Növények nélkül a Föld milliárd tonna széndioxid alatt főzne

A Föld levélzöldjeinek fokozott növekedése a 20. század folyamán jelentősen lelassította a bolygó vörös forróságba való átmenetét - derül ki az első tanulmányból, amely meghatározta, hogy a növények milyen mértékben akadályozták meg az éghajlatváltozást az ipar előtti idők óta. A Princetoni Egyetemen dolgozó kutatók azt találták, hogy a szárazföldi ökoszisztémák hűvösebbnek tartották a bolygót, több milliárd tonna szén felszívásával, különösen az elmúlt 60 évben.

A bolygó szárazföldi szén-dioxid-elnyelője - vagyis szén-tároló kapacitása - a 20. század közepe óta 186–192 milliárd tonna szenet tartott távol a légkörből - számoltak be a kutatók a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában. Az 1860-as évektől az 1950-es évekig az erdőirtás és a fakitermelés miatt az emberek földhasználata a légkörbe kerülő szén jelentős forrása volt. Az 1950-es évek után azonban az emberek másképp kezdték használni a földterületet, például az erdők helyreállításával és a mezőgazdaság alkalmazásával, amely ugyan nagyobb léptékű, de nagyobb a hozam. Ugyanakkor az ipar és az autóipar továbbra is folyamatosan kibocsátott szén-dioxidot, ami hozzájárult a botanikai fellendüléshez. Habár üvegházhatású gáz és szennyező anyag, a szén-dioxid szintén növényi tápanyag.

növények

A Princetoni Egyetemen dolgozó kutatók azt találták, hogy a Föld szárazföldi ökoszisztémái a 20. század közepe óta 186–192 milliárd tonna szenet emésztettek fel, ami jelentősen visszatartotta a globális hőmérsékletet és a légköri szénszintet. A tanulmány elsőként határozza meg, hogy az üzemek milyen mértékben akadályozták meg az éghajlatváltozást az ipar előtti idők óta.

Ha a Föld földi ökoszisztémái szénforrás maradtak volna, ehelyett 65-82 milliárd tonna szenet termeltek volna azon szén mellett, amelyet nem szívott volna fel - állapították meg a kutatók. Ez azt jelenti, hogy jelenleg összesen 251-274 milliárd további tonna szén lenne a légkörben. Ez a sok szén a légkör jelenlegi szén-dioxid-koncentrációját 485 millió ppm-re (ppm) emelte volna, jelentik a kutatók - jóval túllépve a tudományosan elfogadott 450 (ppm) küszöböt, amelynél a Föld éghajlata drasztikusan és visszafordíthatatlanul megváltozhat. A jelenlegi koncentráció 400 ppm.

Ezek a "szén-dioxid-megtakarítások" a jelenlegi globális hőmérsékletet jelentik, amely egyharmad Celsius-fokkal (vagy fél Fahrenheit-fokkal) hűvösebb, ami jelentős ugrás lett volna - jelentették a kutatók. A bolygó az 1900-as évek eleje óta csak 0,74 Celsius-fokkal (1,3 Fahrenheit-fok) melegedett fel, és az a pont, amikor a tudósok a globális hőmérsékletet veszedelmesen magasra számolják, csupán 2 Celsius-fokkal (3,6 Fahrenheit-fok) több, mint az iparosodás előtti szint.

A tanulmány a legátfogóbb áttekintés a földi ökoszisztémák történelmi szerepéről a légköri szén szabályozásában - magyarázta Elena Shevliakova, az első szerző, a Princetoni Ökológiai és Evolúciós Biológia Tanszék vezető klímamodellezője. Korábbi kutatások arra összpontosítottak, hogy a növények miként tudják a jövőben ellensúlyozni a szenet, de figyelmen kívül hagyták a növényzet múltbeli fokozott felvételének fontosságát - mondta.

Ez a videó megmutatja, hogy a föld milyen mértékben működött szénforrásként a légkörben (barna területek), vagy szén-dioxid-elnyelőként (zöld területek), amelyek 1868 és 2000 között felszívták a légkört a szénből. Minél sötétebb a szín, nagyobb mennyiségű szén keletkezik vagy felszívódik egy területen. Az 1950-es és 1960-as években a föld nagyrészt szénforrásról vált át elsősorban szénelnyelő szerepére. A kutatók azt találták, hogy a földi ökoszisztémák továbbra is szénforrásként működnek, és jelenleg 251-274 milliárd további tonna szén lesz a légkörben. (Videó: Sergey Malyshev, Ökológia és Evolúciós Biológia Tanszék)

"Az emberek mindig azt mondják, hogy tudjuk, hogy a szénelnyelők fontosak az éghajlat szempontjából" - mondta Shevliakova. "Valójában először van egy számunk, és elmondhatjuk, mit jelent számunkra ez a mosogató a szén-dioxid-megtakarítás szempontjából."

"A földhasználatból eredő szén-dioxid-kibocsátás változását gondosan át kell gondolni. A közelmúltig a legtöbb tanulmány csak a fosszilis üzemanyagok és a földhasználat kibocsátását venné át egyszerű modellekből, csatlakoztatná őket, és nem mérlegelné, hogy a kezelt területek, például a talaj helyreállítása az erdők felveszik a szenet "- mondta. "Ez nem csak az éghajlat - hanem az emberek. A szárazföldön az emberek a szárazföldi szén változásának fő mozgatórugói. Nem csak a szénből nyerik ki a földet, hanem megváltoztatják a föld képességét a szén felvételére."

Scott Saleska, az Arizonai Egyetem ökológia és evolúciós biológia egyetemi docense, aki a növényzet és az éghajlat kölcsönhatásait tanulmányozza, elmondta, hogy a kutatók potenciálisan meggyőző érvet adnak az erdők folyamatos helyreállítása és megőrzése mellett a növényzet "éghajlati hatásának" meghatározásával. Saleska ismeri a kutatást, de nem volt benne szerepe.

"Úgy gondolom, hogy ez kihat azokra a politikákra, amelyek megpróbálják értékelni az erdő helyreállításakor vagy megőrzésénél megtakarított széndioxidot" - mondta Saleska. "Ezt a modellezési megközelítést fel lehet használni a nagy erdős területek megőrzésének teljes" éghajlati hatásának "kimutatására, míg a legtöbb jelenlegi megközelítés csak a" szén hatását "számolja. Az ilyen munka segíthet az erdőmegőrzési programokban, hogy pontosabban vegyék figyelembe az erdőmegőrzéssel kapcsolatos politikai intézkedések éghajlati hatásait.

Bár a kutatók a szén-dioxid-megtermékenyítés erős történelmi hatását látták a szén-abszorpcióban, ennek a cserének vannak határai - mondta Saleska. Ha a szén-dioxid szintje a légkörben tovább emelkedik, akkor több növényzetre lenne szükség a szénelnyelő méretének fenntartásához. Shevliakova és munkatársai arról számoltak be.

"Bizonyára van bizonyos korlát, hogy a szén-dioxid növelése mennyi ideig folytathatja a szén-dioxidot elnyelő növények növekedését" - mondta Saleska. "A szén-dioxid a növények számára táplálék, és ha több ételt teszünk ki, arra ösztönözzük őket, hogy többet" egyenek ". Ugyanakkor, csakúgy, mint az emberek, végül is megtelnek, és ha több ételt teszünk ki, nem ösztönöz több étkezést."

1862-2005 között az emberi befolyás elterjedt a földön (fehér területek, a cián területek zavartalan földet jeleznek), de a 20. század közepén az emberek jelentősen megváltoztatták a földhasználat módját. Az emberek egyre inkább helyreállították az erdőket és átvették a mezőgazdaságot, amely ugyan nagyobb léptékű, de magasabb a hozam - állapították meg a kutatók. Sok fehér terület korrelál a fenti animáción feltüntetett zöld, szénelnyelő területekkel. Amint az emberi földhasználat megváltozott, az ipar és az autók továbbra is folyamatosan kibocsátották a szén-dioxidot, ami hozzájárult a botanikai fellendüléshez, amely tovább távolította el a szenet a légkörből. Habár üvegházhatású gáz és szennyező anyag, a szén-dioxid szintén növényi tápanyag. (Videó: Sergey Malyshev, Ökológia és Evolúciós Biológia Tanszék)

A kutatók az Országos Óceáni és Légköri Adminisztráció Geofizikai Folyadék- és Dinamikai Laboratóriuma (GFDL) által kidolgozott átfogó Földrendszer-modellt (ESM2G), az éghajlat-szén ciklus modellt használták annak szimulálására, hogy a szén és az éghajlat kölcsönhatásba lépnek-e a növényzet, a talaj és a tengeri ökoszisztémák között. 1861 és 2005. A GFDL modell az éghajlat és a légköri szén-dioxid-koncentrációk változását jósolta a fosszilis tüzelőanyagok szén-dioxid-kibocsátása alapján. A modell egyedülálló módon megjósolta az 1700 és 2005 között bekövetkezett földhasználati változások - például az erdőirtás, a fakitermelés és az újratelepülés - kibocsátását is.

"Hacsak nem igazán érted a földhasználati folyamatokat, nagyon nehéz megmondani, mit fog tenni a rendszer egésze" - mondta Shevliakova, aki Stephen Pacalával, a Princetoni Frederick D. Petrie ökológia és evolúciós biológia professzorával dolgozott együtt, és a Princetoni Környezetvédelmi Intézet (PEI) igazgatója; Sergey Malyshev, a Princeton ökológiájának és evolúciós biológiájának szakmai szakembere; Ronald Stouffer és John Krasting, a GFDL fizikusai; és George Hurtt, a Marylandi Egyetem földrajzi tudományok professzora.

"Az 1940-es és 1950-es évek után, ha megnézzük a földhasználat megváltoztatásának pályáját, a mezőgazdaság és a legelők terjeszkedése lelassult" - mondta Sevliakova. "Ha az extenzív mezőgazdaságból az intenzív mezőgazdaságba megy, akkor az élelmiszer-termelés iparosodik, így az emberek több műtrágyát használnak, ahelyett, hogy több erdőt vágnának ki. A globális erdőirtás csökkenése és a növényzet fokozott növekedése a szén-dioxid gyors növekedése miatt megváltoztatta a földet szénforrásból szénnyelőbe. "

A tudósok számára a modell jelentősen hozzájárul a földi szénelnyelő megértéséhez - mondta Saleska. A tudósok csak körülbelül két évtizeddel ezelőtt tárták fel a szárazföldi szénelnyelőt, míg a klímaváltozás és a növényzet növekedésének hatásait egyesíteni képes modellek csak alig több mint 10 éve léteznek - mondta Saleska. Tennivaló van az éghajlati modellek finomítása érdekében, és a Princeton által vezetett kutatás új lehetőségeket nyit meg, miközben bizalmat kölcsönöz a jövőbeni éghajlat-előrejelzéseknek is - mondta Saleska.

"Ennek a tanulmánynak egyedülálló értéke, hogy szimulálja a múltat, amelyre a jövővel ellentétben vannak megfigyeléseink" - mondta Saleska. "Az éghajlattal és a szén-dioxiddal kapcsolatos korábbi megfigyelések tesztet nyújtanak arról, mennyire jó volt a modellszimuláció. Ha a múltra nézve igaz, akkor nagyobb bizalommal kell lennünk a jövő megjóslásában."