Drzewa w procesie fotosyntezy pobierają z atmosfery dwutlenek węgla i przerabiają go w węgiel organiczny kumulowany w ich biomasie: drewnie, korze i korzeniach. Dzięki umiejętności wiązania dwutlenku węgla, ekosystemy leśne przyczyniają się do redukcji stężenia tego związku w atmosferze, a ponieważ dwutlenek węgla jest głównym gazem cieplarnianym, tym samym lasy wspomagają nas w walce z niekorzystnymi zmianami klimatycznymi. Aby jak najlepiej wykorzystać zdolności lasów do pochłaniania dwutlenku węgla i łagodzenia zmian klimatycznych, musimy wiedzieć, jakie możliwości w tym zakresie mają różne drzewostany oraz jakie czynniki mogą zwiększyć, a jakie zmniejszyć te możliwości. Tym zagadnieniem zajmuje się dr Flurin Babst z Instytutu Botaniki im. W. Szafera PAN w Krakowie, laureat programu HOMING Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Kluczowym elementem polityki przeciwdziałania zmianom klimatu jest zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, pochodzącego ze spalania węgla, zawartego przede wszystkim w paliwach kopalnych. Oprócz redukcji emisji CO₂, istotne znaczenie ma także wychwytywanie tego gazu już zawartego w atmosferze. Za skuteczne, naturalne pochłaniacze dwutlenku węgla uważane są lasy, co podkreślono m.in. w porozumieniu paryskim Konferencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, podpisanym w 2015 roku przez 195 krajów. Jednym z postulatów tego porozumienia było zwiększenie efektywności procesu wiązania CO₂ przez lasy, a wiele krajów dostosowało swoje gospodarki leśne, tak aby realizować ten cel. Przykładem są powstałe w Polsce Leśne Gospodarstwa Węglowe (LGW), które ? według Lasów Państwowych ? mają w ciągu 30 najbliższych lat pochłonąć milion ton dwutlenku węgla. Żeby to osiągnąć, na co najmniej 12 tys. hektarów lasów prowadzone są dodatkowe zalesiania, wprowadzane są gatunki drzew szybko rosnących oraz drzewa drugiego piętra, a także podejmowane są działania zapobiegające uszkadzaniu powierzchni gleb.

Niepewne szacunki

Ilość dwutlenku węgla pochłoniętego przez las zależy od bardzo wielu czynników, m.in. od tego, ile węgla pochłania las w procesie fotosyntezy, ile potem z tego lokowane jest w drewnie, a ile wraca do atmosfery w procesie oddychania drzew. Istotny jest zatem stosunek dwutlenku węgla związanego podczas fotosyntezy do oddanego podczas oddychania. Uważa się, że najwięcej węgla pochłaniają drzewa w fazie wzrostu i rozwoju, czyli te tworzące drzewostany młode i intensywnie przyrastające. Drzewa stare w zasadzie nie przyrastają, co w praktyce oznacza, że wiążą niewiele węgla z atmosfery. Inne badania wskazują jednak, że młode lasy, zwłaszcza składające się z drzew tego samego gatunku, mogą emitować CO₂ więcej niż go pochłaniać, a najwięcej dwutlenku węgla wchłaniają lasy w średnim wieku, czyli ponad pięćdziesięcioletnie.

Intensywność procesów metabolicznych zachodzących w drzewach zależy jednak nie tylko od ich wieku, ale również od czynników środowiskowych, takich jak zagęszczenie, temperatura, wilgotność, dostępność składników odżywczych czy występowanie anomalii pogodowych. Zmiennych jest tak wiele, że szacowanie ilości pochłoniętego CO2 przez lasy cechuje się dużą niepewnością. Wiąże się to z ryzykiem podejmowania istotnych decyzji politycznych, dotyczących łagodzenia zmian klimatycznych, w oparciu o niepewne prognozy. Obecne szacunki dotyczące obiegu węgla w lasach bazują niemal wyłącznie na modelach matematycznych, uwzględniających teoretyczne założenia i wyliczenia. Brakuje wyników empirycznych, pochodzących z rzeczywistych pomiarów prowadzonych w różnych ekosystemach leśnych.

Dokładniejsze modele ? dokładniejsze prognozy

?Z uwagi na wspomnianą niepewność, naukowcy stanęli przed wyzwaniem opracowania rzetelnych prognoz dotyczących funkcjonowania lasów i ich wydajności w zakresie pochłaniania dwutlenku węgla. W naszym artykule opublikowanym na łamach ?Trends in Plant Science? zwracamy uwagę na niemożność zrozumienia zasad rządzących funkcjonowaniem lasów oraz udoskonalenia modeli bez postępu w zakresie pomiarów terenowych przeprowadzanych w ekosystemach leśnych. Uważamy, że kluczowe znaczenie mają precyzyjne pomiary poszczególnych procesów zachodzących w lasach, przeprowadzane w sposób umożliwiający porównywanie wyników uzyskiwanych dla  różnych środowisk? ? mówi dr Flurin Babst.

Długofalowe obserwacje i eksperymenty terenowe, z zastosowaniem nowoczesnych technik, są jednak kosztowne. Dlatego też nie wszystkie parametry poszczególnych ekosystemów mogą być mierzone. ?Konieczne jest uporządkowanie poszczególnych parametrów pomiarowych według ich istotności czyli znaczenia informacji, jakich dostarczają, a dodatkowo z uwzględnieniem kosztów przeprowadzania pomiaru. Pozwoli to opracować listę najważniejszych do wykonania pomiarów. Mamy nadzieję, że nasz artykuł stanie się punktem wyjścia do debaty naukowców i wypracowania ogólnoświatowego konsensusu w tym zakresie. Nadrzędnym celem jest pozyskiwanie rzetelnych danych obserwacyjnych prowadzących do stworzenia udoskonalonych modeli roślinności. Uzyskana wiedza będzie mogła stanowić podstawę przyszłej zrównoważonej gospodarki leśnej oraz skuteczniejszej polityki przeciwdziałania zmianom klimatycznym? ? wyjaśnia dr Flurin Babst.

Dr Flurin Babst ukończył studia magisterskie z nauk o ziemi na Uniwersytecie Bazylejskim w Szwajcarii, a następnie obronił doktorat na Uniwersytecie Johana Gutenberga w Moguncji w Niemczech, na podstawie pracy o czynnikach klimatycznych wpływających na produktywność lasów w Europie. Odbył kilkuletnie staże podoktorskie na Uniwersytecie Arizony w Tuscon w USA oraz w Szwajcarskim Federalnym Instytucie Badań Lasów, Śniegu i Krajobrazu w Zurychu.

W 2018 r. otrzymał grant w programie HOMING (konkurs 5/2018). Celem tego realizowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej programu było zachęcenie naukowców z zagranicy do przyjazdu do Polski w celu realizacji stażu podoktorskiego.

Źródło: Flurin Babst i wsp. Modeling Ambitions Outpace Observations of Forest Carbon Allocation. Trends in Plant Science 2020.

 

Przeczytaj także:

– o projekcie dra Flurina Babsta realizowanym w ramach grantu w programie HOMING

 

Program HOMING jest realizowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój, oś IV: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego, Działanie 4.4 Zwiększanie potencjału kadrowego sektora B+R.