احیای جنگل و کاشت درخت یک استراتژی تثبیت شده برای کاهش تغییرات آب و هوایی است. با این حال، استفاده از این رویکرد در قطب شمال گرم شدن را بدتر می کند و برای کاهش تغییرات آب و هوایی معکوس است. این به این دلیل است که پوشش درخت آلبدو (یا بازتاب نور خورشید) را کاهش میدهد و تاریکی سطح را افزایش میدهد که منجر به گرم شدن خالص میشود (زیرا درختان گرمای بیشتری را از خورشید جذب میکنند تا برف). علاوه بر این، فعالیتهای کاشت درخت، استخر کربنی در خاک قطب شمال را مختل میکند که کربن بیشتری نسبت به همه گیاهان روی زمین ذخیره میکند. بنابراین، رویکرد کاهش تغییرات آب و هوایی لزوماً نباید بر کربن متمرکز باشد. تغییرات آب و هوا در مورد تعادل انرژی زمین (خالص انرژی خورشیدی باقی مانده در اتمسفر و خروج انرژی خورشیدی از جو) است. مقدار گازهای گلخانه ای تعیین می کند که چه مقدار گرما در جو زمین حفظ می شود. در مناطق قطبی، در عرض های جغرافیایی بالا، اثر albedo (یعنی بازتاب نور خورشید به فضا بدون تبدیل شدن به گرما) برای کل تعادل انرژی مهم تر است (از اثر گلخانه ای به دلیل ذخیره کربن اتمسفر). از این رو، هدف کلی کاهش سرعت تغییرات آب و هوا مستلزم یک رویکرد کل نگر است.
گیاهان و حیوانات به طور مداوم دی اکسید کربن (CO2) در جو از طریق تنفس. برخی از رویدادهای طبیعی مانند آتشسوزیها و فورانهای آتشفشانی نیز CO2 را آزاد میکنند2 در جو تعادل در CO اتمسفر2 با جذب منظم کربن توسط گیاهان سبز در حضور نور خورشید از طریق فتوسنتز حفظ می شود. با این حال، فعالیت های انسانی از 18th قرن گذشته، بهویژه استخراج و سوزاندن سوختهای فسیلی مانند زغالسنگ، نفت نفت و گاز طبیعی، غلظت CO2 اتمسفر را افزایش داده است.2.
جالب توجه است که افزایش غلظت CO2 شناخته شده است که در اتمسفر اثر لقاح کربن را نشان می دهد (یعنی گیاهان سبز در پاسخ به CO بیشتر فتوسنتز می کنند.2 در جو). بخش خوبی از سینک کربن فعلی زمینی به این افزایش فتوسنتز جهانی در پاسخ به افزایش CO نسبت داده می شود.2. طی سالهای 1982-2020، فتوسنتز جهانی در پاسخ به افزایش 12 درصدی غلظت جهانی دی اکسید کربن در جو از 17 ppm به 360 ppm حدود 420 درصد افزایش یافت.1,2.
واضح است که افزایش فتوسنتز جهانی از زمان شروع صنعتی شدن قادر به جداسازی همه انتشارات کربن انسانی نیست. در نتیجه، دی اکسید کربن اتمسفر (CO2) به طور موثر در دو قرن گذشته حدود 50 درصد افزایش یافته و به 422 پی پی ام (در سپتامبر 2024) رسیده است.3 که 150% ارزش آن در سال 1750 است. از آنجایی که دی اکسید کربن (CO2) یک گاز گلخانه ای مهم است، این افزایش کلی قابل توجه در CO اتمسفر است2 به گرمایش جهانی و تغییرات آب و هوایی کمک کرده است.
تغییرات آب و هوایی به شکل ذوب شدن یخ های قطبی و یخچال های طبیعی، گرم شدن اقیانوس ها، بالا آمدن سطح آب دریاها، سیل، طوفان های فاجعه بار، خشکسالی مکرر و شدید، کمبود آب، امواج گرما، آتش سوزی های شدید و سایر شرایط نامطلوب ظاهر می شود. این عواقب شدیدی بر زندگی و معیشت مردم دارد، بنابراین کاهش آن ضروری است. بنابراین، برای محدود کردن گرمایش جهانی و افزایش دما به 1.5 درجه سانتیگراد تا پایان این قرن، کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل متحد دریافته است که انتشار گازهای گلخانهای در جهان باید تا سال 43 تا 2030 درصد کاهش یابد و طرفها را به دور شدن از سوختهای فسیلی فراخوانده است. انتشار صفر خالص توسط 2050.
علاوه بر کاهش انتشار کربن، اقدامات اقلیمی می تواند با حذف کربن از جو نیز پشتیبانی شود. هر گونه افزایش در جذب کربن اتمسفر مفید خواهد بود.
فتوسنتز دریایی توسط پلانکتون های فیتوپلانکتون، کلپ و جلبک در اقیانوس ها مسئول حدود نیمی از جذب کربن است. پیشنهاد میشود که بیوتکنولوژی میکروجلبک میتواند به جذب کربن از طریق فتوسنتز کمک کند. معکوس کردن جنگل زدایی با درختکاری و احیای زمین های جنگلی می تواند برای کاهش آب و هوا بسیار مفید باشد. یک مطالعه نشان داد که افزایش پوشش جنگلی جهانی می تواند سهم قابل توجهی داشته باشد. این نشان داد که ظرفیت تاج درختان جهانی در شرایط آب و هوایی کنونی 4.4 میلیارد هکتار است که به این معنی است که 0.9 میلیارد هکتار تاج پوشش اضافی (معادل 25 درصد افزایش در سطح جنگلی) پس از حذف پوشش موجود می تواند ایجاد شود. این پوشش اضافی در صورت ایجاد حدود 205 گیگا تن کربن که حدود 25 درصد از استخر کربن فعلی جو را تشکیل می دهد، جذب و ذخیره می کند. احیای جهانی جنگل نیز امری ضروری است زیرا تغییرات آب و هوایی بدون وقفه منجر به کاهش حدود 223 میلیون هکتار از پوشش جنگلی (بیشتر در مناطق گرمسیری) و از بین رفتن تنوع زیستی مرتبط تا سال 2050 خواهد شد.4,5.
کاشت درخت در منطقه قطب شمال
منطقه قطب شمال به بخش شمالی زمین در بالای عرض جغرافیایی 66 درجه و 33 دقیقه شمالی در دایره مفصلی اشاره دارد. بیشتر این منطقه (حدود 60٪) توسط اقیانوس منجمد شمالی پوشیده از یخ دریا اشغال شده است. این خشکی در اطراف حاشیههای جنوبی اقیانوس منفصل قرار دارد که از تندرا یا جنگل شمالی شمالی پشتیبانی میکند.
جنگلهای شمالی (یا تایگا) در جنوب دایره قطب شمال واقع شدهاند و با جنگلهای مخروطی که بیشتر از کاج، صنوبر و کاج اروپایی تشکیل شدهاند، مشخص میشوند. زمستان های طولانی و سرد و تابستان های کوتاه و مرطوب دارد. درختان مخروطیدار، همیشه سبز و مخروطی (کاج، صنوبر و صنوبر) که برگهای سوزنیشکل خود را در تمام طول سال حفظ میکنند، غالب است. در مقایسه با جنگل های معتدل و جنگل های مرطوب استوایی، جنگل های شمالی بهره وری اولیه کمتری دارند، تنوع گونه های گیاهی کمتری دارند و ساختار جنگلی لایه ای ندارند. از سوی دیگر، تاندرای قطب شمال در شمال جنگلهای شمالی در مناطق آرتیک در نیمکره شمالی واقع شده است، جایی که زیرزمین به طور دائم یخ زده است. این منطقه با میانگین دمای زمستان و تابستان به ترتیب در محدوده -34 درجه سانتیگراد و 3 تا 12 درجه سانتیگراد بسیار سردتر است. خاک زیرین به طور دائم یخ زده است (دفتر منجمد) از این رو ریشه گیاهان نمی توانند به عمق خاک نفوذ کنند و گیاهان تا سطح زمین کم می شوند. توندرا بهره وری اولیه بسیار پایین، تنوع گونه ای کم و فصل رشد کوتاه 10 هفته ای دارد که گیاهان در پاسخ به نور روز طولانی به سرعت رشد می کنند.
رشد درخت در نواحی قطبی تحت تاثیر یخبندان دائمی قرار می گیرد زیرا آب یخ زده زیرسطحی رشد عمیق ریشه را محدود می کند. بیشتر مناطق توندرا دارای یخزدگی دائمی هستند در حالی که جنگلهای شمالی در مناطقی با یخزدگی کم یا بدون یخبندان وجود دارند. با این حال، منجمد دائمی قطب شمال بیتأثیر نیست.
با گرم شدن آب و هوای قطب شمال (که دو برابر سریعتر از میانگین جهانی اتفاق می افتد)، ذوب شدن و از بین رفتن یخ های دائمی باعث افزایش بقای نهال درختان اولیه می شود. وجود تاج درختچه با بقای بیشتر و رشد نهال ها در درختان ارتباط مثبتی داشت. ترکیب گونه ها و عملکرد اکوسیستم ها در منطقه در حال تغییر سریع است. با گرم شدن آب و هوا و کاهش یخ های دائمی، پوشش گیاهی ممکن است در آینده از قطب شمال بدون درخت به درختان تحت سلطه تغییر کند.6.
آیا تغییر پوشش گیاهی به سمت مناظر قطبی تحت سلطه درختان باعث کاهش CO2 در اتمسفر می شود؟2 از طریق افزایش فتوسنتز و کمک به کاهش تغییرات آب و هوایی؟ آیا می توان منطقه قطب شمال را برای جنگل کاری در نظر گرفت تا CO2 اتمسفر حذف شود2. در هر دو حالت، منجمد دائمی قطب شمال باید ابتدا ذوب یا تخریب شود تا امکان رشد درختان فراهم شود. با این حال، ذوب شدن منجمد دائمی متان را در جو آزاد می کند که یک گاز گلخانه ای قدرتمند است و به گرم شدن بیشتر کمک می کند. انتشار متان از منجمد دائمی نیز به آتش سوزی های گسترده در منطقه کمک می کند.
در مورد استراتژی حذف CO اتمسفر2 محققین از طریق فتوسنتز توسط جنگل کاری یا درختکاری در منطقه هنری و در نتیجه کاهش گرمایش و تغییرات آب و هوایی7 دریافتند که این رویکرد برای منطقه نامناسب است و برای کاهش تغییرات آب و هوایی مضر است. این به این دلیل است که پوشش درخت باعث کاهش آلبدو (یا انعکاس نور خورشید) و افزایش تاریکی سطح می شود که منجر به گرم شدن خالص می شود زیرا درختان گرمای بیشتری را از خورشید نسبت به برف جذب می کنند. علاوه بر این، فعالیتهای کاشت درخت، استخر کربنی در خاک قطب شمال را مختل میکند که کربن بیشتری نسبت به همه گیاهان روی زمین ذخیره میکند.
بنابراین، رویکرد کاهش تغییرات آب و هوا لزوماً نباید بر کربن متمرکز باشد. تغییر اقلیم در مورد تعادل انرژی زمین (خالص انرژی خورشیدی باقی مانده در اتمسفر و خروج انرژی خورشیدی از جو) است. گازهای گلخانه ای تعیین می کنند که چه مقدار گرما در جو زمین حفظ می شود. در مناطق قطبی در عرض های جغرافیایی بالا، اثر albedo (یعنی بازتاب نور خورشید به فضا بدون تبدیل شدن به گرما) برای کل تعادل انرژی مهم تر است (نسبت به ذخیره کربن اتمسفر). از این رو، هدف کلی کاهش سرعت تغییرات اقلیمی نیازمند یک رویکرد کل نگر است.
***
منابع:
- کینان، تی اف، و همکاران. محدودیت در رشد تاریخی در فتوسنتز جهانی به دلیل افزایش CO2 نات صعود چانگ. 13، 1376–1381 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2
- آزمایشگاه برکلی اخبار – گیاهان برای ما زمان می خرند تا تغییرات آب و هوایی را کند کنیم – اما برای متوقف کردن آن کافی نیست. موجود در https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/
- ناسا دی اکسید کربن. موجود در https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/
- باستین، ژان فرانسوا و همکاران 2019. پتانسیل جهانی بازسازی درخت. علم. 5 جولای 2019. ج 365، ش 6448 ص 76-79. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax0848
- Chazdon R. و Brancalion P.، 2019. احیای جنگل ها به عنوان وسیله ای برای بسیاری از اهداف. علم. 5 Jul 2019 ج 365، شماره 6448 ص 24-25. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9539
- Limpens، J.، Fijen، TPM، Keizer، I. و همکاران. درختچه ها و منجمد دائمی تخریب شده راه را برای استقرار درختان در تورب های زیرزمینی هموار می کنند. Ecosystems 24, 370-383 (2021). https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6
- کریستنسن، جی.آ.، باربرو-پالاسیوس، ال.، باریو، آی سی و همکاران. کاشت درخت هیچ راه حل اقلیمی در عرض های جغرافیایی بالا شمالی نیست. نات Geosci. 17، 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4
***