Когда речь заходит о важных экосистемах, тропические леса стоят на первом месте. В конце концов, половина углерода, хранящегося во всей земной растительности, содержится в этих экосистемах. Вырубка лесов имеет соответственно фатальный эффект. По оценкам ученых, при этом ежегодно высвобождается 1000 миллионов тонн углерода, который в виде парниковых газов приводит к повышению глобальной температуры. Однако это еще не все, говорится в новом исследовании, проведенном Центром экологических исследований им. Гельмгольца (UFZ) и Мэрилендским университетом. Группа ученых обнаружила, что фрагментация ранее прилегающих участков леса приводит к увеличению выбросов углерода еще на треть. Исследователи подчеркивают в научном журнале Nature Communications, что этот ранее игнорируемый эффект следует учитывать в будущих отчетах IPCC (Межправительственной группы экспертов по изменению климата).
Миля за милей непроходимой зелени. Когда исследователи путешествовали по влажным тропическим лесам Южной Америки, Азии или Африки в прошлые века, просто продвижение вперед было проблемой само по себе. Реки часто были единственным транспортным сообщением, о дорогах во многих местах не могло быть и речи. Были также огромные области, где люди еще не оставили своего следа: ни поселений, ни сельскохозяйственных угодий, ни вырубки лесов, ни плантаций на мили вокруг.
С тех пор картина изменилась. Человеческая деятельность прорубила поляны и тропы через когда-то сплошные тропические леса. Но насколько далеко зашла эта фрагментация? И каковы последствия для углеродного цикла и, следовательно, для глобального климата? Этими вопросами занималась группа под руководством исследователей УФЗ проф. Андреас Хут и доктор Рико Фишер в новом исследовании Альянса Гельмгольца «Дистанционное зондирование и динамика системы Земли».
«Мы давно знаем, что не только полная потеря тропических лесов может усугубить изменение климата», - объясняет Андреас Хут. Фрагментация большей площади леса на несколько меньших также влияет на углеродный баланс. Исследователи из США исследовали этот эффект в конце 1990-х годов в крупномасштабном эксперименте на лесных землях в окрестностях бразильского города Манаус. Они установили, что местоположение является решающим фактором в продолжительности жизни деревьев в этой области: в то время как около двух процентов всех деревьев в глубине нетронутого тропического леса умирают каждый год, эта цифра примерно удваивается для деревьев на краю.
Это связано с тем, что растительность на окраинах подвержена неблагоприятному микроклимату: прямое солнечное излучение, более высокая скорость ветра и более низкая влажность воздуха приводят к тому, что эти участки быстрее высыхают даже во влажную погоду. тропики.«Больше всего от этого страдают большие деревья, потому что они зависят от хорошего водоснабжения», - объясняет Андреас Хут. Как правило, это негативное воздействие распространяется на несколько сотен метров вглубь леса.
Это означает, что большее количество углерода высвобождается (в виде парникового газа двуокиси углерода) из этих областей, чем из нетронутой внутренней части леса. Это связано с тем, что, во-первых, микроорганизмы, которые разлагают мертвые деревья, производят большое количество CO2, а во-вторых, остается меньше растительности, которая может удалять парниковый газ из воздуха, улавливая углерод в листьях, стволах и корнях как часть его цикл роста.
Но сколько углерода выделяется на окраинах тропических лесов по всему миру? Действительно ли он играет роль в круговороте углерода и, следовательно, в развитии климата?
«Чтобы выяснить это, мы объединили результаты экспериментов с лесными угодьями с данными дистанционного зондирования и моделирования леса», - говорит Рико Фишер. Решающим вопросом в этом отношении было то, сколько дополнительных лесных опушек создал человек. Исследователи исследовали этот вопрос уже однажды в более раннем исследовании, касающемся Южной Америки, но на этот раз идея заключалась в том, чтобы обратиться к тропическим лесам по всему миру.
Обзор таких огромных территорий можно получить только с помощью спутниковых снимков. Ученые уже использовали их для подготовки карт с высоким разрешением в 30 метров, которых достаточно, чтобы показать лесной покров всех тропиков. На этих картах можно точно подсчитать, сколько фрагментов леса в каждом регионе. И можно измерить, какого они размера и какой длины их края.
Однако вручную это заняло бы слишком много времени. «Мы также не смогли развернуть обычные компьютерные программы, предназначенные для анализа ландшафтов», - сообщает Андреас Хут. Они были просто поражены огромным количеством данных. «Мы долго бились над этим вопросом, - вспоминает исследователь. В конце концов, у него и его коллег не было другого выбора, кроме как разработать собственное программное обеспечение, способное исследовать лесные фрагменты в тропиках.
Когда программа, наконец, заработала после 18 месяцев работы, она дала впечатляющие результаты уже через несколько часов. Согласно этим выводам, 19 процентов всех тропических лесов мира сейчас находятся не более чем в ста метрах от опушки леса. «Такой серьезный уровень фрагментации явно связан с деятельностью человека», - говорит Рико Фишер. Это выяснилось, когда исследователи объединили свои карты лесного покрова с другими картами, изображающими различные типы растительности. Это позволило различать естественные переходы, например, между лесом и саванной, и искусственные переходы, например, между лесом и сельскохозяйственными полями. Соответственно, с глобальной точки зрения, люди несут ответственность за 84 процента общего объема фрагментации тропических лесов, хотя картина немного меняется от континента к континенту.«Это связано с историческим использованием», - объясняет Андреас Хут. Например, особенно большие площади лесов превращаются в сельскохозяйственные угодья в Южной Америке. Напротив, в лесах Юго-Восточной Азии и Африки растет больше видов деревьев, которые сами представляют экономический интерес, а это означает, что вырубка лесов в этих районах особенно вредна. Однако различные типы использования приводят к различным моделям фрагментации. Например, Южная Америка имеет не только самую большую площадь, покрытую тропическими лесами, но, соответственно, и самые большие краевые области. Однако доля окраин в общей площади лесов особенно велика в Африке.
Тропические леса Земли к настоящему времени разбиты примерно на 50 миллионов фрагментов. И каждый из них был обследован новым специальным программным обеспечением. Выяснилось, что общая протяженность опушек тропических лесов сейчас составляет почти 50 миллионов километров - это примерно треть расстояния между Землей и Солнцем.
Используя полевые данные и компьютерные модели, можно было рассчитать объем выбросов углерода вдоль этих границ леса. Согласно этим расчетам, фрагментация тропических лесов приводит к ежегодному выбросу примерно 0,34 гигатонны дополнительного углерода. Чтобы иметь возможность точно оценить это количество, следует знать, что вырубка тропических лесов приводит к выбросам углерода в размере около одной гигатонны (1000 миллионов тонн) каждый год. Таким образом, фрагментация оставшихся лесов увеличивает это количество примерно на треть.
«Поэтому фрагментация играет важную роль в глобальном углеродном цикле», - резюмирует Андреас Хут. «Несмотря на этот факт, на сегодняшний день этот эффект вообще не принимался во внимание в отчетах МГЭИК». Исследователи надеются, что это изменится в будущем. Оказывается, что при работе с тропическими лесами требуется еще большая осторожность, чем предполагалось ранее. Чтобы добиться эффективной защиты климата, необходимо прекратить рубить леса на все более мелкие фрагменты. Одного лишь предотвращения вырубки лесов недостаточно.