Mit: Im więcej CO2, tym lepiej dla roślin

"Co potrzebuje roślina do wzrostu? CO2 i ciepła. Trzeba być idiotą, żeby walczyć o zielone rośliny i żeby nie było CO2 i nie było ciepła." (Janusz Korwin-Mikke)

Owszem, wzrost stężenia CO2 może być dla roślin korzystny – ale tylko lokalnie i krótkoterminowo. W dłuższej perspektywie wzrośnie powierzchnia obszarów suchych i pustynnych. Skurczą się obszary dostępne dla roślinności, i tak osłabianej przez szkodniki, niedobory wody i składników odżywczych.

Zdjęcie przedstawia fragment liścia.

Roślinność pochłania ale także emituje dwutlenek węgla. Zdjęcie: Wikipedia

Roślinność odbija światło inaczej niż skały czy piaski. Bazują na tym pomiary satelitarne, które z dużą precyzją pokazują, gdzie na Ziemi występuje bujna szata roślinna, a gdzie stepy czy pustynie. Poniższa mapa dowodzi, że „dokarmianie” roślin CO2 przynosi więcej szkody, niż pożytku – dominują na niej obszary brązowe, czyli takie, w których roślinność podupada.

Normalized Difference Vegetation Index

Rysunek 1: Zmiany mówiącego o stanie roślinności wskaźnika NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) w okresie 1982-2008. Globalne ocieplenie zmniejsza produktywność roślin. W miarę jak przybywa dwutlenku węgla, na półkuli północnej rosną wartości wskaźnika NDVI (obszary oznaczone na mapie kolorem zielonym), co oznacza zdrową i rozwijającą się pokrywę roślinną. Jednak zjawisko to nie wystarcza, by skompensować ubytek pokrywy roślinnej na półkuli południowej (obszary malejących wartości NDVI, oznaczone na mapie kolorem brązowym). Globalnie roślinności na świecie ubywa. Źródło: de Jong i in. (2012).

Jak widać, globalnie roślinności ubywa. Z czego to wynika?

  1. Rośliny, którym dostarcza się nadmierne ilości CO2, cierpią na niedobory innych składników odżywczych (np. azotu).
  2. Bujniejsze (dzięki CO2) rośliny potrzebują więcej wody. Tymczasem zmiany klimatu przynoszą susze i pustynnienie.
  3. Rośnie częstość ekstremów pogodowych. Np. gwałtowne ulewy przyczyniają się do susz (bo woda nie wsiąka w grunt, ale gwałtownymi strumieniami spływa do rzek, a potem do mórz) i do erozji gleb (bo owe strumienie unoszą ze sobą warstwę ziemi i nawozu).
  4. W miarę rozprzestrzeniania się pustyń rośliny będą migrować w stronę biegunów. Jednak zastane tam gleby niekoniecznie będą im odpowiadać.
  5. U niektórych roślin zbyt wysokie koncentracje CO2 powodują spowolnienie fotosyntezy. U innych (takich jak soja) – osłabiają mechanizmy obrony przed szkodnikami.

Aleksandra Kardaś na podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. dr hab. Jan M. Węsławski 

Skrót na podstawie wersji pełnej: Marta Śmigowska

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz wyjaśnienie pełne.

Zwiększona koncentracja CO2 w atmosferze niekoniecznie będzie dla roślin korzystna. Upały, susze i pożary oraz problemy z dostępem do innych składników odżywczych, będące konsekwencjami wzrostu ilości dwutlenku węgla w atmosferze, ograniczą wzrost roślin.

Zdjęcie przedstawia fragment liścia.
Roślinność pochłania ale także emituje dwutlenek węgla. Zdjęcie: Wikipedia

Ci, którzy wolą optymistycznie patrzeć na zmiany klimatu, podnoszą argument, że uwalniany przy spalaniu paliw kopalnych dwutlenek węgla ma dobroczynny wpływ na środowisko. To przypuszczenie opiera się na prostych i przekonujących przesłankach: skoro rośliny potrzebują CO2 aby rosnąć, to im go będzie więcej, tym lepiej. Powinniśmy spodziewać się obfitszych plonów, wyższych roślin i doskonalszych kwiatów.

Jednak filozofia „im więcej, tym lepiej” nie zawsze sprawdza się w świecie rzeczywistym. Często okazuje się, że „co za dużo, to nie zdrowo”. Jeśli lekarz zaleci nam przyjmowanie dziennie jednej tabletki lekarstwa, to nie znaczy, że zażywanie czterech wyleczy nas cztery razy szybciej, albo sprawi, że poczujemy się cztery razy lepiej. Bardziej prawdopodobne jest, że się od tego pochorujemy.

Wzrost niektórych roślin można przyśpieszać, dostarczając im w kontrolowanych szklarniowych warunkach dodatkowe porcje CO2. Sceptycy klimatyczni twierdzą, że ten sam efekt zachodzić będzie w skali globu. Takie wnioskowanie pomija fakt, że większa dostępność jednej potrzebnej roślinom substancji nie wystarczy – trzeba by zwiększyć ilość pozostałych. Zapomina się również o tym, że cieplejsza Ziemia oznaczać będzie zwiększenie powierzchni pustyń i innych suchych terenów, a więc skurczenie się obszarów nadających się pod uprawy.

Roślinom do życia nie wystarczy sam dwutlenek węgla. Pełen metabolizm wymaga wielu substancji. W zamkniętej szklarni łatwo jest rośliny podlewać, nawozić i chronić przed szkodnikami. Ale jak robić to samo pod gołym niebem i na całej planecie? Jeśli wprowadzimy do naszej diety większe ilości błonnika - i tylko błonnika - nie zrobimy się od tego zdrowsi. Analogicznie, w przypadku roślin, dodatkowe dostawy dwutlenku węgla nie wynagrodzą niedoborów innych związków i pierwiastków.

Jakie byłyby skutki wzrostu koncentracji CO2 dla rolnictwa i wzrostu roślin?

1. Jak pokazują długoterminowe eksperymenty, rośliny, którym dostarcza się nadmierne ilości CO2, zmagają się z problemem ograniczonej dostępności innych składników odżywczych. Chociaż niektóre gatunki przez krótki czas wykazują obiecujący rozkwit, to zjawiska takie jak niedobór azotu szybko tłumią te pozytywne objawy.

2. Wzmocnione dodatkowym CO2 rośliny potrzebowałyby również więcej wody, by podtrzymać swój bujny wzrost oraz by skompensować powiększone w skutek ocieplenia straty wilgoci przez parowanie.

55 milionów lat temu Ziemia przeżyła eksperyment podobny do tego, jaki przeprowadzamy dziś – w atmosferze wystąpił gwałtowny skok koncentracji CO2. Wtedy jednak dostęp do wody był łatwy, i rośliny nie musiały „martwić się” jej stratami.

Skąd weźmie ją dzisiejsza roślinność? Choć składa się w dużym stopniu za gatunków potrafiących kontrolować okresowe niedobory wody, staje przed ciężką próbą: rosnące koncentracje CO2 powodują wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi. Oznacza to powiększanie się obszarów suchych i pustynnych. Jak wykazali Choat i in. (2012), 70% gatunków roślin leśnych ma bardzo niską odporność na obniżoną dostępność wody, dlatego jej niedobory są groźne zarówno dla lasów na terenach suchych, jak i wilgotnych. W wielu miejscach opady już teraz nie są wystarczające dla utrzymania rolnictwa, a wykorzystywane przez ludność warstwy wodonośne wyczerpują się (1, 2).

Z drugiej strony, jak przewidywali klimatolodzy, w wielu rejonach obserwujemy bardziej intensywne burze z większymi opadami. Można by pomyśleć, że to zjawisko korzystne dla rolnictwa. Niestety, kiedy opady mają postać krótkich, intensywnych ulew, woda nie ma czasu wsiąknąć w ziemię. Szybko spływa do potoków, rzek i w końcu – do oceanu. Często unosząc ze sobą duże ilości ziemi i nawozów, co prowadzi do erozji gleb uprawnych z jednej strony, a rozrostu martwych stref oceanicznych z drugiej.

3. Poważnym problemem jest fakt, że w miarę rozprzestrzeniania się pustyń, inne ekosystemy - czy to tropikalne, leśne, czy trawiaste - będą przesuwać się w stronę biegunów. Niestety dostępne tam gleby niekoniecznie będą korzystne dla migrujących roślin, nawet jeśli temperatury będą odpowiednie.

4. W naturalnych ekosystemach ziemia użyźnia się sama w wyniku rozkładu martwych roślin, zwierząt i ich odchodów. We współczesnych gospodarstwach rolnych jest inaczej: do nawożenia używa się produkowanych w niezwykle energochłonnych procesach nawozów sztucznych. Potrzebna do ich produkcji energia pochodzi zwykle z węglowodorów, zwłaszcza gazu, którego pokłady w końcu ulegną wyczerpaniu. Rosnące zapotrzebowanie na takie nawozy to zwiększone zapotrzebowanie na gaz i ropę, które i tak są pożądanymi przez przemysł surowcami. W końcowym rozrachunku oznacza to wzrost cen żywności.

5. Zbyt wysokie koncentracje CO2 powodują u niektórych roślin spowolnienie fotosyntezy. Są także dowody na to, że w historii wiele gatunków roślin bardzo ucierpiało w wyniku nagłego wzrostu koncentracji dwutlenku węgla (patrz rysunek). Wzrost stężenia CO2 prowadzi też do zmniejszenia wartości odżywczej niektórych kluczowych dla naszej diety roślin, takich jak pszenica.

6. Rośliny hodowane przy zwiększonych koncentracjach CO2 i ściśle odizolowane od owadów zachowują się inaczej, niż gdy spróbujemy „karmić je” w podobny sposób w warunkach naturalnych. Na przykład, gdy na otwartym terenie zintensyfikujemy wzrost soi, powoduje to zmiany w zachodzących w roślinach procesach chemicznych. Zmiany, które czynią je bardziej wrażliwymi na szkody wyrządzane przez owady, co widać na poniższym obrazku.

Słabnięcie mechanizmów obronnych roślin

Rysunek 1: Mechanizmy obronne roślin słabną wraz ze wzrostem koncentracji dwutlenku węgla. Soja hodowana przy podwyższonych stężeniach CO2 przyciąga dużo liczniejsze stada japońskich żuków, niż rośliny hodowane przy obecnych poziomach CO2 (Science Daily;25.03.2008. Zdjęcie: Evan Delucia).

Skamieniały liść

Rysunek 2: Ponad 55 milionów lat temu Ziemia doświadczyła gwałtownego skoku koncentracji CO2 w atmosferze, który spowodował również wzrost temperatury na całej planecie. Obecnie naukowcy badający rośliny z tamtego okresu odkryli, że podwyższone temperatury mogły wpłynąć także na populacje owadów, powodując zwiększenie powodowanych przez nie szkód. Badacze są zdania, że postępujące ocieplenie może spowodować podobne, opłakane skutki dla upraw i lasów (Science Daily; 15.02.2008).

Normalized Difference Vegetation Index

Rysunek 3: Zmiany mówiącego o stanie roślinności wskaźnika NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) w okresie 1982-2008. Globalne ocieplenie zmniejsza produktywność roślin. W miarę jak przybywa dwutlenku węgla, na półkuli północnej rosną wartości wskaźnika NDVI (obszary oznaczone na mapie kolorem zielonym), co oznacza zdrową i rozwijającą się pokrywę roślinną. Jednak zjawisko to nie wystarcza, by skompensować ubytek pokrywy roślinnej na półkuli południowej (obszary malejących wartości NDVI, oznaczone na mapie kolorem brązowym). Globalnie roślinności na świecie ubywa. Źródło: de Jong i in. (2012).

7. Sytuację dodatkowo pogarsza wzrost częstotliwości występowania ekstremów pogodowych i ich coraz większa długotrwałość, co jest prawdopodobnie związane z szybkim ocieplaniem Arktyki i wynikającymi z niego blokadami cyrkulacji zachodniej (Francis 2012).

Podsumowując, dalsze dodawanie CO2 do atmosfery byłoby lekkomyślne. Choć można zaobserwować krótkoterminowe lub lokalne pozytywne skutki dla rolnictwa i naturalnych ekosystemów, efekty negatywne stanowią duże ryzyko. Nadmiarowy dwutlenek węgla prawdopodobnie spowoduje zwiększenie powierzchni pustyń i zmniejszenie obszarów dostępnych dla roślinności. Poskutkuje także wzrostem zapotrzebowania na wodę i żyzne gleby, ponieważ rośliny będą bardziej podatne na działania szkodników. Wzrost stężenia CO2 ma dobroczynne działanie tylko w ściśle kontrolowanych, zamkniętych środowiskach, takich jak szklarnie.

Aleksandra Kardaś na podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. dr hab. Jan M. Węsławski

Opublikowano: 2013-10-18 14:15
Tagi

globalne ocieplenie dwutlenek węgla mit o klimacie skutki zmian klimatu

Fundacja UW
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.