kaustiska kemikalierna drog vi tillbaka monterade sprutor in i den täta skogen och säkerställde att kemikalierna applicerades jämnt på skogsbotten medan vi svettade under våra gummilag.

Tyvärr gav vårt redskap inget skydd mot arga getingar, vars bon ofta doldes i överhängande grenar. Men våra ansträngningar var värda det. Efter tre år kunde vi beräkna alla blad, trä och rötter som producerats i varje tomt och bedöma kol som fångats under studietiden. Vi hittade att de flesta träd i skogen inte gynnades av gödselmedlet - istället var tillväxten starkt knuten till mängden nederbörd under ett visst år.

Detta tyder på att kväveföroreningar inte kommer att öka trädtillväxten i dessa skogar så länge torka fortsätter intensifiera. För att göra samma förutsägelse för andra skogstyper (våtare eller torrare, yngre eller äldre, varmare eller svalare) måste sådana studier upprepas och läggas till kunskapsbiblioteket som utvecklats genom liknande experiment under årtiondena. Ändå är forskare i ett lopp mot tiden. Experiment som detta är långsamma, noggranna, ibland bakbrytande arbete och människor förändrar planets ansikte snabbare än det vetenskapliga samfundet kan svara.

Människor behöver friska skogar

Att stödja naturliga ekosystem är ett viktigt verktyg i arsenalen av strategier som vi kommer att behöva för att bekämpa klimatförändringarna. Men ekosystemen på landet kommer aldrig att kunna absorbera den mängd kol som frigörs genom förbränning av fossila bränslen. Snarare än att lullas till falsk självbelåtenhet av plantering av träd, vi måste stänga av utsläppen vid deras källa och söka efter ytterligare strategier för att avlägsna det kol som redan har ackumulerats i atmosfären.

Betyder detta att nuvarande kampanjer för att skydda och utvidga skogen är en dålig idé? Eftertryckligt inte. Skydd och utvidgning av naturliga livsmiljöer, särskilt skogar, är absolut nödvändigt för att säkerställa vår planets hälsa. Skogar i tempererade och tropiska zoner innehåller åtta av varje tio arter på land, ändå hotas de. Nästan halv av vår planets bebodda mark ägnas åt jordbruk, och skogsröjning för åkermark eller betesmark fortsätter snabbt.

Samtidigt intensifierar den atmosfäriska kaos som orsakas av klimatförändringar skogsbränder, förvärrar torka och systematiskt värmer planeten, vilket utgör ett eskalerande hot mot skogarna och det vilda djur de stöder. Vad betyder det för vår art? Om och om igen har forskare demonstrerat starka länkar mellan biologisk mångfald och så kallade ”ekosystemtjänster” - de många fördelar som den naturliga världen ger mänskligheten.

Koldioxidavskiljning är bara en ekosystemtjänst i en obeskrivligt lång lista. Biodiverse ekosystem ger en svimlande mängd farmaceutiskt aktiva föreningar som inspirerar skapandet av nya droger. De ger livsmedelssäkerhet på både sätt (tänk på miljontals människor vars huvudsakliga proteinkälla är vild fisk) och indirekt (till exempel är en stor del av grödorna pollineras av vilda djur).

Naturliga ekosystem och de miljontals arter som bor i dem inspirerar fortfarande den tekniska utvecklingen som revolutionerar det mänskliga samhället. Ta till exempel polymeraskedjereaktionen (“PCR”) Som gör det möjligt för brottslaboratorier att fånga brottslingar och ditt lokala apotek kan tillhandahålla ett COVID-test. PCR är endast möjligt på grund av ett speciellt protein som syntetiseras av en ödmjuk bakterie som lever i varma källor.

Som ekolog är jag orolig för att ett förenklat perspektiv på skogarnas roll i klimatbegränsningen oavsiktligt kommer att leda till att de minskar. Många trädplanteringsinsatser fokuserar på antalet planterade plantor eller deras initiala tillväxttakt – båda är dåliga indikatorer på skogens ultimata kollagringskapacitet och ännu sämre mått på biologisk mångfald. Ännu viktigare, att se naturliga ekosystem som "klimatlösningar" ger det missvisande intrycket att skogar kan fungera som en oändligt absorberande mopp för att rensa upp den ständigt ökande översvämningen av koldioxid som orsakas av människor? utsläpp.

Lyckligtvis har många stora organisationer som ägnar sig åt skogsexponering införlivat ekosystemhälsa och biologisk mångfald i sina mått på framgång. För drygt ett år sedan besökte jag ett enormt återplantering av skog på Yucatánhalvön i Mexiko, som drivs av Växt-for-the-Planet - en av världens största trädplanteringsorganisationer. Efter att ha insett utmaningarna i storskalig återställning av ekosystem har Plant-for-the-Planet initierat en serie experiment för att förstå hur olika ingrepp tidigt i en skogs utveckling kan förbättra trädöverlevnaden.

Men det är inte allt. Leds av vetenskapsdirektör Leland Werdenkommer forskare på platsen att studera hur samma metoder kan starta återhämtningen av den naturliga biologiska mångfalden genom att ge den perfekta miljön för frön att gro och växa när skogen utvecklas. Dessa experiment hjälper också markförvaltare att bestämma när och var plantering av träd gynnar ekosystemet och var skogsförnyelse kan förekomma naturligt.

Att se skogar som reservoarer för biologisk mångfald, snarare än bara kollager, komplicerar beslutsfattandet och kan kräva förändringar i politiken. Jag är alltför medveten om dessa utmaningar. Jag har ägnat hela mitt vuxna liv åt att studera och tänka på kolets kretslopp och jag kan ibland inte heller se skogen för träden. En morgon för flera år sedan satt jag på regnskogsgolvet i Costa Rica och mätte CO? utsläpp från marken – en relativt tidskrävande och ensam process.

När jag väntade på att mätningen skulle avslutas såg jag en jordgubbsgif-dartgroda - ett litet, juvelljust djur på storleken på min tumme - hoppade upp stammen på ett närliggande träd. Fascinerad såg jag hur hon gick framåt mot en liten vattenbassäng som hölls i bladen på en taggig växt, där några grodynglar simmade idly. När grodan nådde detta miniatyrakvarium, vibrerade de små grodyngelarna (hennes barn, som det visade sig) upphetsat, medan deras mor deponerade ofödda ägg för dem att äta. Som jag senare lärde mig, grodor av denna art (Oophaga pumilio) ta mycket omsorg om sina avkommor och moderns långa resa skulle upprepas varje dag tills grodynglarna utvecklades till grodor.

När jag packade upp min utrustning för att återvända till labbet, tänkte mig att tusentals sådana små drama spelade runt mig parallellt. Skogar är så mycket mer än bara kolförråd. De är de oigenkännligt komplexa gröna banorna som binder samman öden för miljontals kända arter, med miljontals fler som fortfarande väntar på att upptäckas. För att överleva och trivas i en framtid med dramatiska globala förändringar måste vi respektera den trassliga banan och vår plats i den.

Om författaren

Bonnie Waring, Universitetslektor, Grantham Institute - Klimatförändring och miljö, Imperial College London

relaterade böcker

Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning

av Paul Hawken och Tom Steyer
Mot bakgrund av utbredd rädsla och apati har en internationell koalition av forskare, yrkesverksamma och forskare kommit ihop för att erbjuda en rad realistiska och djärva lösningar på klimatförändringen. Ett hundra tekniker och metoder beskrivs här-några är välkända; något du kanske aldrig har hört talas om. De sträcker sig från ren energi för att utbilda flickor i låginkomstländer till markanvändningspraxis som drar kol ut ur luften. Lösningarna finns, är ekonomiskt lönsamma och samhällen runt om i världen håller för närvarande på att anta dem med skicklighet och beslutsamhet. Finns på Amazon

Utformning av klimatlösningar: En policyhandbok för lågkol Energi

av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Med effekterna av klimatförändringar redan på oss är behovet av att minska de globala utsläppen av växthusgaser inget mindre än brådskande. Det är en skrämmande utmaning, men teknologierna och strategierna för att möta den finns idag. En liten uppsättning energipolicyer, utformade och genomförda väl, kan sätta oss på vägen till en koldioxidsnål framtid. Energisystem är stora och komplexa, så energipolitiken måste vara fokuserad och kostnadseffektiv. One-size-fits-all-tillvägagångssätt gör helt enkelt inte jobbet gjort. Politiska beslutsfattare behöver en tydlig och omfattande resurs som beskriver energipolitiken som kommer att ha störst inverkan på vår klimatframtid och beskriver hur man utformar dessa policyer väl. Finns på Amazon

Detta förändrar allt: Kapitalism vs. Klimat

av Naomi Klein
In Detta förändrar allt Naomi Klein hävdar att klimatförändringen inte bara är en annan fråga som ska lämnas snyggt mellan skatter och hälsovård. Det är ett larm som kräver att vi fixar ett ekonomiskt system som redan misslyckas på många sätt. Klein bygger noggrant fallet för hur massivt att minska våra utsläpp av växthusgaser är vår bästa chans att samtidigt minska ojämlikheterna i olikheterna, återinföra våra brutna demokratier och bygga om våra slagna lokala ekonomier. Hon avslöjar den ideologiska desperationen av klimatförändringsförnekarna, de geoengineers messianiska vansinne och den tragiska defeatismen av alltför många vanliga gröna initiativ. Och hon visar exakt varför marknaden inte har och kan inte fixa klimatkrisen, men kommer istället att göra saker värre, med alltmer extrema och ekologiskt skadliga utvinningsmetoder, tillsammans med katastrofal katastrofkapitalism. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.