Amazonia w ogniu półprawd

Z powodu postępującej zmiany klimatu i wylesiania pożary stanowią coraz większe zagrożenie dla amazońskich lasów tropikalnych. Połączony wpływ susz i ognia może sprawić, że Amazonia stanie się potężnym źródłem emisji dwutlenku węgla; rośnie też ryzyko zmiany części lasów w ekosystemy trawiaste.

Rysunek 1: Zdjęcie satelitarne Amazonii z 13 sierpnia 2019 roku. Wyraźnie widoczne są dymy pożarów. Źródło NASA Earth Observatory.

Medialne zamieszanie wokół Amazonii

Latem 2019 na całym świecie bardzo głośno było o pożarach lasów w brazylijskiej części Amazonii. Internet był pełen zdjęć i apeli – często bardzo emocjonalnych – o ratowanie puszczy tropikalnej. Zamieszczali je nie tylko naukowcy, ale też zwykli ludzie, a także znani artyści i politycy.

Pojawiały się też jednak głosy sceptyczne i studzące emocje. Jako przykład można wymienić artykuł Michaela Shellenbergera, a w polskim internecie film znanego popularyzatora nauki dr Tomasza Rożka pt. „Amazonia w ogniu fake newsów”. Dowiemy się z nich, że obecny rok nie jest pierwszym, w którym puszcza amazońska płonęła. I że kiedyś płonęła nawet bardziej intensywnie niż teraz. Że wycinka lasów była prowadzona też w Brazylii dawniej, czasem na dużo większą skalę niż dziś. Że udostępniane zdjęcia pożarów pochodzą często sprzed wielu lat albo z zupełnie innych części świata (tak jakby to miało jakiekolwiek znaczenie...). I że nie ma powodów do paniki, bo nic takiego niezwykłego się nie dzieje, ale akurat w tym roku nie wiedzieć czemu temat stał się modny. Przede wszystkim zaś autorzy tych materiałów podkreślają, że Amazonia wcale nie jest „płucami świata”. Więc nawet jakby się spaliły wszystkie lasy w tym regionie, to i tak ilość tlenu w ziemskiej atmosferze zmaleje bardzo nieznacznie – nawet jakby cała Amazonia poszła z dymem to i tak na pewno się nie podusimy.

Te wypowiedzi można by uznać za głosy rozsądku. Jednak choć w wielu kwestiach ich autorzy podają jak najbardziej prawdziwe informacje, to z drugiej strony często ignorują albo marginalizują pewne bardzo istotne problemy, przez co przekazują odbiorcom swoich materiałów niepełny, a czasem wręcz fałszywy, obraz rzeczywistości. Tak jest też w szczególności zarówno w przypadku filmu redaktora Rożka, jak i tekstu Shellenbergera, który Rożek cytuje zresztą jako jedno ze źródeł (komentarz do artykułu Shellenbergera można znaleźć w artykule Rhetta Butlera z portalu Mongabay).

Warto więc bliżej przyjrzeć się całej sprawie i sprawdzić fakty.

Amazonia jako źródło tlenu

Często spotykamy się ze stwierdzeniem, że Amazonia odpowiada za 20% produkcji tlenu na świecie. Czy więc bez jej lasów ziemska atmosfera zawierałaby 20% mniej tlenu? Nie.

Amazonia odpowiada nie za 20%, a za jakieś 6% tlenu produkowanego przez wszystkie organizmy fotosyntetyzujące (nie tylko rośliny) na naszej planecie (Brannen, 2019). Ale te 6% to też myląca liczba. Prawie dokładnie tyle samo tlenu, ile wyprodukują organizmy zdolne do fotosyntezy, jest zużywane przez inne istoty żywe poprzez oddychanie – proces odwrotny do fotosyntezy. Tutaj nadwyżka emisji O2 nad jego pochłanianiem jest na tyle mała, że nazywanie puszczy amazońskiej „płucami świata” faktycznie może wprowadzić w błąd.

Jeśli nawet taki ekosystem jak puszcza amazońska zużywa praktycznie tyle samo tlenu ile produkuje, to dlaczego w ogóle w atmosferze naszej planety jest tak dużo tlenu? Odpowiedź może być dość zaskakująca: z tego samego powodu dla którego... istnieją paliwa kopalne.

Z jednej strony w procesie fotosyntezy rośliny wiążą część węgla, który znajduje się w powietrzu w postaci dwutlenku węgla (CO2). Z drugiej strony procesy rozkładu materii organicznej uwalniają do atmosfery CO2 (oraz metan, który po średnim czasie „życia” w atmosferze - ok. 12 lat - jest utleniany do CO2).

Jednak w ciągu milionów lat pewna mała część z całości martwej materii organicznej uniknęła rozkładu – te szczątki roślin i zwierząt stały się w końcu torfem, węglem, ropą lub gazem ziemnym. Dzięki temu od niepamiętnych czasów w ziemskiej atmosferze pozostawała mała nadwyżka tlenu „niezużytego” na procesy rozkładu tlenowego. Więc faktycznie, nawet gdybyśmy spalili całą biomasę znajdującą się na powierzchni naszej planety, to tlenu w atmosferze byłoby po tym niewiele mniej niż obecnie, a jego koncentracja spadałaby dopiero w skali geologicznej (dobre wytłumaczenie tego problemu zawiera cytowany wyżej artykuł Petera Brannena, patrz też Szybki cykl węglowy, część 1: atmosfera i ekosystemy lądowe).

Ale to wszystko niestety nie oznacza, że pożarami lasów Amazonii (ani jakichkolwiek innych lasów lub tym bardziej torfowisk) przejmować się nie należy. Bo to nie o tlen (O2) i jego produkcję czy ilość w atmosferze przede wszystkim tu chodzi, a właśnie o dwutlenek węgla. Dobrze wiemy, że nawet nieznaczne zmiany stężenia CO2 w atmosferze mają poważne konsekwencje dla klimatu naszej planety, a zatem także i dla nas. A wpływ tego co się dzieje w Amazonii i z Amazonią na ilość CO2 w ziemskiej atmosferze jest naprawdę znaczący.

Jak już wspomnieliśmy, za wymianę węgla między biosferą i atmosferą odpowiada zarówno fotosynteza (wiązanie węgla przez biosferę), jak i procesy oddychania i rozkładu materii organicznej (uwalnianie CO2 i metanu do atmosfery). Do tego źródłem CO2 (a także sadzy i metanu) są pożary. Jak wygląda więc ten „węglowy bilans zysków i strat” w przypadku Amazonii? Dla uproszczenia, pomijając metan, skupimy się tu tylko na dwutlenku węgla.

Amazonia - miejsce akumulacji węgla jak i źródło CO2

Rysunek 2: Las deszczowy w okolicy Paraty, Brazylia. Źródło nick v, Flickr.com

Kilka lat temu w Nature – jednym z najlepszych czasopism naukowych na świecie – ukazała się praca (Gatti i in., 2014), której autorzy postanowili tę kwestię zbadać (patrz też Balch, 2014). Okazuje się, że akumulacja węgla zależy od… pogody.

Stężenie CO2 i powstającego w wyniku pożarów tlenku węgla (CO) mierzono w kolumnie powietrza wysokości ponad 4 km w czterech lokalizacjach w brazylijskiej części Amazonii. Autorzy oszacowali, że w wilgotnym roku 2011 roślinność związała netto 0,25 ± 0,14 GtC (mld ton węgla pierwiastkowego), zaś w suchym roku 2010 jedynie 0,03 ± 0,22 GtC. Różnica ta miała związek nie tyle z temperaturą, bo ta w obu latach była powyżej średniej z lat poprzednich, lecz z wilgotnością, głównie dlatego, że niska wilgotność przekłada się na mniej wydajną fotosyntezę.

Powodem do niepokoju powinno być już to, że przez coraz częstsze susze i coraz dłuższą porę suchą Amazonia nie działa jako „pochłaniacz” emitowanego przez nas CO2 , więc i nie spowalnia zmiany klimatu tak, jak by potencjalnie mogła i jak to robiła kiedyś. W ciągu dwu dekad poprzedzających rok 2005 lasy Amazonii wiązały 0,3-0,6 GtC (średnio 0,4 GtC) rocznie. Dla porównania, cała roślinność na Ziemi akumuluje rocznie 2,6±0,7 GtC rocznie (szacunki sprzed kilku lat).

Jednak w przypadku Amazonii ta „węglowa księgowość” nie kończy się na wypadkowym „przepływie” węgla między żywym, nietkniętym ogniem lasem a atmosferą. Nie wystarczy poprzestać na oszacowaniu różnicy między ilością węgla związaną przez rośliny w procesie fotosyntezy i jego ilością uwolnioną do atmosfery na skutek rozkładu materii organicznej. Musimy bowiem pamiętać, że każdego roku lasy Amazonii mniej lub bardziej intensywnie płoną.

Amazonię trawią pożary

Skutki pożarów są bardziej dewastujące w latach suchych, w których do atmosfery uwalniane są szczególnie duże ilości węgla - głównie w postaci CO2 , a także sadzy i tlenku węgla. W wilgotnym roku 2011 było to ok. 0,3±0,1 GtC, więc odejmując ilość węgla, którą (netto) związały rośliny, wychodzimy z grubsza na zero. Ale w suchym roku 2010 emisje związane z pożarami wynosiły już 0,5±0,1 GtC, co wraz z bardzo małą akumulacją węgla daje netto emisję równą 0,5±0,2 GtC (czyli ok. 1,8 GtCO2).

W oparciu o szacunki Gatti i in., 2014 można stwierdzić, że w suchym roku 2010 Amazonia wyemitowała z grubsza 5-krotnie więcej dwutlenku węgla niż Polska. To 4-5% procent globalnej antropogenicznej emisji tego gazu (patrz Emisje CO2 dalej rosną - budżet węglowy 2018). Z kolei w 2015 roku, kiedy w Amazonii również panowała susza, emisje CO2 z Amazonii były mniej więcej 3-krotnie większe od polskich (patrz Aragão i in., 2018).

Trawa zamiast lasu

Naukowcy nie od dziś dostrzegają ryzyko zmiany lasów tropikalnych w ekosystemy trawiaste (patrz Coraz dłuższa pora sucha w Amazonii). Pisaliśmy też o tym w tekście o dodatnich sprzężeniach zwrotnych w ziemskim systemie klimatycznym, nasilających i przyspieszających zmianę klimatu, patrz Ziemia „stabilna” czy „cieplarniana”?

Taki scenariusz oznaczałby utratę bezcennego, niezwykle bogatego ekosystemu na rzecz ekosystemu nie tylko znacznie uboższego z punktu widzenia bioróżnorodności, ale też o znacznie mniejszych możliwościach wiązania węgla i tym samym spowalniania zmiany klimatu i bardziej wrażliwego na działanie ognia.

W dłuższej skali czasu sam wpływ zmian klimatycznych (tzn. bez innych działań ze strony człowieka) grozi degradacją, a w końcu zagładą lasów tropikalnych. Jednak połączony wpływ suszy, wylesiania i pożarów może to znacząco przyspieszyć, zaś wpływ człowieka już dziś istotnie nasilił proces niszczenia tropikalnych lasów Amazonii przez ogień. Wykazują na to wyniki badań (Brando i in., 2014, Silverio i in., 2013) prowadzonych kilka lat temu w dość suchym południowo-wschodnim rejonie Amazonii (górny bieg rzeki Xingu). Zaobserwowano tam wdzieranie się roślin trawiastych na obszar spalonego lasu, szczególnie nasilone po pożarach w suchym roku 2007. Naukowcy zwracają uwagę na kilka czynników sprzyjających temu procesowi. Już sama fragmentacja lasu i zwiększenie długości jego granic zwiększają ryzyko pożarów. Ponadto susza bardzo nasila intensywność pożarów, a przez to straty w drzewostanie powodowane przez ogień – większy odsetek drzew (szczególnie tych rosnących przy granicy lasu) ginie w wyniku pożaru. Inaczej mówiąc, pożar zajmujący tę samą powierzchnię będzie miał inne skutki w roku suchym, a inne w roku wilgotnym. Wiąże się to choćby z większą ilością suchych liści lub gałęzi w lesie, co zazwyczaj skorelowane jest z większą intensywnością ognia w trakcie pożaru. Brando i współpracownicy zwracają też uwagę, że w roku suszy (2007) temperatura powietrza była znacząco wyższa, a wilgotność względna niższa niż w pozostałych czterech analizowanych latach (2004-2006 i 2009).

Autorzy podkreślają też, że wraz z wysiłkami na rzecz ograniczenia czy wręcz zakończenia procesu wylesiania na obszarze Amazonii muszą być tam podejmowane także działania redukujące ryzyko pożarów, w tym rozprzestrzenianie się ognia z sąsiadujących z lasami terenów rolniczych.

Amazonia na równi pochyłej

Z powodu zmian klimatycznych częstotliwość susz na obszarze Amazonii będzie prawdopodobnie dalej rosła. Jeśli jednocześnie w dalszym ciągu będzie prowadzona intensywna wycinka, a z drugiej strony nie zrobimy nic, by zmniejszyć liczbę i intensywność pożarów, to lasy w tym rejonie przestaną być pochłaniaczem netto dwutlenku węgla, przynajmniej częściowo kompensującym nasze emisje, a staną się istotnym źródłem tego gazu cieplarnianego.

W dodatku rośnie ryzyko, że ekosystem leśny z czasem zamieni się w ekosystem trawiasty. Zniknięcie (nawet tylko częściowe) amazońskich lasów tropikalnych miałoby poważne i trudne do przewidzenia konsekwencje nie tylko dla Ameryki Południowej, ale dla całej planety i jej klimatu. I nie chodzi tu tylko o wpływ takiego scenariusza na zawartość dwutlenku węgla w powietrzu, ale również o wpływ na obieg wody w atmosferze (patrz Podniebne rzeki: jak wylesianie wpływa na globalny cykl hydrologiczny).

Wylesianie w Amazonii-2020

Rysunek 3: Wylesianie w Amazonii. Źródło Matt Zimmerman, Flickr.com

Trudno więc dziś powiedzieć, jaka przyszłość czeka Amazonię i jaki będzie scenariusz rozwoju wypadków w tej części świata. Jest to zresztą jedno ze źródeł niepewności w prognozowaniu tempa zmiany klimatu. Ważne są nie tylko emisje CO2 z obszaru Amazonii, ale także emisje metanu, związane zarówno z procesami beztlenowego rozkładu materii organicznej, jak i emisjami mającymi miejsce podczas pożarów.

Istotne jest też, jak na bilans węgla wpływa to co dzieje się nie tylko w lasach, ale też w rzekach Amazonii, którymi część pochłoniętego przez las węgla spływa do oceanu (Sawakuchi i in., 2017). Liczą się również zmiany zawartości fosforu w glebie pierwiastka bezpośrednio wpływającego na tempo przyrostu biomasy, a więc na ilość wiązanego przez rośliny węgla (Fleischer i in., 2019).

Szczególnie duże zainteresowanie pożarami w Amazonii

Dlaczego to, co działo się ostatniego lata w Amazonii stało się obiektem zainteresowania społeczeństwa, mediów i decydentów?

O ile liczba pożarów w latach 2003-2007 była większa niż w ostatniej dekadzie, a tempo wylesiania w latach 90. XX wieku i na początku obecnego stulecia znacznie wyższe, to po spadku w poprzednich latach jedno i drugie zjawisko uległy ostatnio intensyfikacji. Tak dużej liczby pożarów jak w 2019 roku nie było na obszarze brazylijskiej Amazonii od 2010 roku. Do września wycięto zaś więcej hektarów lasu niż kiedykolwiek po 2008 roku. Czy to, że w pewnych okresach było jeszcze gorzej, oznacza, że nie należy mówić o bardzo poważnym problemie, który mamy dziś? Należy tu zauważyć, iż problem ten może jeszcze narastać, także w wyniku sprzyjającej wylesianiu polityki nowych władz Brazylii.

O skali pożarów w 2019 roku na własne oczy (i nos) mogli się zresztą przekonać mieszkańcy São Paulo. Miasto to pewnego popołudnia spowił dym, mimo że płonące lasy były odległe o setki kilometrów.

Zapewne też po rekordowych pożarach lasów i torfowisk Syberii, Alaski i Kanady ludzie na całym świecie stali się wyczuleni na ten temat. A może zwrócili uwagę już wcześniej, w wyniku pożarów lasów w Kalifornii, Szwecji, Grecji, które pochłonęły życie wielu osób.

Wszystko wskazuje na to, że właśnie od lata 2019 w wielu krajach bardzo wzrosła świadomość problemu zmian klimatycznych i ich konsekwencji.

A czy wcześniej nie mówiono o zagrożeniach dla Amazonii? Oczywiście, że mówiono i pisano. Jako przykład można podać tekst z The Guardian sprzed dziesięciu lat, referujący ustalenia klimatologów na temat wpływu globalnego ocieplenia na los Amazonii i ostrzegający przed tym, jak dramatyczne skutki dla tego rejonu będzie miała obecna zmiana klimatu. Już wtedy mówiono też o możliwej zamianie lasu tropikalnego w trawiasty ekosystem, zwany w Brazylii cerrado, tyle że większość ludzi po prostu się tym wtedy nie interesowała. Zainteresowanie pożarami lasów w Brazylii w ostatnim roku nie było nadmierne czy histeryczne - raczej temat ten wywołał wreszcie zainteresowanie, na jakie zasługuje.

Jakub Jędrak, konsultacja merytoryczna: dr hab. Bogdan H. Chojnicki

Artykuł jest zmienioną wersją tekstu, który ukazał się na portalu smoglab.pl.

Opublikowano: 2020-03-09 12:49
Tagi

biosfera

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