Kolik lesů může bojovat proti změně klimatu?

Stromy mají schopnost zpomalit globální oteplování, ale přibývající důkazy naznačují, že lesy nemusí být vždy zachránci klimatu.

Pokud jde o boj proti globálnímu oteplování, stromy se objevily jako jedna z nejpopulárnějších zbraní. Vzhledem k tomu, že země dosahují jen malého pokroku v řízení svých emisí uhlíku, mnoho vlád a obhájců pokročilo v plánu zasadit obrovské množství stromů, které pohlcují oxid uhličitý z atmosféry, ve snaze zpomalit změnu klimatu. Ale objevující se výzkum naznačuje, že stromy nemusí vždy pomoci jako jediná naděje.

Lesní projekty získaly velkou podporu z Pařížské dohody o klimatu v roce 2015, která poprvé kvantifikovala úsilí všech zemí vyrovnat své emise uhlíku z fosilních paliv a jiných zdrojů výsadbou nebo ochranou lesů.

Cílem Číny je pěstovat stromy na ploše až čtyřikrát větší než Spojené království.
Kalifornie umožňuje vlastníkům lesů prodávat úvěry společnostem s emisemi CO 2 a další státy USA zvažují podobné programy, které by mohly motivovat projekty, které zakládají nové lesy a chrání stávající lesy.
Evropská unie směřuje k tomu, aby zemím umožnila zahrnout do svých plánů boje proti změně klimatu lesní výsadbu; některé země v bloku také přislíbily miliardy dolarů na programy tropického lesa.

Mnoho vědců je ideou rozšiřování lesů nadšeno, ale jiní varují, abychom byli opatrní.

Tito vědci tvrdí, že lesy mají mnohem složitější a nejistější dopady na klima, než uznávají tvůrci politik, environmentalisté a dokonce i někteří vědci.

Ačkoli stromy chladí planetu tím, že odsávají CO2 z atmosféry prostřednictvím fotosyntézy, ony samotné také vylučují komplexní směs sloučenin, z nichž některé přispívají k ohřívání planety. Tmavé listy stromů mohou také zvyšovat teplotu klimatu absorbováním slunečního světla.

Několik analýz v posledních několika letech naznačuje, že tyto oteplovací účinky lesů by mohly částečně nebo úplně kompenzovat jejich chladicí schopnost.

Tyto obavy vyvolaly intenzivní debatu mezi vědci o tom, jaké mají lesy v různých regionech oteplovací nebo chladicí účinky.

Nikdo nepopírá, že stromy jsou dobré pro životní prostředí;

lesy koneckonců poskytují řadu benefitů a skrývají velkou část biologické rozmanitosti na naší planetě. Žádní vědci nenavrhují omezování stávajících lesů ani omezování úsilí v boji proti odlesňování. Ale jak vlády, tak korporace a neziskové organizace vytvářejí stále ambicióznější programy ke zpomalení změny klimatu, někteří vědci varují před spoléháním na lesy jako řešením globálního oteplování, dokud nebudou odhaleny všechny účinky lesa na klima. Výzkumní pracovníci jsou zapojeni do kampaní zaměřených na sběr dat pomocí letadel, satelitů a věží v lesích, aby pomocí nich mohli prozkoumat celou řadu chemických látek, které stromy emitují.

Současně se někteří vědci obávají publikování výsledků výzkumů, které zpochybňují myšlenku, že lesy napomáhají ochlazování planety. Jednomu vědci bylo dokonce vyhrožováno smrtí poté, co napsal komentář, který argumentoval proti výsadbě stromů v boji proti změně klimatu.

Tyto otázky se množí, pokud do debaty vstupuje více vědců. Současně s narůstajícími varováními o změně klimatu – a potenciálem obrovské částky peněz na výsadbu lesů – bylo naléhavě nutné vypracovat studii, jakým způsobem stromy ovlivňují klima. „Lidé chtějí odpověď; chtějí být schopni říci: „to je to, co bychom měli dělat“, “říká Gordon Bonan, geovědec Národního centra pro výzkum atmosféry v Boulderu, Colorado. Pokud jde o lesy a jejich schopnost ochladit klima, říká: „existuje mnoho nesprávností nebo nepřiměřených závěrů.“

Absorbent CO2

Pokud by programy výsadby stromů fungovaly tak, jak bylo deklarováno, mohly by světu získat drahocenný čas, za který by bylo možné snížit závislost na fosilních palivech a nahradit je čistějšími zdroji energie. Jedna široce citovaná studie z roku 2017 odhaduje, že lesy a jiné ekosystémy by mohly poskytnout více než jednu třetinu celkového snížení CO2 potřebného k růstu teploty pod 2 ° C do roku 2030.

Ačkoli se analýza opírá o velké předpoklady, jako je dostupnost mechanismů financování a politická vůle, její autoři tvrdí, že lesy mohou být důležitým mezníkem, zatímco svět řeší hlavní zdroj emisí uhlíku, spalování fosilních paliv. „Je to lano, který nám příroda hází,“ říká Peter Ellis, vědec z The Nature Conservancy v Arlingtonu ve Virginii a jeden z autorů článku.

První zmínka o tom, že rostliny nasávají CO2 ze vzduchu, se datuje do 80. let 18. století, kdy švýcarský pastor Jean Senebier pěstoval rostliny za různých experimentálních podmínek. O více než dvě století později se Senebierovy poznatky staly klíčovou součástí plánů boje proti hromadění CO2 v atmosféře.

Důvodem je to, že stromy mohou uzamknout uhlík ve dřevě a kořenech po celá desetiletí nebo dokonce století.

Smlouva o klimatu z roku 1997 známá jako Kjótský protokol umožnila bohatým zemím kvantifikovat ukládání CO2 v lesích za účelem dosahování cílů ke snižování emisí skleníkových plynů. V praxi tak učinilo jen málo zemí zejména kvůli nevhodným účetním mechanismům dohody a dalším faktorům.

Pozdější jednání stanovila rámec umožňující bohatým zemím platit chudším tropickým zemím, aby snížily emise z odlesňování. Rámec byl formalizován na základě Pařížské dohody z roku 2015, která vyžadovala, aby se země zavázaly snížit emise skleníkových plynů (Nature, 2018); přičemž více než 50 zemí se zavázalo navýšit lesní plochu nebo chránit stávající lesy (viz „Kde jsou stromy?“).

Takováto schémata vyžadovala přesné údaje o tom, kolik uhlíku je v lesích vázáno. V posledních několika desetiletích se vědci snažili vytvořit národní odhady ztráty uhlíku a zisku z vegetace studiem polních pozemků a satelitních dat. V roce 2011 mezinárodní skupina vedená vědci z Forest Service Ministerstva zemědělství USA dospěla k závěru, že lesy po celém světě jsou velkým absorbentem uhlíku, který díky fotosyntéze a produkci dřeva odebírá ze vzduchu více uhlíku, než se uvolňuje dýcháním a rozkladem.

To však neznamená, že všechny lesy chladí planetu.

Vědci věděli po celá desetiletí, že listy stromů absorbují více slunečního světla než jiné typy krajinného pokryvu, jako jsou pole nebo holá půda. Lesy způsobují, že se méně slunečního záření odráží zpět do vesmíru. Tento efekt je zvláště výrazný ve vyšších zeměpisných šířkách a v horských nebo suchých oblastech, kde pomalu rostoucí jehličnaté stromy s tmavými listy pokrývají světlou zemi nebo sníh, který by jinak odrážel sluneční světlo. Většina vědců však souhlasí s tím, že tropické lesy jsou jasnými chladiči klimatu: stromy zde rostou relativně rychle a přenášejí obrovské množství vody, která vytváří mraky, což jsou dva efekty, které pomáhají ochladit klima.

Novější studie se rozdělily tak, aby zahrnovaly i další způsoby, jak mohou lesy ovlivňovat klima. Jak stromy žijí, rostou a umírají. Vědci se dozvěděli, že stromy neustále konverzují se vzduchem, vyměňují si s ním uhlík, vodu, světlo a matoucí řadu chemických látek, které mohou ovlivňovat klima.

Atmosférická chemička Nadine Unger, poté na Yale University v New Haven, Connecticut, provedla jednu z prvních globálních studií zkoumajících jednu část této výměny: vliv těkavých organických sloučenin nebo VOC, emitovaných stromy. Patří mezi ně isopren, malý uhlovodík, který může ohřívat planetu několika způsoby. Může reagovat s oxidy dusíku ve vzduchu a vytvářet ozon – výrazný plyn pro oteplování klimatu, když sídlí ve spodní atmosféře. Isopren může také prodloužit životnost atmosférického metanu – dalšího skleníkového plynu. Izopren však může mít také vliv na chlazení tím, že pomáhá vytvářet aerosolové částice, které blokují přicházející sluneční světlo.

Unger modeloval odhad účinků chemických emisí z lesů. Jeho výsledky naznačují, že přeměna lesů na zemědělskou půdu v průběhu průmyslové éry by mohla mít na klimatické změny velký dopad. Odlesnění uvolnilo uhlík uložený ve stromech, ale zvýšilo odraz slunečního záření od Země (což vedlo k ochlazení) a snížilo emise VOC, které se mohou ochladit i zahřát.

Jako hypotézu Unger tvrdí, že zalesňování bude mít také nejisté klimatické účinky. Stromy v tropických a mírných pásmech emitují obrovské množství isoprenu, které se ve většině lesnických schémat nezohledňuje. Borealské lesy s vyšší šířkou emitují většinou terpeny, které pomáhají ochladit podnebí tím, že vytvářejí aerosoly, které mohou blokovat sluneční světlo a podporují tvorbu částic mraků – ačkoli Unger se nepokusil kvantifikovat tento efekt zakalení mraků. Uznal, že jeho studie byla prvním krokem, a vyzval ke zvýšenému sledování lesních chemických látek a jejich atmosférických interakcí.

Svoje stanovisko pak napsal v The New York Times s názvem „Zachraňtě planetu, nezasazujte stromy“, kde tvrdil, že panuje velká nejistoty ohledně toho, do jaké míry lesy chladí nebo zahřívají klima. Článek, a zejména titulek (který Unger nenapsal), spustil tsunami stížností od výzkumných pracovníků, kteří tuto hypotézu zpochybnili a uvedli, že takto podkopává mnohaletý výzkum. Skupina 30 vědců z oblasti lesnictví napsala odpověď na environmentální zpravodajskou webovou stránku Mongabay a řekla: „Rozhodně nesouhlasíme se základním poselstvím profesora Ungera.“

Unger říká, že mu bylo vyhrožováno smrtí, a že s ní někteří kolegové přestali mluvit. Někteří vědci se však shodli na tom, že je důležité podívat se na dopady lesních VOC. Následující studie podpořily i popřely Ungerovu analýzu z roku 2014. Tým vedený Dominickem Spracklenem a Catherine Scottovou, atmosférickými chemiky na University of Leeds ve Velké Británii, prováděli výzkum, který zahrnoval, jak mohou aerosoly z lesů vytvářet mraky, které odrážejí sluneční světlo. Došli k závěru, že čistým účinkem VOC z lesů je ochlazení globálního klimatu.

Unger zase zpochybňuje některé předpoklady Scotta a Spracklena. Unger, který je nyní na univerzitě v Exeteru ve Velké Británii a ve Spracklenu, diskutuje o společném experimentálním návrhu, aby se pokusil vyřešit rozdíly v jejich výzkumech.

Spolu s dalšími vědci tvrdí, že takové studie jsou omezeny řídkými soubory údajů o lesních emisích. „Podle mého názoru stále ještě nevíme dost“, abychom řekli, jaký účinek mají lesní VOC, říká Alex Guenther, vědec z atmosféry na Kalifornské univerzitě v Irvine.

Nejnovější výzkumy se hromadí a problematika se stává čím dál tím složitější. Ekoložka Sunitha Pangala na univerzitě v Lancasteru ve Velké Británii strávila velkou část let 2013 a 2014 v amazonském deštném pralese, kde kolem kmenů více než 2 300 stromů umístila komory na měření plynu. „To, co nás opravdu překvapilo, byla velikost, ve které tyto stromy emitují metan,“ říká Pangala. Ona a Vincent Gauci z Open University v Milton Keynes ve Velké Británii a jejich kolegové v roce 2017 uvedli, že stromy představují přibližně polovinu celkových emisí metanu Amazonie. Vědci dříve předpokládali, že metan unikl do vzduchu přímo z půdy, kde je produkován mikroby. Nová práce naznačuje, že stromy by mohly být dalším potrubím pro tento mikrobiální metan, což potenciálně vysvětluje, proč bylo nad tropickými mokřinami detekováno více metanu, než bylo naměřeno pouze z půdy.

Ve studii, která byla poprvé zveřejněna loni v říjnu, přidali Gauci a další kolegové další zněpokojující fakta, když našli metan a oxid dusný, také skleníkový plyn, unikající ze stromů v horských lesích.

Globální význam těchto zjištění je stále nejasný. Pangala i Gauci odhadují, že chladicí účinek stromů, které pohlcují uhlík, výrazně předčí oteplování způsobené emisemi metanu a oxidu dusného ze stromů. Ale Kristofer Covey, environmentální vědec na Skidmore College v Saratoga Springs v New Yorku, zjistil, že metan uniká z mokřadních stromů v mírných lesích, a tvrdí, že takové emise by na některých místech mohly snížit přínos stromů pro klima více než si vědci a environmentalisté uvědomují. „To je opravdu bolestivá zpráva,“ říká.

Nedávná exploze výsledků podtrhuje potřebu komplexního zhodnocení dopadů lesů na klima, říká Unger. „Pokud chápeme, že tropické stromy odstraňují oxid uhličitý z atmosféry, musíme také akceptovat, že do atmosféry dávají metan a VOC.“

Měření

Vědci, kteří bojují za lesy, říkají, že ačkoli je stále potřeba provádět další výzkum, stávající výsledky jsou dostatečně průkazné, aby byly lesy využívány v boji proti změně klimatu, a to zejména s ohledem na naléhavost problému. „Nemůžeme si nutně dovolit zdržet se těchto věcí;“ musíme začít podnikat nějaké kroky, “říká Jason Funk, environmentální vědec v Chicagu v Illinois, který pracoval jako poradce Pařížské dohody.

Vědci se nyní obracejí k sofistikovaným počítačovým modelům a používají větší a komplexnější soubory dat, aby přesně popsali, jak lesy na různých místech planety působí na klima. Loni v říjnu vytvořil tým vedený ekologem Sebastiaan Luyssaertem na Svobodné univerzitě v Amsterdamu řadu evropských scénářů působení lesů. Výzkumníci došli k závěru, že žádný ze scénářů by nepřinesl významný dopad na globální klima, protože účinky ztmavnutí povrchu a změn oblačnosti z lesních přírůstků by zhruba eliminovaly jejich výhody ukládání uhlíku.

Aby odhadl dopad výsadby lesů na klima v různých částech Spojených států, ekolog Christopher Williams z Clark University ve Worcesteru v Massachusetts kombinoval globální satelitní data shromážděná za více než deset let s údaji o sekvestraci uhlíku. V předběžných výsledků zjistil, že přírůstek stromů na západním pobřeží USA a v oblastech východně od řeky Mississippi má pozitivní dopad. Ale snížení odrazu slunečního záření činí výsadbu lesů ve Skalistých horách a jihozápadních Spojených státech ve většině případů špatným řešením pro klima, protože jehličnany, které v těchto regionech prosperují, jsou tmavé a absorbují více slunečního světla než půda nebo sníh. Doufá, že se tento výzkum promění ve standardizovanou metodologii, kterou mohou lesní manažeři použít k posouzení dopadu projektů zaměřených na klima.

Získání projektantů k přijetí takových metod by však mohlo být náročné. Williams zjistil, že někteří odolávají hypotéze sníženého odrazu slunečního záření, včetně zástupců společností, kteří doufají, že budou prodávat uhlíkové kredity pro lesní projekty. „Dokonce i jiní vědci někdy nevěří v velikost tohoto efektu nebo dokonce jeho existenci,“ říká.

„Slyšel jsem, jak vědci říkají, že pokud zjistí, že ztráta lesa ochladila planetu, nezveřejní ji.“

Více údajů o dopadech lesů na klima by mohlo vycházet z dlouhodobých studií, které sledují plyny a chemikálie, které stromy emitují a absorbují. Vědci používají v Amazonii 325 metrů vysokou věž k monitorování toků uhlíku, vody a jiných chemických toků na zhruba 100 čtverečních kilometrech neporušeného deštného pralesa severovýchodně od Manausu v Brazílii.

Podobná věž je také na Sibiři. Ve výšce 304 metrů měří observatoř Zotino Tall Tower plyny a aerosoly nad tajgou ve střední Sibiři.

Týmy postavily také menší výzkumné věže, aby shromažďovaly podobné vzorky na stovkách míst po celém světě uprostřed různých typů lesů; například v Norsku bude brzy první věž, která začne se sběrem těchto dat. Mnoho důležitých oblastí však dosud nebylo pokryto. Dva nástroje NASA uvedené na trh v minulém roce – globální vyšetřování dynamiky ekosystémů a družice Ice-Cloud a Land Elevation Satellite-2 – by měly brzy poskytnout konzistentnější globální obraz uhlíkových úložišť lesů.

Vědci, kteří debatují o účincích lesů na klima, tyto údaje nezbytně potřebují. A dokonce i ti, kteří jsou pevně přesvědčeni, že lesní projekty mohou bojovat proti změně klimatu, vítají dodatečný přísnos komplexnějších studií. Ellis například uznává, že v analýze snížení odrazu slunečního záření tým nezohlednil emise VOC a metanu ze stromů.

„Potřebujeme hodnověrněji odpovídat za tyto další efekty a být opatrnější,“ říká Ellis. „Používáme tupý nástroj, když by bylo mnohem lepší použít ten ostrý.“