Materiał powstał podczas warsztatów komunikacji naukowej zmiany klimatu zorganizowanych przez Fundację Edukacji Klimatycznej i Naukę o klimacie. Swoją premierę miał 5 marca 2024 na antenie Radia Emaus. Możecie posłuchać go także bezpośrednio na Spotify.

Projekt finansowany przez Islandię, Liechtenstein i Norwegię z Funduszy EOG i Funduszy Norweskich w ramach Programu Aktywni Obywatele – Fundusz Regionalny

The post Czy noc polarna jest czasem uśpienia? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Jagoda Mytych: Wyjaśnij najpierw, czym jest to martwe drewno?

Dr Ewa Chećko: Martwe drewno to wszystkie obumarłe drzewa i ich części, a czasem martwe drewno może być też częścią drzewa żywego w postaci martwych konarów i gałęzi. Zwykle słowo ”drewno”, kojarzy nam się z surowcem lub w ogóle z martwą tkanką. Może więc termin „martwe drewno” nie jest szczególnie szczęśliwy jako kalka z języka angielskiego (dead wood), ale oznacza coś, co było częścią żywej rośliny lub całą żywą zdrewniałą rośliną, ale obumarło, nadal jednak pełniąc ważną rolę ekologiczną.

Na czym polega ekologiczna rola martwego drewna?

Martwe drewno jest domem życia bardzo wielu organizmów. Poczynając od tych najmniejszych, jak bakterie oraz bardzo ważne w naszej strefie klimatycznej grzyby, poprzez owady i inne bezkręgowce, do organizmów kręgowych. Także dziuple, które mogą powstawać zarówno w drzewach żywych jak i martwych są ważne dla wielu gatunków ptaków czy drobnych ssaków.

Martwe drewno jest też środowiskiem życia roślin, mam tu na myśli zarówno mszaki, jak i rośliny naczyniowe, dla których to jest czasem bardzo korzystny substrat, na którym mogą rosnąć. Bo gdy pomyślimy o martwych drzewach, które leżą na dnie lasu, to one w znacznej mierze zwiększają dostępną do zasiedlenia powierzchnię, a także ilość i różnorodność mikrośrodowisk.

A ile mamy martwego drewna w lesie – wystarczająco, za dużo, czy za mało?

Gospodarka człowieka sprawiła, że w większości lasy są w znacznej mierze pozbawione martwego drewna. Jeśli popatrzymy na naturalne ekosystemy leśne, czasem martwe drzewa stanowią nawet połowę tego, co w ogóle widzimy nad powierzchnią gleby w postaci drzew. Natomiast kiedy idziemy do lasu zagospodarowanego, to on najczęściej jest „posprzątany”. Możemy mieć odczucie, że to las zadbany.

Taki stan wynika z wielu przyczyn. Przede wszystkim drewno było i jest cennym surowcem. Bywa też używane na opał, więc w przeszłości nawet drzewa, które obumarły i niekoniecznie nadawałyby się do wykorzystania gospodarczego, też miały swoje zastosowanie. Poza tym, przez bardzo długi czas obawiano się zamierających czy obumarłych drzew w lesie – upatrywano w nich źródła szkodników zagrażających drzewom żywym. Usuwano je więc, powołując się na pojęcie sanitarnego stanu lasu.

Obecnie wiemy jednak, że nie może istnieć zdrowy las bez martwych drzew. Spojrzenie na martwe drewno diametralnie się zmieniło wraz z naszym stanem wiedzy na temat funkcjonowania lasu. Jednak z samej definicji, kiedy prowadzimy gospodarkę leśną, to wyprzedzamy pewne naturalne procesy obumierania np. poprzez prowadzenie cięć pielęgnacyjnych czy odmładzanie lasu poprzez usuwanie starych drzew. Siłą rzeczy ograniczamy wtedy dostępność zasobu, jakim jest martwe drewno, chociaż teraz leśnicy pozostawiają już część obumierających i martwych drzew w lesie. Natomiast jeśli spojrzeć na to ilościowo, to nadal jest ich znacznie mniej niż gdyby to było w lesie naturalnym, niezarządzanym przez człowieka. I jest to zdecydowanie niewystarczające dla niektórych grup organizmów.

Gdzie możemy zaobserwować martwe drewno w stanie nienaruszonym?

W parkach narodowych i części rezerwatów. Dobrym przykładem będą fragmenty Puszczy Białowieskiej, dla wielu modelowy przykład lasu, z którego pochodzi duża część wiedzy na temat tego, jak mogły wyglądać niżowe lasy Europy Środkowej. Jeśli popatrzymy na polskie lasy, są w znacznym stopniu zdominowane przez sosny. Dzieje się tak dlatego, że pod lasami zostały przede wszystkim najsłabsze gleby. Gleby żyzne zostały w znacznej mierze zajęte przez rolnictwo.

W wielu miejscach lasy zbliżone do tego, co obserwujemy w Puszczy Białowieskiej, czyli wielogatunkowe, z dużym udziałem drzew liściastych, byłyby w naszej strefie naturalne, zaś lasy zdominowane przez drzewa iglaste byłyby ograniczone do obszarów z najsłabszymi glebami. Jednak na ten moment, często nawet tam, gdzie mogłyby rosnąć drzewa liściaste, występują sosny. Oprócz przyrodniczych uwarunkowań, ma to też uwarunkowania ekonomiczne. Hodowla drzew iglastych – sosny – się najbardziej opłacała. Jest to gatunek, który jest niezbyt wymagający, dość szybko rośnie, ma drewno o bardzo szerokim zastosowaniu więc przynosił duży dochód i był w związku z tym promowany.

Obecnie również to się pomału zmienia. Leśnicy starają się przebudować lasy, czyli wprowadzać zamiast sosny również inne gatunki, przede wszystkim liściaste, tak żeby były jak najlepiej dostosowane do siedliska, czyli tego, co oferuje gleba. Jednak jest to długotrwały proces, więc spora część naszych lasów jest wciąż zdominowanych przez sosny i to w większym stopniu niż naturalnie miałoby to miejsce.

Co Cię zainteresowało w martwym drewnie, że poświęciłaś mu swoje badania?

Martwe drewno badałam w zupełnie innym aspekcie niż jego rola dla organizmów żywych, a to właśnie od poznania znaczenia dla różnorodności biologicznej zaczął się „boom” badania w temacie martwego drewna. Moje badania dotyczyły tego, jak ono się zmienia wraz z rozkładem, jak zmieniają się jego cechy fizyczne i chemiczne, czyli gęstość oraz zawartość węgla i azotu. Dlaczego to istotne zagadnienie? Jeśli chcemy naturalizować naszą gospodarkę, to martwego drewna pojawi się w lasach więcej.

Większa ilość martwego drewna wiąże się także z wywołaną przez zmianę klimatu czy ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi większą śmiertelnością drzew. Martwe drewno jest łącznikiem między organizmami żywymi a glebą oraz miejscem, z którego większość węgla związanego wcześniej w drzewach, wskutek rozkładu, będzie uwalniana do atmosfery, a część – długotrwale wiązana w glebie. Żeby sprawdzić, jak będzie wyglądał bilans węgla w naszych lasach – czy będą więcej pochłaniać, czy więcej wydzielać węgla, musimy również wiedzieć jak procesy rozkładu martwego drewna przebiegają, w jakim tempie zachodzą i jak zmienia się ten substrat.

Rozkład martwego drewna a emisje CO₂

Jak długo trwają procesy, które badasz i czy istnieje ryzyko, że martwe drewno będzie coraz szybciej uwalniać coraz większe ilości dwutlenku węgla?

Rozkład martwego drewna to długotrwały proces, więc węgiel jest w nim magazynowany przez dość długi czas. W zależności od klimatu, gatunku i okoliczności, w których zachodzi rozkład, jest to skala od kilkudziesięciu do nawet kilkuset lat w klimacie zimnym. Natomiast w naszych warunkach, jeżeli drzewo już leży, bywa czasem zaskakująco krótka. Z drugiej strony, to właśnie z martwego drewna część węgla będzie wiązana w jeszcze dłuższej perspektywie w postaci materii organicznej w glebie. Ogólnie można powiedzieć, że przechowywanie węgla w martwym drewnie jest długookresowe, a na pewno trwa dłużej niż w przypadku niektórych produktów drzewnych. Oczywistym przykładem jest tu wykorzystanie drewna na opał, a tym samym natychmiastowe uwolnienie zgromadzonego w nim węgla do atmosfery.

Martwe drewno przechowuje więc węgiel, który został zmagazynowany poprzez proces fotosyntezy, gdy drzewo jeszcze żyło, a zatem funkcja drzew w obiegu tego pierwiastka nie ustaje bezpośrednio po ich śmierci. Martwe drewno jest istotne zarówno w kontekście obiegu pierwiastków, jak i w kontekście ekologicznym, o którym już mówiłam: czasem więcej organizmów może być związanych z drzewami martwymi niż z drzewami żywymi.

Możesz podać przykłady takich organizmów, które szczególnie upodobały sobie martwe drewno?

Można wskazać na dwie grupy organizmów, które są szczególnie związane z martwym drewnem. Jedną są grzyby, które często są saprofitami, czyli rozkładają martwą materię organiczną i w ramach tej grupy jest wiele organizmów, które wyspecjalizowały się w rozkładaniu martwego drewna. Zaś drugą grupą ściśle związaną z martwym drewnem są niektóre owady. W naszej strefie klimatycznej są to przede wszystkich chrząszcze. Oczywiście żaden organizm nie występuje w próżni, więc z tymi, które wyspecjalizowane do życia na martwym drewnie, połączone siecią powiązań troficznych są też kolejne gatunki.

Czyli towarzyskie życie drzew może być po śmieci nawet ciekawsze niż przed?

Ależ tak. Zresztą dwa lata temu ukazało się drugie, uaktualnione wydanie mającej już dwadzieścia lat książki o znamiennym tytule “Drugie życie drzewa” (WWF). Jest to popularna książka napisana przez naukowców zajmujących się ekologią lasów, w której w bardzo przystępny i szeroki sposób omówiony jest ten temat. Autorzy pokazują, że to, co się dzieje z drzewami i na drzewach może być fascynującym tematem dla „przeciętnego zjadacza chleba”. Również dla mnie kiedyś było to wprowadzenie w tematykę martwego drewna, dało mi zupełnie inne spojrzenie na las i sprawiło, że zapragnęłam go pod tym kątem badać.

Jakie są związki między martwym drewnem i zmianą klimatu? Czy badania prowadzone w lasach mogą nam jakoś pomóc w mitygacji i adaptacji klimatycznej?

Pierwszy wpływ zmiany klimatu na funkcjonowanie ekosystemów leśnych wiąże się z utratą optimum klimatycznego przez część z naszych gatunków drzew, czyli warunki życia staną się dla nich mniej korzystne. Będzie to skutkowało większą śmiertelnością drzew, a niektóre gatunki, zgodnie z przewidywaniami, zaczną się w ogóle z Polski wycofywać. Oczekujemy też, że będzie więcej zjawisk takich jak susze, huragany czy pożary. Konsekwencją tego typu zaburzeń i osłabienia przez nie drzew może być masowe pojawianie się owadów, które będą na drzewach żerować, dalej je osłabiać lub wręcz zabijać. Te wszystkie czynniki przełożą się na to, że będziemy obserwować częstsze zamieranie drzew.

W efekcie konsekwencją zmiany klimatu będzie pojawianie się martwego drewna, ale także może mienić się tempo jego rozkładu, na co może również wpływać antropogeniczna depozycja azotu. Poznanie roli martwego drewna w obiegu węgla, wydaje się być ważnym wątkiem dla modeli opisujących, jak ekosystemy leśne gromadzą węgiel oraz jakie są możliwości wiązania i przechowywania węgla w lasach.

Martwe drewno jest ogniwem, które kiedyś było w takich modelach pomijane. Jednak zauważono, że nie da się opisać obiegu węgla w lesie bez jego uwzględnienia, zwłaszcza w sytuacjach gdy stanowi ono duży procent biomasy, a tym samym – obecnego w lesie węgla. Początkowo przyjęto pewne współczynniki przybliżające, jak można przeliczyć pomierzone ilości martwego drewna na węgiel, ale są one obarczone błędem. Przyjęto mianowicie, że połowa suchej masy, czyli gdybyśmy wzięli drewno, wysuszyli je i zważyli, to połowę tej wagi stanowi węgiel.

Okazuje się jednak, że nie jest to takie proste. Występują gatunki bądź grupy gatunków, które tego węgla zawierają znacznie mniej, jak również takie, które zawierają go więcej. Do tego one się będą rozkładać w różnym tempie i z różną dynamiką. Jeśli pomyślimy o niewielkim obszarze, to nie będzie to znaczna różnica, ale gdy chcemy się przymierzyć do oszacowania, ile węgla zgromadzonego jest w większej skali przestrzennej, okazuje się, że ten błąd znacząco rośnie. Rozpoznanie, jak poszczególne gatunki zachowują się w tym procesie, jest więc istotnym elementem całej tej układanki.

Martwe drewno – rekomendacje

Co na podstawie swoich badań rekomendowałabyś w kontekście obecności martwego drewna, ale też szerzej zarządzania lasami?

Na pewno nie należy się martwego drewna bać. Jeśli myślimy o ochronie bioróżnorodności, to bardzo ważnym aspektem jest to, żeby martwe drewno się pojawiało. Ono niekoniecznie musi występować w każdym jednym fragmencie lasu, ponieważ w naturze jego ilość też zmienia się w czasie. Ważne jest, żeby były miejsca, gdzie martwego drewno jest dużo i żeby występowało w postaci drzew o znacznych wymiarach. Duże, martwe drzewa zapewniają bardziej stabilne warunki wilgotnościowe czy termiczne. Dlatego ważne jest nie tylko, żeby go było dużo, ale jego cechy jakościowe, jak wspomniana wielkość, czy różnorodność form i stadiów rozkładu, ponieważ niektóre organizmy są bardziej związane z drewnem świeższym, inne z mocniej rozłożonym.

Natomiast ogólną cechą organizmów stricte związanych z martwym drewnem, jest to, że często mają one niewielkie możliwości dyspersji, to oznacza, że mają problem z przemieszczaniem się na większe odległości. Dobrze więc, żeby była przestrzenna ciągłość między „wyspami” martwego drewna, która umożliwi tym organizmom przetrwanie i przenoszenie się z jednego miejsca na drugie. Nie musimy dążyć do tego, żeby każdym lesie były ogromne liczby martwych drzew, taki postulat nie byłby racjonalny.

Ciężko jest tak naprawdę ocenić, ile martwego drewna powinno być w lesie. Były próby wyznaczenia takich progów, natomiast okazuje się, że progi, które zostały wyznaczone, żeby zabezpieczyć określoną grupę chrząszczy czy jakąś grupę ptaków, mogą być za niskie dla tych najbardziej wyspecjalizowanych organizmów. W związku z tym uważam, że uśredniony poziom należy traktować jako pewien wskaźnik, ale przede wszystkim trzeba zadbać, by były dostatecznie duże obszary rzeczywiście bogate w martwe drewno. Nie można się przy tym ograniczać wyłącznie do istniejących rezerwatów, ale należy także uwzględnić lasy gospodarcze, co już się robi, ale w moim odczuciu, w sposób jeszcze niewystarczający.

Pozostaje kwestia, co przyniesie przyszłość. Oczekujemy wdrożenia unijnej strategii na rzecz bioróżnorodności, w której mówi się o objęciu ochroną dużej części powierzchni lądowej – mowa jest o 30 procentach powierzchni lądowej, z tego 1/3 ma być pod ochroną ścisłą. W rozumieniu unijnym oznacza to trochę coś innego niż to, jak rozumiemy ochronę ścisłą w Polsce, niemniej realizacja tej strategii spowoduje wyłączenie znacznej części lasów spod dotychczasowego sposobu gospodarowania, a w konsekwencji m.in. zwiększenie ilości martwego drewna. Z punktu widzenia gospodarczego, może to być problem, który już teraz sygnalizuje wiele środowisk. Natomiast z punktu widzenia ochrony przyrody i bioróżnorodności w pełnym spektrum, może to okazać się bardzo korzystne.

Czy ludzie, którzy przyzwyczajeni są do jak to nazwałaś uporządkowanych lasów, zaakceptują las w jego bardziej naturalnym wydaniu?

Od dzieciństwa, gdy idziemy do lasu, to widzimy las zagospodarowany i taki obraz lasu nam się koduje. Jeśli potem pójdziemy do lasu naturalnego, to z przerażaniem odkryjemy, że obok drzew żywych są drzewa połamane, a nawet “śmierć i zniszczenie”. Taki chaos może budzić w człowieku niepokój, bo bezpieczniej się czujemy w otoczeniu, nad którym czujemy w pewien sposób jakąś kontrolę.

Tu pojawia się kolejne pytanie – czym w ogóle jest las naturalny. Z tym zagadnieniem badacze też się wielokrotnie mierzyli i pojawia się tu mnogość definicji takich jak las pierwotny, naturalny, starolas… Nasze lasy są od dawna pod bezpośrednim działaniem człowieka i gdzieś musimy się w tym kontinuum odnaleźć. Natomiast trudno powiedzieć, żeby którykolwiek las w Europie był całkowicie wolny od wpływu ludzi.

Jak ludzie, którzy nie mają specjalistycznej wiedzy, powinni spojrzeć na martwe drewno, by zrozumieć Twoją fascynację? Coś pięknego, dynamicznego, potrzebnego…

Takim momentem może być chwila, gdy znajdziemy w lesie duże, martwe drzewo. Stojące, suche, cienkie „suszki” może nie dostarczają wielkich doznać estetycznych. Natomiast przyjrzenie się omszałemu i pokrytemu hubami pniowi leżącemu na dnie lasu, to jak czytanie jego opowieści. Przyjrzenie się z bliska, ile roślin na nim rośnie. Jeśli to drzewo już jakiś czas poleżało, można dotknąć i sprawdzić, że ono się robi miękkie, że jest bardziej wilgotne i chłodniejsze, gąbczaste. Czasem warto też powąchać takie martwe drewno. Chodzi o to, żeby się zatrzymać i przez dłuższą chwilę przyjrzeć, dopiero wtedy można zauważyć, ile w tym wszystkim jest życia. Myślę, że wtedy człowiek zaczyna doceniać procesy zachodzące w lesie. Ale to wymaga zatrzymania, uważności i refleksji.

Rozmawiała Jagoda Mytych

dr Ewa Chećko – nauczycielka akademicka na Uniwersytecie Warmińsko-Mazurskim, leśniczka i biolożka, która na co dzień zajmuje się ekologią lasu.

Powyższy tekst powstał jako efekt warsztatów naukowej komunikacji zmiany klimatu zorganizowanych przez Naukę o klimacie i Fundację Edukacji Klimatycznej w ramach projektu realizowanego przez Fundację Edukacji Klimatycznej.

Projekt finansowany przez Islandię, Liechtenstein i Norwegię z Funduszy EOG i Funduszy Norweskich w ramach Programu Aktywni Obywatele – Fundusz Regionalny

The post Nie ma żywego lasu bez martwych drzew appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Otwornice – mikroskopijni mieszkańcy oceanów

Otwornice to mikroskopijne organizmy, które żyją w oceanach i budują swoje skorupki z węglanu wapnia.

— Są to jedne z najliczniejszych w oceanie organizmów skorupkowych występujących w toni wodnej. Znajdują się prawie wszędzie tam, gdzie słona woda. To jedne z najmniejszych organizmów morskich. Ich rozmiar można porównać do ziarnka piasku. Były takie okresy, że otwornice występowały tak licznie, że formowały skały. Miliony lat później skały te wykorzystywano do budowy. Na przykład cały Paryż jest zbudowany z wapienia luteckiego, który ma taki charakterystyczny, beżowy kolor.

Inne mikroskopijne organizmy morskie, są wykorzystywane również w przemyśle kosmetycznym i niekiedy do produkcji leków. Ciągle odkrywamy też ich bogactwo, a szczególnie w rejonach, gdzie jeszcze nie są dobrze poznane, na przykład w Arktyce — wskazuje Ekspertka.

Otwornice a zmiana klimatu

— Otwornice planktoniczne, kiedy umierają, opadają na dno i w ten sposób usuwają węgiel z oceanu. Odpowiadają nawet za 40% węgla grzebanego na dnie w ciągu roku — podkreśla dr Szymańska. W ten sposób otwornice odrywają swoją ważną rolę w regulacji globalnego klimatu.

Badania dr Szymańskiej pokazują, że zmiana klimatu negatywnie wpływa na otwornice. Ocieplenie oceanów powoduje zmniejszenie grubości skorupek otwornic. Niektóre gatunki są również wrażliwe na wzrastające zakwaszenie oceanów, które utrudnia otwornicom budowanie skorupek.

— Otwornice budują muszle z substancji pobranych z wody i mogą mieć z tym trudności, gdy w powietrzu jest więcej dwutlenku węgla. W skrajnych przypadkach muszle mogą się nawet rozpuścić. Badania pokazują, że jeśli wzrost dwutlenku węgla jest powolny i stopniowy, natura może sobie z tym poradzić. Ale teraz, poziom dwutlenku węgla wzrasta bardzo szybko, co jest problemem — podkreśla dr Szymańska.

Istotne jest, że w konsekwencji tego procesu otwornice stają się mniejsze, ich skorupki słabsze, populacje w niektórych regionach maleją, a dominować zaczynają gatunki o małych rozmiarach.

Wpływ zmniejszenia się populacji otwornic na inne ekosystemy

Zmniejszenie populacji otwornic może mieć negatywny wpływ na całe ekosystemy morskie.

— Na przykład, jeśli zabraknie otwornic, ślimaki i inne zwierzęta, które się nimi żywią, mogą mieć problem ze znalezieniem wystarczającej ilości pokarmu. To z kolei wpłynie na populację ryb, które żywią się tymi mniejszymi organizmami. Mniejsza liczba ryb oznacza problemy dla rybołówstwa i dla morskich ptaków, które muszą latać coraz dalej, aby znaleźć pokarm.

Zmiany w środowisku mogą również wpływać na skład gatunkowy otwornic. W miarę ocieplania się wód, gatunki, które wolą chłodniejsze środowisko, takie jak te związane z lodem, mogą zniknąć i zostać zastąpione przez gatunki ciepłolubne. Te nowe gatunki mogą być mniej wydajne w pobieraniu węgla z wody, co dodatkowo wpływa na funkcjonowanie całego ekosystemu — wylicza dr Szymańska.

Zmiana klimatu następuje coraz szybciej

— Czasem się mówi, że zawsze były zmiany i kiedyś było cieplej a kiedyś zimniej, ale przy badaniu rdzenia z otwornicami, i tego, w jakim okresie żyło im się gorzej, to było to obserwowane w ciągu kilku lub częściej kilkunastu tysięcy lat, był to powolny proces. Teraz jest to około 20 lat. Nie znalazłam takiego przykładu, by wcześniej tak szybko następowały te zmiany — zauważa dr Szymańska. Podkreśla to ogromną rolę oceanów w produkcji tlenu i regulacji obiegu węgla.

Ekspertka alarmuje, że szybkie zmiany klimatyczne, obserwowane obecnie na skali zaledwie kilkudziesięciu lat, stanowią nietypowe zjawisko w historii Ziemi. Musimy działać, aby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych i spowolnić zmianę klimatu. Możemy to zrobić, przechodząc na odnawialne źródła energii i oszczędzając energię elektryczną. Ochrona środowiska morskiego jest kluczowa dla zapobiegania negatywnym skutkom zmiany klimatu.

Rozmawiała Klaudia Katarzyńska

dr Natalia Szymańska – paleooceanografka z Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk w Sopocie, zajmuje się badaniem udziału otwornic w obiegu węgla oraz wykorzystaniem ich pozostałości do badania przeszłości klimatu, bierze udział w projekcie NEEDED (2019/34/H/ST10/00682) finansowanym przez Norway Grants in the Polish-Norwegian Research Programme, którego celem jest odtworzenie historii ekosystemów Północnego Atlantyku.

Powyższy tekst powstał jako efekt warsztatów naukowej komunikacji zmiany klimatu zorganizowanych przez Naukę o klimacie i Fundację Edukacji Klimatycznej w ramach projektu realizowanego przez Fundację Edukacji Klimatycznej.

Projekt finansowany przez Islandię, Liechtenstein i Norwegię z Funduszy EOG i Funduszy Norweskich w ramach Programu Aktywni Obywatele – Fundusz Regionalny

The post Maleńkie organizmy z oceanu i ich wielkie znaczenie dla globalnego ekosystemu appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Warszawa, 05 stycznia 2024 roku

Komunikat 01/2024
Komitetu Problemowego ds. Kryzysu Klimatycznego
przy Prezydium PAN
na temat wpływu zmiany klimatu na lasy i lasów na klimat

Podsumowanie

Lasy są zarazem ofiarą zmian klimatu, jak i naszym kluczowym sojusznikiem w walce z nimi.

Las, jaki znaliśmy, zmienia się na naszych oczach. Zmienia się zasięg występowania wielu gatunków, a niektóre stopniowo znikają z naszych lasów. Coraz częstsze susze i huraganowe wiatry osłabiają drzewostany, które następnie padają ofiarą patogenów. Zmiany te będą miały dramatyczny wpływ na wiele obszarów naszego życia, w tym na funkcjonowanie ogromnej gałęzi gospodarki związanej z przemysłem drzewnym.

Jednocześnie Komitet chciałby zwrócić uwagę na kluczową rolę, jaką lasy mogą odgrywać w przeciwdziałaniu zmianom klimatu i łagodzeniu ich skutków. Las przechwytuje z atmosfery dwutlenek węgla, który następnie przechowywany jest w samych drzewach oraz w glebie. Zwiększenie powierzchni lasów nie zastąpi wprawdzie odchodzenia od paliw kopalnych, ale może być jednym z narzędzi kompensowania emisji dwutlenku węgla. Lasy odgrywają też kluczową rolę w stabilizacji obiegu wody, zmniejszając dotkliwość zarówno susz, jak i powodzi.

Warto pamiętać, że nie wszystkie lasy spełniają te funkcje równie dobrze. Powinniśmy mieć na uwadze nie tylko ilość (powierzchnię) lasów, lecz także ich jakość. Stare, bioróżnorodne systemy leśne muszą zostać objęte szczególną ochroną. Należy dbać o zwiększanie obszarów zalesionych (choć nie kosztem innych ważnych ekosystemów m.in. bagiennych) i ochronę tych istniejących.

Funkcje ekologiczne, społeczne i gospodarcze lasów są dziś zagrożone przez kryzys klimatyczny. Jednocześnie lasy odgrywają bardzo ważną rolę w zapewnieniu stabilności środowiska. Przeciwdziałają antropogenicznej zmianie klimatu oraz łagodzą jej skutki. Dlatego istnieje potrzeba podjęcia pilnych działań zmierzających do ochrony polskich lasów dla zachowania korzyści, które jako społeczeństwo czerpiemy z ich istnienia. Kompleksowe działania powinny być wypracowane z udziałem wszystkich grup interesariuszy oraz ekspertów. Musimy uratować nasze lasy, żeby one mogły ratować nas.

Komitet Problemowy ds. Kryzysu Klimatycznego przy Prezydium PAN wzywa do opracowania wielowymiarowej, opartej na dialogu społecznym polityki leśnej, która będzie łączyła szybko rozwijającą się wiedzę naukową na temat tych złożonych ekosystemów z potrzebami i interesami różnych grup społecznych.

Wpływ zmiany klimatu na lasy

Już teraz zmiana klimatu wpływa na funkcjonowanie ekosystemów leśnych na całym świecie, a w przyszłości ten wpływ znacznie się nasili. Zmienia się tempo wzrostu drzew, przesuwają się granice zasięgu gatunków, już dziś inne są struktura i skład drzewostanów oraz runa leśnego. Coraz więcej drzew zamiera w wyniku susz¹, aktywności patogenów grzybowych oraz owadów liściożernych czy żerujących pod korą (takich jak kornik drukarz), a także zjawisk o charakterze ekstremalnym: huraganowych wiatrów, pożarów, powodzi, których częstość i nasilenie wzrasta wraz z ocieplaniem się klimatu². W skrajnych przypadkach na świecie (na przykład w wyniku następujących po sobie intensywnych pożarów oraz zamierania młodych drzew i siewek) dochodzi już do lokalnego zastępowania zbiorowisk leśnych przez zbiorowiska krzewiaste czy nawet przez roślinność trawiastą³.

Powszechne i rozległe zmiany w składzie gatunkowym drzewostanów powodują, że gatunki drzew o dużym znaczeniu gospodarczym ustępują miejsca gatunkom do tej pory mniej rozpowszechnionym i nie odgrywającym ważnej roli w produkcji surowca drzewnego. Zmiany struktury gatunkowej lasów skutkują też zmianami ich różnorodności biologicznej. Ze względu na szybsze tempo wzrostu drzew ^4,5 należy się też liczyć z przyspieszonym rozpadem wielu drzewostanów, szczególnie monokultur iglastych sadzonych niegdyś na wysoko produktywnych siedliskach ^6,7. Procesy takie pojawiły się już kilka lat temu w efekcie suszy na obszarze południowo-zachodniej Polski. Będzie to prowadzić do rozpadu drzewostanów gospodarczych na dużych obszarach, destabilizacji rynku drzewnego oraz problemów logistycznych przy próbach schematycznego uprzątania terenu i sadzenia drzew. Prognozy klimatu wskazują na nasilenie się tego typu zmian w przyszłości.

Rola lasów w mitygacji zmiany klimatu

Podstawowym działaniem mającym na celu spowolnienie i ograniczenie ocieplania klimatu jest redukcja spalania paliw kopalnych, a lasy mogą nam pomóc w tym zadaniu, gdyż węgiel gromadzi się w biomasie rosnących drzew, martwym drewnie i w glebie. Należy jednak przy tym zwrócić uwagę, że pochłanianie CO₂ netto przez ekosystemy lądowe jest znacznie mniejsze niż jego emisja w wyniku spalania paliw kopalnych, które prowadzą do stałego wzrostu koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze. Wykorzystanie procesów opartych o przyrodę (ang. NbS – Nature based Solutions) do kompensacji emisji CO₂ wymaga zatem zwiększenia powierzchni ekosystemów naturalnych, zwłaszcza leśnych i bagiennych, i nie może zastąpić ograniczenia emisji z paliw kopalnych.

Z uwagi na wolniejsze pochłanianie dwutlenku węgla w starych lasach⁸ pojawiają się głosy podające w wątpliwość potrzebę ich ochrony dla celów klimatycznych. Należy jednak uwzględnić nie tylko samo tempo pochłaniania CO₂ przez drzewa, ale również akumulację węgla w glebie – nawet około połowy węgla nagromadzonego przez ekosystemy leśne znajduje się właśnie tam. Podkreślenia wymaga fakt, że przy wycięciu fragmentu starego lasu, wskutek wylesienia i przygotowania gleby pod nowe nasadzenia, w krótkim czasie z gleby i odpadów drzewnych zostaną uwolnione takie ilości dwutlenku węgla, że posadzone w tym miejscu młode drzewa będą potrzebowały co najmniej kilkudziesięciu (a w przypadku niektórych gatunków nawet ponad 100) lat, aby zrównoważyć tę emisję^9,10. Ponadto, wbrew obiegowym twierdzeniom, stare drzewa nadal pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery i czynią to bardzo efektywnie¹¹. Dlatego wycinanie starych drzew i sadzenie w ich miejsce młodych nie jest sposobem na poprawę bilansu węglowego w czasie mierzonym dziesięcioleciami.

Jednym z rekomendowanych rozwiązań jest odtwarzanie lasów na obszarach niegdyś wylesionych, a także w pewnym stopniu sadzenie drzew na innych terenach nieleśnych¹². Zwracamy przy tym uwagę, że w odtwarzaniu lasów, jak w medycynie, obowiązuje żelazna zasada primum non nocere. Należy rozważnie dobierać tereny pod nowe lasy, biorąc pod uwagę wszystkie czynniki przyrodnicze. Na przykład sadzenie lasów na odwodnionych niegdyś mokradłach zamiast zwiększenia pochłaniania dwutlenku węgla może prowadzić do wzrostu jego emisji, przyspieszając rozkład materii w glebach organicznych, w których zakumulowane są ogromne ilości węgla. Odtwarzanie lasów na takich siedliskach może być rekomendowane jedynie pod warunkiem wcześniejszego przywrócenia warunków bagiennych, które ochronią pokłady torfu przed rozkładem, przy czym dotyczy to wyłącznie regeneracji zgodnych z takimi siedliskami lasów i borów bagiennych.

Wreszcie, odtwarzanie lasów, czy też sadzenie drzew w celach klimatycznych nie powinno w żadnym przypadku kolidować z ochroną różnorodności biologicznej w ekosystemach naturalnie nieleśnych (jak np. wspomniane torfowiska) czy w bogatych gatunkowo ekosystemach półnaturalnych, jak murawy czy łąki podmokłe. Wprost przeciwnie: powinniśmy zadbać, by lasy tworzyły wraz z nimi spójny funkcjonalnie system krajobrazowy, w którym efektywnie będą chronione zasoby węgla, wody i przyroda ożywiona.

Według ostatniego raportu IPCC, 30–50% powierzchni ziemi powinno być pokryte ekosystemami o charakterze naturalnym i zbliżonym do naturalnego, aby zapewnić skuteczną adaptację i mitygację systemów społeczno-ekologicznych do zmiany klimatu¹³.

Rola lasów w adaptacji do zmiany klimatu i gospodarce wodnej

Lasy mają duże znaczenie w stabilizacji obiegu wody w krajobrazie. Wzrost udziału powierzchni zalesionych w powierzchni całkowitej zlewni zwiększa intercepcję (zatrzymywanie wody na powierzchni roślin), ewapotranspirację (parowanie i odprowadzanie wody przez rośliny), wsiąkanie, retencję glebową i zasilanie wód podziemnych. Wysoki stopień zalesienia zlewni nawet kilkukrotnie zmniejsza ekstremalne spływy powierzchniowe, stabilizuje ich sezonową zmienność i zmniejsza szkody powodowane przez powodzie¹⁴. Woda miejscowo retencjonowana w lasach nie odpływa ze zlewni, lecz odtwarza wody podziemne oraz wraca do lokalnego obiegu poprzez ewapotranspirację. Jest to kluczowe w kontekście nasilającej się od 15 lat w Polsce suszy, negatywnie wpływającej na produkcję żywności, dostępność wody dla ludności (w ostatnich latach kilkaset jednostek samorządów terytorialnych publikuje każdego roku apele o ograniczenie zużycia wody) i przemysłu. Miejscowa retencja spowalnia też wysychanie rzek, co w ostatnich latach jest zjawiskiem coraz bardziej powszechnym, nawet we wschodnich, najbardziej wilgotnych częściach Polski. Krajobrazowa retencja wody wpływa w końcu pozytywnie na same lasy, redukując stres wodny w okresach bezopadowych i w czasie wysokich temperatur.

Lasy dojrzałe, cechujące się złożonymi biocenozami i wysoką różnorodnością biologiczną, znacznie efektywniej stabilizują cykl obiegu wody w zlewni niż lasy o uproszczonej strukturze, znajdujące się w początkowych stadiach rozwoju lub monokultury. Oznacza to, że lasy bliższe naturalnym skuteczniej chronią i odtwarzają zagrożone zmianą klimatu zasoby wodne, w znaczący sposób decydując o zdolności adaptacji systemów społeczno-ekologicznych.

Dlatego ochrona bioróżnorodności lasów powinna być dla nas ważniejsza niż maksymalizacja ich wydajności produkcyjnej. Jest to szczególnie istotne na terenach górskich i podgórskich zagrożonych powodziami oraz w środkowej Polsce objętej ujemnym bilansem wodnym i wyższym stopniem zagrożenia suszą. Ważną rolę pełnią również lasy o charakterze naturalnym, zlokalizowane w sąsiedztwie większych skupisk ludzkich, np. lasy miejskie, które w okresie fal upałów stanowią ważne obszary wytchnienia dla mieszkańców miast.

W naturalnych kompleksach leśnych kluczową rolę z punktu widzenia gromadzenia wody, a poprzez to również węgla, odgrywają lasy położone na mokradłach, a w szczególności torfotwórcze olsy czy bory bagienne. Gleby torfowe gromadzą nawet kilkadziesiąt tysięcy metrów sześciennych wody na hektar, stanowiąc ważne źródło wody – zarówno dla lokalnego obiegu, jak i regeneracji zasobów podziemnych. Z uwagi na tę rolę lasy i bory bagienne są ważnymi regulatorami lokalnego mikroklimatu, ponieważ ich ewapotranspiracja obniża temperaturę – zwłaszcza w czasie letnich upałów. Dlatego, aby poprawić rolę lasów w adaptacji do zmiany klimatu, musimy zaniechać ich odwadniania. Lasy na glebach organicznych powinny pełnić rolę wodo- i węglochronną, a istniejące w nich systemy melioracyjne należy wyłączyć z użytkowania.

Przystosowanie lasów do zmiany klimatu

Ponieważ zmiana klimatu już wpływa na lasy, a w przyszłości będzie wpływać jeszcze mocniej, potrzebne są szybkie i daleko idące zmiany w zarządzaniu lasami.

Produkcja drewna pozostanie istotnym celem leśnictwa ze względu na ważną rolę tego surowca w transformacji gospodarki i ograniczaniu produkcji energochłonnych materiałów, takich jak stal, beton czy plastik. Musimy jednak przemyśleć hierarchię funkcji lasów i nasz sposób zarządzania nimi. Trzeba pogodzić produkcję drewna z sekwestracją węgla, ochroną zasobów wodnych oraz ochroną bioróżnorodności w ekosystemach leśnych.

Jest to optymalny sposób realizacji Europejskiej Strategii Bioróżnorodności do 2030 oraz Nowej strategii leśnej UE 2030, wskazujących na konieczność pozostawienia części lasów – przede wszystkim starych drzewostanów o charakterze zbliżonym do naturalnego – bez gospodarczej ingerencji. Wprowadzanie ochrony tego typu będzie wiązało się z zaprzestaniem pozyskiwania drewna w danym obszarze leśnym, ale nie będzie stało na przeszkodzie innym sposobom korzystania z lasu (wstęp do lasu, rekreacja, turystyka, nauka i edukacja, zbiór grzybów i owoców runa leśnego).

Wyłączenie kolejnych obszarów leśnych z pozyskania drewna będzie wymagało intensyfikacji jego produkcji w innych miejscach. Duże możliwości w tym względzie stwarza przebudowa zagrożonych gwałtownym rozpadem jednogatunkowych i jednowiekowych drzewostanów iglastych rosnących na żyźniejszych i bardziej wilgotnych siedliskach oraz skrócenie cyklu rotacji drzewostanów w obszarach, gdzie dominować będzie funkcja gospodarcza.

Musimy więc zacząć kształtować drzewostany w sposób odpowiadający na obecne i przyszłe wyzwania klimatyczne. Należy zwiększyć zróżnicowanie składu gatunkowego i struktury młodych lasów, a także oprzeć się na naturalnych procesach odnowieniowych i selekcyjnych. Zrezygnujmy z wypracowanych niegdyś w celu optymalizacji produkcji drewna schematów pielęgnacji drzewostanów oraz z typologii siedlisk nie uwzględniającej w sposób należyty zmian zachodzących w środowisku.

Wskazane jest także szersze wykorzystanie wiedzy naukowej o funkcjonowaniu lasów jako ekosystemów – a więc uwzględnienie ważnej roli, jaką kluczowe gatunki zwierząt odgrywają np. w retencjonowaniu wody (bóbr), regulacji zagęszczenia roślinożerców (duże drapieżniki) oraz owadów żerujących na drewnie, łyku i korzeniach drzew (ptaki owadożerne – szczególnie dzięcioły, nietoperze czy dziki). Zwierzęta i rośliny będące integralną częścią lasu biorą także istotny i niedoceniany udział w obiegu węgla, przyczyniając się do zwiększania całkowitej biomasy ekosystemu oraz jego odporności na zmiany klimatyczne^15,16. Strategie adaptacji lasów do zmian klimatu opracowane przez naukowców i praktyków reprezentujących Państwowe Gospodarstwo Leśne¹⁷ oceniamy jako idące w dobrym kierunku. Musimy jednak pójść znacznie dalej, jeśli chcemy sprostać wyzwaniom klimatycznym i zrealizować cele przedstawione w Nowej strategii leśnej UE 2030 przyjętej przez Parlament Europejski w roku 2022¹⁸.

Najpilniejsze wyzwania

1. Zwiększenie potencjału polskich lasów w zakresie magazynowania węgla i wody, a także ich przystosowanie do zmieniających się warunków klimatycznych to zadania wymagające czasu. Są jednak działania, które trzeba podjąć natychmiast, aby uniknąć nieodwracalnych strat.

Należy zatem:

1. bezzwłocznie ograniczyć lub wyeliminować wycinkę drzew (szczególnie liściastych) w obszarach chronionych i ich bezpośrednim sąsiedztwie, na terenach górskich, w dolinach cieków i w obszarach najcenniejszych przyrodniczo,
2. ustanowić moratorium na wycinkę drzew starych i starodrzewów leśnych do czasu rozpoznania ich zasobów w skali kraju i możliwości objęcia ich ochroną,
3. objąć ochroną i wspierać odtwarzanie mokradeł leśnych oraz wszystkich innych naturalnych form retencji wody na terenach lasów (w tym tam i stawów bobrowych).

2. Aby zwiększyć potencjał adaptacyjny lasów do zmiany klimatu, a także ich wpływ na adaptację innych sektorów gospodarki, zwłaszcza na bezpośrednio zależne od stanu i powierzchni lasów zasoby wodne, należy:

1. zwiększać powierzchnie zalesione – zalecenie IPCC to osiągnięcie progu pokrycia 30–50% terenu obszarami o cechach naturalnych,
2. prowadzić działania w kierunku zwiększania naturalnej retencji leśnej poprzez działania ekohydrologiczne i NbS, oparte głównie o ukształtowanie terenu, ochronę różnorodności biologicznej i odtwarzanie siedlisk bagiennych.

3. W gospodarowaniu lasami o charakterze naturalnym należy wdrożyć podejście ekosystemowe z wykorzystaniem wiedzy o udziale zwierząt kręgowych i bezkręgowych oraz grzybów i roślin innych niż drzewa jako pełnoprawnych elementów lasu, mających wymierny wpływ na procesy akumulacji i dekompozycji węgla w ekosystemie.

4. Rozważając wpływ zmian klimatu na lasy, nie można pominąć ich funkcji zaopatrzeniowej, zwłaszcza w zakresie dostarczania surowca drzewnego. Sektor leśno-drzewny zapewnia wiele miejsc pracy i znacząco przyczynia się do rozwoju gospodarczego kraju, w tym poprzez eksport produktów opartych o drewno. Dlatego też konieczne jest:

1. zapewnienie polskiej branży drzewnej stabilnego zaopatrzenia w surowiec, co w wyniku zmian klimatycznych oraz podejmowanych działań adaptacyjnych i mitygacyjnych może być coraz trudniejsze;
2. wprowadzanie rozwiązań łagodzących ograniczoną podaż drewna surowego – rozwiązania takie powinny obejmować m.in. poprawę systemu recyklingu papieru, wprowadzenie systemu recyklingu drewna, zmianę systemu sprzedaży drewna przez Lasy Państwowe, która ograniczyłaby eksport polskiego drewna poza granice Unii Europejskiej i promowałaby jego przerób w Polsce, a także wyeliminowanie zużycia pełnowartościowego surowca drzewnego w energetyce.

5. Powyższe działania powinny się również znaleźć w wieloletniej polityce leśnej państwa uwzględniającej plan adaptacji lasów do zmian klimatu. Dokument ten powinien zostać w trybie pilnym opracowany poprzez dialog społeczny z udziałem wszystkich grup interesariuszy oraz ekspertów. Koncentracja prawie 80% zasobów leśnych w rękach Skarbu Państwa jest czynnikiem sprzyjającym podejmowaniu szybkich i skutecznych działań związanych z ochroną lasów przed zmianami klimatu. Podejmowane decyzje powinny być jednak wypracowane w ramach partycypacyjnego procesu włączającego wszystkie grupy interesariuszy oraz naukowców zajmujących się tematyką leśną, przyrodniczą i społeczną.

6. Należy również większą niż do tej pory uwagę zwrócić na lasy prywatne, które stanowią prawie 20% powierzchni leśnej Polski. Konieczne jest wprowadzenie działań osłonowych dla lasów prywatnych, wspierających przebudowę i ochronę drzewostanów. Potrzebne są instrumenty ekonomiczne wspierające naturalną sukcesję leśną na gruntach prywatnych. Prywatni właściciele lasów powinni być również objęci systemem szkoleń dotyczących związków pomiędzy zmianami klimatu a gospodarowaniem lasami.

1. Greenwood, S., Ruiz‐Benito, P. & Martínez‐Vilalta, J., Tree mortality across biomes is promoted by drought intensity, lower wood density and higher specific leaf area. Ecology (2017).
2. Allen, C. D. et al., A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests. For. Ecol. Manage. 259, 660–684 (2010).
3. McDowell, N. G. et al., Pervasive shifts in forest dynamics in a changing world. Science 368, (2020).
4. Pretzsch, H., Biber, P., Schütze, G., Uhl, E. & Rötzer, T., Forest stand growth dynamics in Central Europe have accelerated since 1870. Nat. Commun. 5, 4967 (2014).
5. Pretzsch, H., Biber, P., Schütze, G., Kemmerer, J. & Uhl, E., Wood density reduced while wood volume growth accelerated in Central European forests since 1870. For. Ecol. Manage. 429, 589–616 (2018).
6. Williams, A. P., Pockman, W. T. & Dickman, L. T., Multi-scale predictions of massive conifer mortality due to chronic temperature rise. Nat. Clim. Chang. (2016).
7. Arend, M. et al., Rapid hydraulic collapse as cause of drought-induced mortality in conifers. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 118, (2021).
8. Pugh, T. A. M. et al., Role of forest regrowth in global carbon sink dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences 116, 4382–4387 (2019).
9. Sterman, J. D., Siegel, L. & Rooney-Varga, J. N., Does replacing coal with wood lower CO2 emissions? Dynamic lifecycle analysis of wood bioenergy. Environ. Res. Lett. 13, 015007 (2018).
10. Mills, M. B. et al., Tropical forests post-logging are a persistent net carbon source to the atmosphere. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 120, e2214462120 (2023).
11. Stephenson, N. L. et al., Rate of tree carbon accumulation increases continuously with tree size. Nature 507, 90–93 (2014).
12. Bastin, J.-F. et al., The global tree restoration potential. Science 365
13. Lee, H. et al., Synthesis Report of the IPCC Sixth Assessment Report (AR6). Summary for Policymakers. (2023).
14. Tyszka, J., Estimation and economic valuation of the forest retention capacities. J. Water Land Dev 13a, 149–159 (2009).
15. Schmitz, O. J. et al., Animals and the zoogeochemistry of the carbon cycle. Science 362, (2018).
16. Hisano, M. & Chen, H. Y. H., Spatial variation in climate modifies effects of functional diversity on biomass dynamics in natural forests across Canada. Glob. Ecol. Biogeogr. 29, 682–695 (2020).
17. Jałoza, I. et al., Kompleksowy program przeciwdziałania procesom zamierania lasów w Polsce oraz działania mitygacyjne w perspektywie do 2030 roku. (2023). Państwowe Gospodarstwo Leśne Lasy Państwowe.
18. Nowa strategia leśna UE 2030 – zrównoważona gospodarka leśna w Europie. Rezolucja Parlamentu Europejskiego z dnia 13 września 2022 r. w sprawie nowej strategii leśnej UE 2030 – zrównoważona gospodarka leśna w Europie (2022/2016(INI)). Parlament Europejski 32 (2022).

Uchwała wyraża opinię Komitetu i nie powinna być utożsamiana ze stanowiskiem Polskiej Akademii Nauk (par. 5 ust. 3 Uchwały nr 1/2023 Prezydium PAN w sprawie utworzenia komitetów problemowych i rad przy Prezydium Polskiej Akademii Nauk na kadencję 2023-2026)

Źródło: Polska Akademia Nauk.

The post Wpływ zmiany klimatu na lasy i lasów na klimat – komunikat ekspertów PAN appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Granice planetarne Rockströma i stan ich przekroczenia w 2009 oraz 2023 r.

Porównanie stanu Ziemi według oszacowania z roku 2009 ( Rockström i in., 2009) i 2023 (Richardson i in., 2023).

Diagramy obejmują kluczowe dla sprawnego działania systemu ziemskiego sfery:

• klimat,
• integralność biosfery (podtrzymanie bioróżnorodności i wypełnianie dotychczasowych funkcji w systemie),
• zmiany w ekosystemach lądowych,
• zmiany w zasobach wody słodkiej (woda niebieska – woda w zbiornikach, rzekach itd., zielona – woda w roślinach, glebie),
• cykle biogeochemiczne (obieg azotu i fosforu – ważnych substancji odżywczych dla roślin),
• zakwaszenie oceanu,
• zanieczyszczenie atmosfery aerozolem (drobnymi cząstkami o różnym składzie chemicznym),
• stan warstwy ozonowej
• obecność nowych substancji w środowisku.

Okrąg narysowany linią przerywaną pokazuje zakres zmian/zaburzeń, który nie powoduje zagrożenia dla działania systemu ziemskiego. Krawędzie zielonych i pomarańczowych cząstek pokazują, czy poszczególne granice planetarne zostały (wejście w strefę pomarańczową) czy nie zostały (strefa zielona) przekroczone, oraz jak daleko jesteśmy od poszczególnych granic.

Więcej na ten temat w podręczniku Klimatyczne ABC oraz

Ilustracja na podstawie: Rockström i in., 2009, Richardson i in., 2023 oraz ilustracji Azote (Stockholm Resilience Centre, Stockholm University).

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Granice planetarne appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Nasilająca się zmiana klimatu to jedno z największych zagrożeń środowiskowych dla przyszłości gatunku ludzkiego i rosnące zagrożenie dla jego teraźniejszości. Nie oznacza to jednak, że jeśli przestaniemy emitować gazy cieplarniane, skończymy też destabilizować warunki, dzięki którym nasza cywilizacja mogła się rozwinąć.

Kryzysów środowiskowych, którymi należy się przejmować, jest więcej. Zwłaszcza jeśli spojrzymy na nie z perspektywy nie tylko całej Ziemi, lecz jej konkretnych obszarów. I z perspektywy nie tylko gatunku ludzkiego ogółem, lecz każdej społeczności i każdego człowieka osobno.

Ludzkość w antropocenie

40% obszarów lądowych przestało już należycie spełniać swoje funkcje ekologiczne (takie jak podtrzymywanie obiegu energii i składników odżywczych, by możliwe było przetrwanie kolejnych pokoleń roślin i zwierząt). Do tego połowa naturalnych ekosystemów została już przez człowieka zmieniona, a połowa zasobów wody gruntowej nie jest regularnie odbudowywana. To alarmujące wnioski z przełomowego badania, które opublikowała w Nature międzynarodowa grupa naukowców z Earth Commission (więcej o autorach piszemy na końcu tekstu).

„Ludzkość wkroczyła w antropocen” – podnoszą autorzy na początku opracowania (Rockström i in., 2023). I dodają, że z powodu działalności człowieka system ziemski znalazł się na trajektorii „gwałtownie oddalającej się” od stabilnego klimatu holocenu z ostatnich 12 000 lat. Czyli jedynego stanu, „w przypadku którego mamy dowody, że może podtrzymać funkcjonowanie świata, jaki znamy”.

Te gwałtowne zmiany – jak wyjaśniają naukowcy – osłabiają krytyczne systemy podtrzymywania życia na naszej planecie, a związane z tym znaczące skutki społeczne już są odczuwane. Dalsze podążanie tą ścieżką może doprowadzić do przekroczenia punktów krytycznych, które nieodwracalnie zdestabilizują system klimatyczny Ziemi.

Ziemia bezpieczna i sprawiedliwa

W 2009 r. prof. Johan Rockström wraz z grupą naukowców ze Sztokholmskiego Centrum Badań nad Odpornością zbadał, jak dużą presję ze strony człowieka może wytrzymać Ziemia. Przełomowe opracowanie (Rockström i in., 2009) wyznaczyło dziewięć “granic planetarnych”. To właśnie one określają zdolność naszej planety do zachowania znanego z holocenu stanu równowagi.

Tak jak nadmuchiwany balon ma swoją wytrzymałość i nie może rozciągać się bez końca, tak systemy przyrodniczy i społeczny mają określoną odporność, której przekroczenie może spowodować zasadniczą zmianę w funkcjonowaniu świata. Balon po przekroczeniu odporności gumy na rozciąganie nie znika, ale zmienia się w taki sposób, że nie może już pełnić w żaden sposób dotychczasowych funkcji

– tłumaczy w „Klimatycznym ABC” dr hab. Wiktor Kotowski, profesor Uniwersytetu Warszawskiego na Wydziale Biologii.

Według pierwotnego oszacowania – przeprowadzonego w 2009 – granice bezpieczeństwa zostały przekroczone już przynajmniej w 3 z 9 rozpatrywanych sfer (Rockström i in., 2009). W roku 2023 przedstawiono aktualizację (Richardson i in., 2023), zgodnie z którą przekroczone zostało już 6 z 9 granic (patrz ilustracja powyżej). W badaniu, które opisujemy w tym tekście, międzynarodowa komisja naukowców, znów pod przewodnictwem Rockströma, poszła jednak krok dalej. Po raz pierwszy w historii przyjrzano się warunkom niezbędnym do przetrwania naszego gatunku, które są również dla każdego sprawiedliwe.

„Bezpieczne” warunki mamy zapewnione wtedy, gdy mieścimy się w “granicach systemu Ziemi”. Dzięki temu jego funkcje i zdolność do wspierania przetrwania ludzi oraz wszystkich innych żywych organizmów zostaje utrzymana.

„Sprawiedliwość” zdefiniowano z kolei jako sytuację, w której wszyscy na planecie są chronieni przed znacznymi szkodami będącymi efektem przekraczania granic, a do tego mają zapewniony dostęp do podstawowych zasobów. Co ważne, dotyczy to nie tylko obecnie żyjących ludzi, lecz także przeszłych i przyszłych pokoleń oraz innych gatunków.

Bezpiecznie powinno być wszędzie

„Bezpieczne i sprawiedliwe” granice wyznaczono, uwzględniając podejście globalne i subglobalne (regionalne, lokalne). I to właśnie ten element wyróżnia badanie na tle poprzednich. Dlaczego jednak perspektywa regionalna jest tak ważna?

Przypuśćmy, że z okazji imienin uczeń Maciek przyniósł do klasy 20 cukierków: dla każdego dziecka po jednym. Ale Krzysiek z ostatniej ławki wziął ich pięć, więc dla czworga uczniów cukierków zabrakło. Choć średnio rzecz biorąc wszyscy mieli więc po jednym, to w praktyce ktoś miał ich więcej, a ktoś musiał obejść się smakiem. Podobnie jest z sytuacją na Ziemi. Na przykład dla milionów ludzi w Afryce nieposiadających odpowiedniego dostępu do wody pitnej nie ma większego znaczenia, że ogólnie na planecie jest wystarczająco dużo wody słodkiej, by zaspokoić potrzeby 8 mld ludzi. Dlatego naukowcy sprawdzili tym razem nie tylko dane globalne, ale też sytuację w poszczególnych regionach.

Granice systemu ziemskiego – jak bardzo je przekroczyliśmy?

Nową koncepcję przedstawiono jako „Earth system boundaries” (ESB), czyli „granice systemu Ziemi”. Earth Commision przeanalizowała pięć z dziewięciu sfer badanych wcześniej na potrzeby publikacji o granicach planetarnych (Rockström i in., 2009). To: klimat, biosfera (bioróżnorodność), woda słodka, obieg składników odżywczych (fosforu i azotu) oraz aerozole (zanieczyszczenie powietrza). Sfery opisano łącznie za pomocą ośmiu wskaźników. W przypadku aż siedmiu zakres „bezpieczeństwa i sprawiedliwości” został przekroczony, w większości znacząco. Dużo bardziej, niż gdyby interesował nas tylko zakres “bezpieczny”.

W ujęciu subglobalnym przynajmniej dwa z ośmiu wskaźników dla „bezpiecznego i sprawiedliwego” systemu ziemskiego „pękły” w odniesieniu do 52% powierzchni lądów. Obszary te zamieszkuje aż 86% ludzi. W niektórych miejscach na Ziemi jest jeszcze gorzej – na 5% powierzchni lądów, na których żyje 28% populacji ludzi, stwierdzono przekroczenie przynajmniej czterech granic. Żebyśmy mogli mówić o spełnieniu kryterium „bezpieczeństwa i sprawiedliwości”, takich przypadków nie powinno być w ogóle.

„Ludzie podejmują kolosalne ryzyko dla przyszłości cywilizacji i wszystkiego, co żyje na Ziemi” – alarmują badacze na początku komunikatu prasowego.

Sprawiedliwy dostęp do wody? Nie wszędzie

Dostępność zasobów wodnych to doskonały przykład tego, jak istotne jest w ocenie stanu planety uwzględnienie perspektywy regionalnej. W badaniu w Nature słodką wodę podzielono na dwie kategorie: wodę powierzchniową i wodę podziemną (gruntową).

Dla tej pierwszej za kryterium oceny uznano przepływy na typowym dla danego obszaru poziomie. Typowym, a więc utrzymującym ekosystemy wodne w naturalnym stanie, pozwalającym na dalsze zapewnianie usług ekosystemowych. Aby tak było, przepływy – bez względu na okres roku – mogą odstawać od tego odpowiedniego poziomu o najwyżej 20% (więcej lub mniej).

Globalnie roczne przepływy mieszczą się w limicie bez problemu, dlatego warunek „bezpieczeństwa” jest spełniony. Jednak lokalnie, w przypadku 34% powierzchni lądów, które zamieszkuje ponad połowa ludzkości, przepływy odstają od przyjętego punktu odniesienia o ponad 20%. Oznacza to zagrożenie dla możliwości zapewnienia odpowiedniej ilości wody czy to na bezpośrednie potrzeby ludzi, czy to na utrzymanie konkretnych usług ekosystemowych (np. rybołówstwo). Warunek „sprawiedliwości” nie jest więc spełniony, przez co o utrzymaniu się w „bezpiecznych i sprawiedliwych” granicach nie może być mowy.

Dokładnie tak samo jest z wodą gruntową. Badacze z Earth Commission uznali, że aby spełniono kryterium „bezpieczeństwa i sprawiedliwości”, nigdzie na świecie podziemne zasoby wody nie powinny się kurczyć. Tymczasem kurczą się w przypadku 47% takich rezerwuarów. Dzieje się tak, choć przekroczenia na poziomie globalnym nie ma: aby zasoby się nie kurczyły, ludzkość może pobierać rocznie 15,8 km³ wody gruntowej, a pobiera 15,7 km³. Dlatego też mimo to warunek utrzymania się w „bezpiecznej i sprawiedliwej” granicy nie został spełniony.

Niesprawiedliwe skutki zmiany klimatu

„Sprawiedliwe” podejście znacząco zmienia sytuację również w przypadku klimatu.

W ramach zawartego w 2015 r. Porozumienia Paryskiego uzgodniono, że globalne ocieplenie najlepiej byłoby ograniczyć do poziomu 1,5°C, a w najgorszym razie do 2°C względem epoki przedprzemysłowej. Klimatolodzy przestrzegają, że im bardziej przekroczymy te progi, tym większe ryzyko uruchomienia procesów, które same z siebie doprowadzą do dalszego, nagłego ocieplania planety (tzw. punkty krytyczne). To np. załamanie się pokrywy lodowej Grenlandii i szybkie rozmrożenie fragmentów wiecznej zmarzliny (więcej np. w artykule Ziemia stabilna czy cieplarniana?)

Według autorów badania, do tej pory ogrzaliśmy Ziemię o 1,2°C. Według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmiany Klimatu (IPCC) ryzyko przekroczenia tzw. punktów krytycznych jest w tych warunkach umiarkowane. W przypadku ocieplenia o 1,5°C lub 2°C ryzyko to wzrasta odpowiednio do poziomu wysokiego lub bardzo wysokiego. Również w badaniu w Nature za „bezpieczną” granicę systemu ziemskiego (ESB) uznano próg 1,5°C. I choć jeszcze jej przekroczyliśmy, to tę „sprawiedliwą” już tak, bo jej próg ustalono na poziomie 1°C. Dlaczego?

Żeby utrzymać się w „sprawiedliwej” granicy, ludzie dodatkowo nie powinni być narażeni na znaczne szkody związane ze zmianą klimatu (tzw. NSH – No Siginificant Harm). „Znaczną szkodę” zdefiniowano przy tym jako „powszechny, poważny, zagrażający przetrwaniu lub nieodwracalny negatywny wpływ na kraje, społeczności i jednostki wynikające ze zmian w systemie Ziemi”. Pod pojęciem tym kryją się: utrata życia, środków do życia lub dochodów, wysiedlenia, utrata żywności, wody lub bezpieczeństwa żywnościowego, przewlekłe choroby, urazy i niedożywienie. Wszystkie te konsekwencje odczuwane są już teraz – tyle że nie w każdej części planety równie mocno, przez co nie każdy potrafi to dostrzec i zrozumieć. Co więcej, wzrost temperatury o 1,5°C, oznacza poważne problemy dla kolejnych milionów ludzi.

Jak piszą badacze w Nature:

Przy 1,5°C ponad 200 milionów ludzi, w nieproporcjonalnie dużym stopniu tych już narażonych, ubogich i zmarginalizowanych, może być narażonych na bezprecedensowe średnie roczne temperatury, a ponad 500 milionów może być narażonych na długoterminowy wzrost poziomu morza. […] Co więcej, wcześniejsze emisje doprowadziły już do znacznych szkód, w tym ekstremalnych zjawisk pogodowych, utraty siedlisk przez rdzenne społeczności w Arktyce, utratę obszarów przez nisko położone państwa i wzrost poziomu mórz lub osłabienie zasilania wód gruntowych spowodowane zmianami w topnieniu lodowców.

Dlatego zdaniem autorów publikacji „sprawiedliwa” granica powinna zostać ustalona na poziomie 1,0°C lub niższym. Dlatego konieczna będzie adaptacja (przystosowanie do nowych warunków), działania zmniejszające narażenie poszczególnych ekosystemów lub społeczności na szkody, a także rekompensaty strat. Naukowcy stojący za badaniem zwracają przy tym uwagę na kraje rozwijające się, które domagają się wprowadzenia właśnie takich mechanizmów wsparcia i rekompensat ze strony bogatszych i odpowiadających za znacznie większe emisje krajów.

Granice biosfery też przekroczone

Także w przypadku innych analizowanych sfer nie mieścimy się już w „bezpiecznych i sprawiedliwych” granicach.

Za wyznacznik stanu biosfery uznano różnorodność biologiczną. W analizie uwzględniono dwie uzupełniające się miary: powierzchnię zajmowaną przez ekosystemy nienaruszone w istotny sposób przez człowieka oraz funkcjonalną integralność (czym jest, wyjaśniamy kilka akapitów niżej) wszystkich ekosystemów, w tym miejskich i rolniczych.

Jak tłumaczą naukowcy, istnienie naturalnych ekosystemów jest niezbędne podtrzymania funkcjonowania rezerwuarów i przepływów węgla, wody czy składników odżywczych – systemu podtrzymującego przetrwanie człowieka i innych zamieszkujących na Ziemi gatunków.

Bezpieczne i sprawiedliwe granice systemu ziemskiego określono na poziomie 50-60% powierzchni lądów (i podobne w oceanach). Oznacza to, że tyle obszarów w dużej mierze nienaruszonych ekosystemów powinno takimi pozostać. Co ważne, nie chodzi przy tym wyłącznie o tereny, który należy objąć ochroną – wciąż mogą być one zamieszkiwane przez ludzi i wykorzystywane na ich potrzeby, ale w sposób rzeczywiście zrównoważony. Obecnie warunek ten jest spełniony dla 45-50% obszarów lądowych.

Z kolei funkcjonalna integralność to zdolność ekosystemów miejskich, rolniczych i wszystkich innych przekształconych przez człowieka do lokalnego zapewniania usług ekosystemowych, z których korzystają ludzie. To np. zapylanie, zwalczanie szkodników i chorób, regulacja jakości wody, ochrona gleby, łagodzenie konsekwencji ekstremalnych zjawisk pogodowych oraz rekreacja. Zdaniem badaczy na każdy kilometr kwadratowy takich obszarów przynajmniej 20-25% powinno być zajęte przez zróżnicowane siedliska półnaturalne, w tym gatunki rodzime. W przypadku niektórych obszarów bardziej narażonych na naturalne zagrożenia, takich jak strome zbocza lub silnie erodujące gleby, poziom ten wynosi 50%.

Żebyśmy znaleźli się w „bezpiecznych i sprawiedliwych” granicach, integralność funkcjonalna na odpowiednim poziomie powinna być zapewniona wszędzie, obejmując całe 100% przekształconych przez człowieka ekosystemów. Celu tego nie osiągnięto w przypadku aż 64-69% obszarów. Jak wyjaśniają badacze, konsekwencje tego to m.in. zmniejszenie produktywności żywności i zdolności ekosystemu do łagodzenia skutków naturalnych zagrożeń, a także zanieczyszczenia, utrata składników odżywczych oraz zwiększenie zależności od szkodliwych pestycydów i biocydów. Dodatkowo właściciele ziem tracą też możliwość wykorzystywania ich na inne cele.

Zanieczyszczone gleby i powietrze

Kolejne granice systemu ziemskiego dotyczą wprowadzania do obiegu przyrodniczego nadwyżek azotu i fosforu. Ich źródłem jest przede wszystkim rolnictwo, które odpowiada za 90% ich antropogenicznych emisji. Nadmiar tych składników powoduje eutrofizację (przeżyźnienie) ekosystemów lądowych i wodnych, przez co dochodzi do szybkiego spadku różnorodności biologicznej roślin, a w konsekwencji do wymierania owadów i innych grup zwierząt. Dodatkowo tego typu zanieczyszczenia szkodzą zdrowiu zwierząt i ludzi, odpowiadają za zakwity sinic w zbiornikach wodnych oraz przyczyniają się do emisji gazów cieplarnianych, wzmacniając globalne ocieplenie (patrz też Rzeki, jeziora, mokradła – bardzo potrzebne, bardzo zagrożone oraz Z pól do morza – nawozy a środowisko i klimat).

Bezpieczne i sprawiedliwe granice ustalono na poziomie, który minimalizuje eutrofizację. W przypadku azotu łączna nadwyżka wprowadzana do środowiska nie powinna przekroczyć 57 mln ton rocznie, a wynosi 119. Z kolei w przypadku fosforu taka roczna nadwyżka powinna mieścić się w przedziale <4,5-9 mln ton rocznie, a wynosi 10.

Ostatnia z granic dotyczy aerozolu atmosferycznego, czyli zanieczyszczeń w postaci pyłów i kropelek o różnym składzie chemicznym. W skali globalnej bezpieczną i sprawiedliwą granicę wyznaczono na podstawie różnicy w tzw. głębokości optycznej aerozolu (AOD – aerosol optical depth) pomiędzy półkulą północną a południową. Taki pomysł podyktowały wnioski ze wcześniejszych badań: wzrost różnicy w stężeniu aerozolu pomiędzy półkulami może prowadzić do poważnych zakłóceń cyklu hydrologicznego, a konkretnie przesunięcia strefy opadów w tropikach (podwyższenie koncentracji aerozolu na jednej półkuli powoduje osłabienie opadów monsunowych na tej samej półkuli oraz ich wzmocnienie na drugiej). Określony przez naukowców limit nie został przekroczony ani w skali regionalnej, ani w skali globalnej. Oznacza to, że zanieczyszczenie aerozolami jest jedyną granicą, w której mieścimy się globalnie.

Jeśli pod uwagę weźmiemy lokalne zanieczyszczenia drobnymi pyłami PM2,5, jest już jednak znacznie gorzej. Aż 85% ludzi na Ziemi jest obecnie narażonych na oddychanie powietrzem, w którym znajduje się ich zbyt wiele. Skutki dla zdrowia są poważne: od astmy, przez choroby układu oddechowego i choroby serca, po przedwczesne zgony. Szacuje się, że tylko z powodu oddychania pyłami PM2,5 każdego roku umiera 4,2 miliona ludzi, a przez wszystkie zanieczyszczenia powietrza – 9 milionów.

Co (jeszcze) wyciągnąć z badania?

Czego uczy nas badanie w Nature i dlaczego jest tak ważne?

Po pierwsze: wszystkie elementy i zjawiska zachodzące w systemie ziemskim są ze sobą połączone.

Oznacza to, że poszczególne zmiany wzajemnie na siebie oddziałują i często wzmacniają.

Na przykład cieplejsze wody szybciej reagują zakwitami glonów na przeżyźnienie (eutrofizację) spowodowaną dopływem azotanów i fosforanów z pól uprawnych niż wody zimne. Wylesienia spowodowane ekspansją rolnictwa bezpośrednio wpływają na wymieranie gatunków, ale też generują emisje CO2, zwiększając efekt cieplarniany. Osłabiają one także krążenie wody na lądach, potęgując susze wywołane ociepleniem klimatu

– opisuje w „Klimatycznym ABC” prof. Kotowski.

Po drugie: zmiana klimatu to wyjątkowe zagrożenie

Stabilny klimat to jeden z fundamentów, dzięki któremu gatunek ludzki zyskał warunki, by się rozwinąć. Zachwianie nim pociąga za sobą bardzo poważne konsekwencje w skali globalnej i wpływa również na inne fundamenty, na przykład utratę bioróżnorodności (bo gatunki wymierają lub zmniejsza się ich populacja) i ilość wody słodkiej (m.in. dlatego, że im cieplej, tym więcej wody wykorzystuje się w rolnictwie i tym więcej wody paruje przed wsiąknięciem w glebę). Globalne jest również znaczenie emisji gazów cieplarnianych: atmosfera nie ma granic, dwutlenek węgla wyemitowany w Chinach, czy w Polsce rozprzestrzenia się po całym świecie. Z innymi przedstawionymi granicami/sferami jest inaczej: nadmiar fosforu i azotu w Europie nie ma znaczenia dla jakości gleb czy wody w Ameryce Północnej i na odwrót.

Co więcej, w przypadku zmiany klimatu istnieją też wyraźne punkty krytyczne, po których przekroczeniu uruchomione zostaną dodatnie sprzężenia zwrotne. W efekcie dalsze negatywne konsekwencje zaczną napędzać się same. W przypadku większości innych zjawisk pogarszanie się sytuacji to proces bardziej liniowy, tj. taki, w którym problemy narastają proporcjonalnie do stopnia w jakim oddziałujemy na środowisko, bez ryzyka gwałtownego, skokowego pogorszenia po przekroczeniu konkretnego progu.

Kolejnym wyróżnikiem zmiany klimatu jest to, jak szybko jesteśmy w stanie wrócić do stanu sprzed przekroczenia punktu krytycznego. W przypadku niektórych innych granic, np. zanieczyszczenia aeorozolami, zaprzestanie szkodliwych praktyk rozwiąże problem niemal natychmiast. Dziś smog jest, za miesiąc go nie ma. W przypadku klimatu taki powrót do poprzedniego stanu „normalności” jest niemożliwy, a z negatywnymi skutkami pozostaniemy na setki, jeśli nie tysiące lat.

Po trzecie: zmiana klimatu to nie jedyny poważny kryzys środowiskowym

Klimat jest tylko jednym z wielu różnych podsystemów Ziemi, od których zależy stabilność naszej planety. Inne – takie jak biosfera, cykle odżywcze i hydrologiczne – są równie fundamentalne dla naszych społeczeństw, ale znacznie mniej się o nich mówi. Ustalenia Earth Commission to naukowy przełom. Nie tylko wykraczamy poza klimat, ale także zapewniamy kwantyfikacje według tych samych wskaźników dla wielu granic systemu ziemskiego

– komentuje Wendy Broadgate, dyrektor wykonawcza międzynarodowej komisji naukowców, która przeprowadziła badanie.

Po czwarte: trzeba zmienić podejście do kryzysów środowiskowych

Publikacja w Nature wychodzi poza ramy „bezpieczeństwa”, dodając do analizy „sprawiedliwość”. Można uznać, że to brakujący element układanki. Naukowcy określili względnie bezpieczny poziom globalnego ocieplenia na 1,5°C. Mimo to każda osoba choć przeciętnie zainteresowana tematem zmiany klimatu dobrze wie, że ludzie na całym świecie cierpią z tego powodu już teraz. Jak za zadowalający uznać cel, który oznacza poważne, zagrażające zdrowiu, sytuacji finansowej i życiu problemy dla setek milionów ludzi? Uwzględnienie „sprawiedliwości” pokazuje, że nie powinniśmy.

Co jednak bardzo ważne, naukowcy podkreślają też, że „sprawiedliwość jest koniecznością, aby ludzkość mogła żyć w granicach naszej planety”.

Ten wniosek pojawia się w wielu poważnych ocenach środowiskowych przygotowywanych przez społeczność naukową. To nie jest wybór polityczny. Przytłaczające dowody pokazują, że sprawiedliwe i równe podejście jest niezbędne dla planetarnej stabilności. Nie możemy mieć biofizycznie bezpiecznej planety bez sprawiedliwości. Obejmuje to wyznaczenie sprawiedliwych celów, aby zapobiec znacznym szkodom i zagwarantować dostęp do zasobów ludziom i zwierzętom, a także sprawiedliwe transformacje, aby osiągnąć te cele

– mówi prof. Joyeeta Gupta, współautorka badania specjalizująca się w środowisku, rozwoju i prawie.

Po piąte: ustalenia naukowców można wykorzystać przy planowaniu działań

Autorzy artykułu w Nature piszą w nim wprost: „Zmiany te [w systemie Ziemi] napędzane są głównie przez systemy społeczne i gospodarcze oparte na niezrównoważonym wydobyciu zasobów i konsumpcji.” Dlatego też proponują, by ich ustalenia służyły opracowaniu opartych na nauce nowych celów, które wyznaczą sobie przedsiębiorstwa, miasta i rządy.

To globalne opracowanie dostarcza wszystkim zainteresowanym stronom naukowej wiedzy na temat granic, których zachowanie umożliwi dalszy dostatni i sprawiedliwy rozwój na stabilnej planecie, lepszą przyszłość dla ludzi i planety. To nowe podejście to wkład w ustalanie celów opartych na dokonaniach nauki. Celów, które mogą być przyjęte przez miasta, przedsiębiorstwa i kraje, chcące zaradzić globalnym, systemowym kryzysom zmiany klimatu, utraty bioróżnorodności, przenawożenia, nadmiernej eksploatacji wód czy zanieczyszczenia powietrza.

– podsumowuje Rockström.

The post Bezpieczne i sprawiedliwe granice systemu ziemskiego – które już przekroczyliśmy? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Stojąc w obliczu narastającej utraty bogactwa biologicznego planety spróbujmy zastanowić się nad naturą korzyści jakie czerpiemy z przyrody ożywionej i także nieożywionej (te dwa aspekty ściśle się ze sobą łączą) i uzasadnić dlaczego inwestowanie zasobów w jej ochronę jest zgodne z naszym interesem. W dalszej kolejności proponuję rozważyć ogólne wytyczne, które mogłyby nam pomóc w osiągnięciu celów ochrony zasobów i bogactwa przyrody. Celem nadrzędnym jest nie tylko umożliwienie przyszłym pokoleniom obecności na Ziemi, ale także, a może przede wszystkim, pomyślne kontynuowanie działań na rzecz poprawy jakości życia dla możliwie największej części populacji ludzkiej (Pinker 2018). 

Katalog pożytków z bioróżnorodności 

We wstępie do pierwszego artykułu z cyklu o utracie bioróżnorodności stwierdziliśmy, że dzięki przyrodzie ludzkość otrzymuje energię, dach nad głową, wikt oraz możliwość odprężenia czy rozwoju nauki i sztuki. Spróbujmy teraz nieco bliżej przyjrzeć się poszczególnym korzyściom otrzymywanym od przyrody i ocenić, czy narastająca presja wywierana przez nas na środowisko ma wpływ na możliwość ciągłego czerpania tych pożytków obecnie i w przyszłości. Analiza 18 kategorii korzyści czerpanych przez ludzkość z przyrody, przeprowadzona przez działającą przy ONZ Międzyrządową Platformę Naukowo-Polityczną na rzecz Bioróżnorodności i Usług Ekosystemowych (IPBES) wskazuje, że nasze możliwości korzystania z przyrody zmniejszyły się w ciągu ostatniego półwiecza aż w 14 spośród nich (Ilustracja 2) (IPBES 2019).  

Darowanemu koniowi w pysk popatrzmy

Przede wszystkim należy stwierdzić, że wykorzystanie dobrodziejstw przyrody zawdzięczamy nie tylko jej obecności, ale w równej mierze naszej wiedzy, technologii, infrastrukturze i organizacji. Rozwój wiedzy i technologii w przyszłości daje możliwości wykorzystania zasobów przyrody w sposób dotąd nieosiągalny, pod warunkiem oczywiście zachowania tych zasobów przez odpowiednio długi czas (kategoria 18).  

Niektóre spośród dóbr czerpanych z przyrody trudno jest nam zastąpić, jak choćby zasoby genetyczne dziko żyjących gatunków, z których możemy skorzystać dzięki rozwojowi biologii molekularnej. Inne są częściowo do zastąpienia, choć wymyślone przez nas substytuty bywają energetycznie kosztowne i nie spełniają wszystkich funkcji układu biologicznego, który zastępują. Przykładowo budowle hydrotechniczne zapewniają ochronę przed wezbraniami sztormowymi podobnie jak zarośla namorzynowe, jednak nie zapewniają środowiska życia dla wielu gatunków ryb jak te ostatnie (Ilustracja 3) (Takagi i inni 2016; NOAA 2021). 

Co znamienne, w ostatnim półwieczu odnotowaliśmy wzrost wykorzystania jedynie materialnych pożytków z przyrody, zwiększając od 1970 r. trzykrotnie wartość produkcji rolniczej oraz połowy ryb i pozyskanie drewna o 50% (Diaz i in., 2019). Jednak dalsze zwiększanie ich wykorzystania napotyka na bariery; np. od około 30 lat światowe połowy ryb ustabilizowały się na poziomie około 90 mln ton rocznie, a dalszy wzrost pozyskania żywności z wody wymaga już rozwoju akwakultury (Ourworldindata, dostęp 5 lipca 2023 r.). 

Ponadto, wzrost pozyskania jednych dóbr materialnych może zmniejszać potencjał pozyskania innych. Dla przykładu zwiększenie areału gruntów rolnych przeznaczonych do produkcji biopaliw prowadzi do zmniejszenia produkcji pasz i żywności, uwypuklając konflikt między wykorzystaniem produkcji rolniczej na potrzeby energetyczne i spożywcze (Godfray i inni, 2010). 

Wzrost pozyskania dóbr materialnych pozostaje także w bezpośrednim związku ze zmniejszeniem możliwości czerpania korzyści wynikających z regulacyjnej funkcji zasobów przyrody (Ilustracja 4). I tak wylesienie terenu z przeznaczeniem go pod uprawy lub hodowlę zwiększa potencjał produkcji rolniczej kosztem zdolności ekosystemów do wiązania CO₂ (biomasa ekosystemów leśnych zwykle przewyższa biomasę pól uprawnych, a lasy można traktować jak rezerwuary węgla) co skutkuje dodatkową emisją CO₂ do atmosfery i nasileniem zmiany klimatu. Ponadto, wylesianie zmniejsza zatrzymywanie wody w glebie zwiększając zagrożenie powodzią, a także sprzyja erozji gleb. Wreszcie utrata pokrywy leśnej wiąże się ze znaczną utratą bioróżnorodności; lasy stanowią bowiem środowisko życia 80% płazów, 75% ptaków i 68% ssaków (FAO 2022).       

Podobnie, wzrost powierzchni obszarów przeznaczanych na cele rolnicze, oraz powszechne stosowanie pestycydów, przyczyniają się z jednej strony do wzrostu produkcji żywności i pasz, a z drugiej zagrażają gatunkom zapylającym, które obejmują zarówno gatunki bezkręgowców (min. pszczoły, motyle) jak i kręgowców (niektóre ptaki i nietoperze). Ocenia się, że bezpośrednia wartość plonów, w których produkcji biorą udział gatunki zapylające, waha się w szerokim przedziale 235 – 577  mld USD rocznie, przy czym pośrednio biorą one udział w powstawaniu aż 75% wszystkich plonów o wartości 1950 mld USD rocznie w 2016 r. (IPBES 2016; IPBES 2019).       

Nawet skrótowe spojrzenie na kondycję ludzkości wskazuje na wielość i siłę wzajemnych powiązań łączących nas z przyrodą i jej bogactwem. Różnorodne zasoby przyrody ożywionej odgrywają na obecnym etapie rozwoju cywilizacji ważną rolę w zaspokajaniu naszych najbardziej podstawowych potrzeb, dlatego zasadne wydaje się prowadzenie działań umożliwiających nieprzerwane pobieranie pożytków z przyrody. Poniżej zastanowimy się jakie działania mogłyby nas do tego celu przybliżyć.   

Nie ma się co czarować

Sytuacja, w której znaleźliśmy się jako zbiorowość ludzka na początku XXI w. do łatwych nie należy. Z dwóch zasadniczych czynników odpowiedzialnych za kształtowanie się presji na środowisko, tj. rozmiarów populacji ludzkiej i wielkości presji przypadającej na jednego mieszkańca globu, ten pierwszy będzie oddziaływał z rosnącą siłą przez ponad 50 lat, a drugi zapewne także będzie się zwiększał. 

Jeśli chodzi o wielkość populacji ludzkiej to mamy dobrą i złą wiadomość; dobra jest taka, że względne tempo jej wzrostu (przyrost populacji w jednostce czasu w stosunku do wielkości populacji przed rozpoczęciem się tej jednostki czasu) maleje i zapewne nadal będzie maleć aż do zera. Zła wiadomość jest taka, iż przyjdzie nam pomieścić na Ziemi najprawdopodobniej ponad jedną czwartą więcej osób niż żyje obecnie, a większość tego przyrostu pojawi się na terenach o wysokiej bioróżnorodności (głównie Afryka Subsaharyjska) (UN 2022).    

Wraz z nasilaniem się zmiany klimatu, jej wpływ na bioróżnorodność będzie wzrastał. W dodatku nie zawsze będzie się to odbywać liniowo (proporcjonalnie do wzrostu temperatury): część zjawisk zagrażających różnorodności biologicznej może nasilać się szybciej (Hansen i inni 2010). To nie jest dobra wiadomość. 

W przypadku wzrostu liniowego zmiana klimatu o pewną wartość (np. wzrost średniej temperatury globu o 0,1°C) pociągałaby za sobą wzrost presji na biosferę o pewną stałą wartość (np. liczba gatunków zagrożonych wymarciem rosłaby o 1%). W takiej sytuacji wzrost temperatury globu o 0,2°C zwiększałby liczbę gatunków zagrożonych wymarciem o 2%, a ocieplenie o 0,5°C prowadziłoby do wzrostu tej liczby o 5%. 

Tymczasem według przewidywań licznych badaczy globalne ocieplenie o 2°C (w stosunku do okresu sprzed rewolucji przemysłowej) spowoduje, że zagrożonych wymarciem z powodu zmiany klimatu będzie około 5% gatunków, a ocieplenie o 4,3°C będzie oznaczało, że  zagrożonych wymarciem będzie aż 16% gatunków. Pewne gatunki mogą odznaczać się bardzo dużą wrażliwością na zmianę klimatu. W przypadku korali rafotwórczych wzrost temperatury o 1.5°C przyczyni się do zmniejszenia ich zasięgu o 70 – 90%, natomiast gdy temperatura wzrośnie o 2°C zasięg skurczy się o ponad 99%. Między innymi dlatego dla zachowania zasobów przyrody ożywionej i możliwości czerpania z nich korzyści ważne jest abyśmy ograniczyli globalne ocieplenie do wartości poniżej 2°C (IPBES 2019).

Czemu robimy za mało?

Wysiłki na rzecz ograniczenia zmiany klimatu są dalece niewystarczające. Szanse na ograniczenie globalnego ocieplenia do wartości poniżej 2°C zgodnie z Porozumieniem Paryskim są niewielkie, a do wartości poniżej 1,5°C prawie żadne, zważywszy, że wymagałoby to redukcji globalnych emisji o około 50%  do 2030 r. i osiągnięcia  braku emisji netto w skali globu do 2050 r. (Schleussner, 2022). Podobnie cele Strategicznego Planu na rzecz Bioróżnorodności ochrony bogactwa przyrody wyznaczone przez agendę ONZ (Konwencja na rzecz Bioróżnorodności) do realizacji w latach 2011-2020 (zamierzenia Aichi) nie zostały w większości osiągnięte choć odnotowano cząstkowy postęp w ich realizacji; spośród 54 celów osiągnięto znaczny postęp w realizacji 5 z nich, umiarkowany postęp w realizacji 19 celów i niewielki postęp – lub jego brak – przy realizacji 21 celów. Stan wdrażania 9 celów nie jest znany (Diaz i inni, 2019).

Johnson i współpracownicy (2017) wyróżnili szereg powiązanych uwarunkowań tłumaczących, czemu działania na rzecz ochrony bogactwa przyrody nie mają wystarczającej skuteczności. Po pierwsze wysiłki na rzecz ochrony przyrody pozostają w tyle za wzrostem presji powodowanym zwiększaniem się populacji ludzkiej i wzrostem konsumpcji na głowę mieszkańca globu. Po drugie poszczególne elementy presji często wzmacniają się wzajemnie, a działania ochronne skupiają się często na jej pojedynczych elementach. Po trzecie środki przeznaczane na zachowanie bioróżnorodności są dalece niewystarczające i inwestuje się je głównie (w 94%) w bogatych państwach, w sytuacji gdy zasoby biologicznej różnorodności mieszczą się głównie na terenie państw uboższych. Wreszcie ochrona zasobów przyrodniczych nie stała się tak naprawdę podstawowym celem polityki na równi ze wzrostem bogactwa, współzawodnictwem państw i przezwyciężaniem doraźnych trudności.

Wytyczne na dziś i jutro

Chcąc spowolnić i docelowo zatrzymać utratę bogactwa przyrody i możliwości korzystania z jej pożytków, trzeba wpłynąć na pierwotne przyczyny wywołujące presję środowiskową, ze szczególnym uwzględnieniem zmiany klimatu. Nie możemy oczywiście bezpośrednio wpływać na kształtowanie się procesów demograficznych w globalnej populacji, ale jak najbardziej jesteśmy w stanie zmniejszyć emisję (w tendencji do zera) gazów cieplarnianych i zmniejszyć zapotrzebowanie na energię na głowę mieszkańca globu. Opóźnianie tego procesu będzie skutkowało nie tylko pogłębieniem zmiany klimatu i jej negatywnego oddziaływania na biosferę, ale pogorszy też perspektywy wykorzystania przyrody przez człowieka, oraz zwiększy koszty i zmniejszy skuteczność działań ochronnych (Hansen i inni 2010).       

Rezygnacja z emisji gazów cieplarnianych wymaga jak najpełniejszego uwzględnienia oddziaływań środowiskowych w gospodarce. Wśród instrumentów eliminacji emisji wymienia się rezygnację ze wsparcia dla paliw kopalnych, wprowadzenie podatku węglowego oraz wzmocnienie prawa środowiskowego i poprawę jego przestrzegania (Diaz  i in., 2019). 

Poza eliminacją emisji ważne jest również zwiększenie pochłaniania CO₂ przez ekosystemy takie jak lasy i torfowiska. Zahamowanie wylesiania i powtórne zalesianie terenów niewykorzystywanych rolniczo będą w tym względzie pomocne. Osobnym zagadnieniem pozostaje zapewnienie odpowiedniej ilości żywności dla rosnącej populacji. Należy jednak pamiętać, że obecnie marnuje się około 30 – 40% produkowanej żywności (Godfray i inni, 2010), ponadto istnieją możliwości zwiększenia produkcji żywności na obecnie użytkowanych gruntach. Istotnym problemem pozostaje jednak zagrożenie utraty gruntów rolnych w następstwie zmian klimatu oraz wzrost popytu na mięso i nabiał wraz  z bogaceniem się społeczeństw (Wageningen University).      

Oprócz zaprzestania wytwarzania gazów cieplarnianych ważne jest także zmniejszenie do minimum ilości nowych substancji pobieranych ze środowiska. Oznacza to odchodzenie od schematu gospodarki opartej o ciągły przepływ surowców zamienianych w produkty lądujące ostatecznie jako odpady na wysypisku lub zanieczyszczające glebę, wodę i powietrze, i zbliżenie się do zasad gospodarki obiegu zamkniętego (Arruda i inni, 2021).

Wymienione powyżej działania mają w założeniu pozwolić na złagodzenie presji na ekosystemy. Jest to ważne, ponieważ ekosystemy narażone na niekorzystne oddziaływania  z reguły stają bardziej wrażliwe na zmianę klimatu, ponadto oddziaływanie czynników presji może się zwiększać gdy występują one łącznie (Hansen i inni 2010). Obok złagodzenia presji niezwykle istotne staje się objęcie ochroną obszarów lądowych i morskich o szczególnym znaczeniu dla zachowania bioróżnorodności.

W tym aspekcie działań osiągnęliśmy wyraźny postęp spełniając przynajmniej częściowo cel 11 zamierzeń Aichi odnoszący się objęcia ochroną przynajmniej 17% obszarów ekosystemów lądowych i słodkowodnych, oraz przynajmniej 10% ekosystemów morskich i nadbrzeżnych, przy czym kwestią do rozstrzygnięcia pozostaje to, czy obszary te obejmują reprezentatywne ekosystemy ważne dla zachowania bioróżnorodności, czy umożliwiają gatunkom przemieszczanie się między sobą i czy są odpowiednio zarządzane (Johnson i inni, 2017).

Kwestia zarządzania obszarami chronionymi nabiera szczególnego znaczenia w czasie zmiany klimatu, której towarzyszą inne czynniki presji ludzkiej. Podkreśla się znaczenie otwartości na zmiany w praktyce ochrony obszarów poddanych presji na tyle silnej, że zmieniają się niemalże na naszych oczach, co wymusza modyfikację działań ochroniarskich, ich wdrażanie, monitorowanie, ciągłą ocenę i dalsze ewentualne zmiany (Hansen i inni 2010). Ważnym elementem zarządzania obszarami chronionymi jest też bezpośrednie lub pośrednie wprzęgnięcie w działania ochronne osób z lokalnych społeczności, które w naturalny sposób mogą być zainteresowane utrzymaniem bogactwa biologicznego wokół siebie. Osoby te mogą rekrutować się spośród przedstawicieli władz lokalnych, naukowców oraz innych zainteresowanych z racji wykonywanego zawodu lub zamiłowania.

Na zakończenie warto podkreślić, że skuteczna kampania o zachowanie bioróżnorodności wymaga autentycznego zaangażowania w działania o łagodzenie zmian klimatu i pozostałych elementów presji środowiskowej na wszystkich szczeblach organizacji społecznej, przy udziale możliwie szerokiego kręgu zainteresowanych. Stawką jest zachowanie znanego nam świata w na tyle mało zmienionej postaci, że możliwe stanie się zrównoważone współistnienie człowieka i przyrody.    

dr. Tomasz Müller

The post Bioróżnorodność: czemu jest ważna i jak ją chronić? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Utrata bogactwa biologicznego w następstwie presji ludzkiej stała się przedmiotem wzmożonego zainteresowania nie tylko naukowców, ale również – przynajmniej w deklaracjach – polityków, a także „zwykłych” zjadaczy chleba (Roe, 2019). Badacze śledzą dynamikę zmian zachodzących w przyrodzie zarówno w skali lokalnej, regionalnej oraz globalnej. Przyjrzyjmy się pokrótce dostępnym danym o stanie przyrody w dobie zmiany klimatu.

Opracowany przez The World Wild Fund Wskaźnik Zasobów Biologicznych Planety wskazuje na wyraźny spadek liczebności populacji kręgowców morskich, słodkowodnych (tych zwłaszcza) i lądowych w ostatnich dziesięcioleciach (WWF, 2020; Nauka o Klimacie; Rzeki, jeziora, mokradła). Inne dane świadczą o tym, że także liczebność wybranych populacji bezkręgowców (robaki płaskie, nicienie, pierścienice, owady, skorupiaki, mięczaki i wiele innych grup) zmniejszyła się o 45% w ciągu ostatnich 40 lat (Dirzo, 2014).

Zmniejszanie się liczebności populacji może w konsekwencji doprowadzić do jej zaniku (wymarcia jednej z kilku lub wielu populacji danego gatunku) i zmniejszenia zasięgu danego gatunku (WWF, 2022). Wymarcie wszystkich populacji gatunku jest równoznaczne z jego zagładą. W tym ujęciu procesy zmniejszania liczebności populacji, zaniku pojedynczych populacji, zmniejszania zasięgu gatunków i ich wymierania, stanowią elementy ciągłego procesu utraty bogactwa biologicznego (Ilustracja 2) (Young i inni, 2016).

Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody IUCN szacuje, że ok. 28% gatunków (42100 na 150300 przebadanych gatunków roślin, zwierząt i grzybów) jest zagrożonych wyginięciem (IUCN, 2023), a biorąc pod uwagę fakt, że stan zdecydowanej większości gatunków nie został oceniony, to rzeczywista liczba gatunków zagrożonych wyginięciem może sięgać miliona (Diaz i inni, 2019). Dane historyczne wskazują, że od roku 1500 wymarły przynajmniej 363 gatunki kręgowców, przy czym tempo wymierania wzrastało od zarania rewolucji przemysłowej (Johnson i inni, 2017). 

Pouczające jest przyjrzenie się wpływowi gospodarki na biosferę w skali globalnej. Ludzkość korzysta ze znacznej części materii organicznej produkowanej rocznie w skali globu (żywność dla ludzi i zwierząt hodowlanych, resztki pożniwne, pozyskiwanie drewna, odpady podrzewne). Ponadto, człowiek wpływa istotnie na ilość materii organicznej dostępnej dla innych gatunków poprzez zmianę użytkowania gruntów, na przykład z lasów na pola uprawne, tereny mieszkaniowe, przemysłowe i inną infrastrukturę. Według szacunków, ludzie łącznie zawłaszczają około 25-28% produkcji pierwotnej netto biosfery, czyli masy materii organicznej wyprodukowanej w ciągu roku w wyniku fotosyntezy, pomniejszonej o masę materii organicznej zużytej przez rośliny w procesie oddychania. Wartość ta może wzrosnąć do 27-33%, lub nawet więcej, do końca lat 40. obecnego stulecia (Krausmann inni, 2013).       

Anatomia presji na biosferę

Napór na biosferę wynika z dwóch zasadniczych czynników – wielkości populacji ludzkiej i oddziaływania jakie wywiera na środowisko każdy jej członek (Popkiewicz 2015). Populacja ludzka jest bardzo liczna a przeciętna presja środowiskowa niezbędna do utrzymania członka tej populacji daleko wykracza poza obciążenia związane z zaspokojeniem niezbędnych potrzeb energetycznych jego ciała, jesteśmy bowiem „obudowani” przedmiotami i usługami, których wytworzenie jest energetycznie (i nie tylko) kosztowne. Spróbujmy sobie uzmysłowić, że biomasa populacji ludzkiej i zwierząt hodowlanych (głównie bydła i świń) stanowi aż 96% biomasy żyjących ssaków, a biomasa drobiu to 70% biomasy żyjących ptaków (Dasgupta, 2021).

Poszczególne elementy presji na biosferę są zasadniczo zbliżone do tych, które wyodrębniliśmy w artykule o stanie ekosystemów słodkowodnych w dobie zmiany klimatu  (Nauka o Klimacie; Rzeki, jeziora, mokradła). Należą do nich degradacja i niszczenie siedlisk, bezpośrednia eksploatacja, zanieczyszczenie środowiska, obecność gatunków inwazyjnych i zmiana klimatu (Young i inni, 2016). Presja środowiskowa kształtuje się odmiennie w różnych typach ekosystemów (np. największa bezpośrednia eksploatacja zasobów ma miejsce w ekosystemach morskich, podczas gdy zagrożenia dla ekosystemów lądowych wynikają w największej mierze z niszczenia siedlisk). 

Obecnie najistotniejszym czynnikiem zagrożenia dla bioróżnorodności pozostają niekorzystne zmiany w obrębie siedlisk, jednak w miarę upływu czasu w obecnym stuleciu, w opinii wielu badaczy, na pierwszy plan wysuną się niekorzystne konsekwencje zmiany klimatu (Bellard i inni, 2012; Scheffers i inni, 2016).

Presja na siedliska

Wykorzystanie nowych ziem uprawnych, urbanizacja, budowa infrastruktury (zwłaszcza drogowej), a także rozwój przemysłu, przyczyniają się do przekształcania i niszczenia siedlisk. Pozyskiwanie nowych terenów pod inwestycje odbywa się często na drodze wylesiania. Ocenia się, że w ciągu ostatnich 300 lat światowa powierzchnia lasów zmniejszyła się o 7-11 mln km² i wynosi obecnie ok. 40,6 mln km². Z kolei ziemie uprawne i pastwiska zajmują obecnie około 50 mln km², czyli 38 – 40% powierzchni lądów liczonej bez wód śródlądowych (Foley i inni, 2005; FAO 2020). 

Jeśli chcemy zorientować się ogólnie, jak silnie człowiek napiera na siedliska, najlepiej jest spojrzeć na dane dotyczące budowy dróg – ich obecność umożliwia realizacje wszelkich innych działań przekształcających teren. Przewiduje się, że do połowy obecnego stulecia zostanie wybudowanych ok. 25 mln km dróg utwardzonych (obecnie istnieje ok. 64 mln km dróg utwardzonych i gruntowych), z czego 90% w krajach rozwijających się, w tym na obszarach o wysokiej bioróżnorodności jak Amazonia, Kotlina Konga czy dorzecze Mekongu (Laurance i Burgués Arrea, 2017).

Bezpośrednie odławianie

Bezpośrednie odławianie organizmów ze środowiska obejmuje przynajmniej trzy główne aspekty presji; komercyjne połowy ryb morskich i słodkowodnych, pozyskanie zwierząt dla mięsa w lasach tropikalnych oraz legalny lub nielegalny handel żywymi zwierzętami lub częściami ich ciała (Young i inni, 2016). Światowe połowy ryb morskich i słodkowodnych od lat 80-tych ubiegłego stulecia utrzymują się na poziomie około 90 mln ton rocznie, a coraz więcej łowisk eksploatowanych jest rabunkowo, co oznacza, że połowy przekraczają zdolności populacji do odradzania się (Ilustracja 5). Istotnym problemem jest też nielegalny połów ryb zarówno słodkowodnych (np. jesiotr) i morskich oraz śmiertelność zwierząt ginących „przy okazji” połowów (Komoroske i Levison, 2015).

Pozyskanie mięsa do bezpośredniej konsumpcji w rejonach tropikalnych wynosi nawet 5 mln ton/rok, przy czym w Kotlinie Konga około 60% grup ssaków (naczelne, drapieżne
i parzystokopytne czyli np. antylopy, bawoły, żyrafy) eksploatowanych jest na tyle intensywnie, że zagraża to ich przetrwaniu (Fa i inni 2012).

Nielegalne operacje (np. kłusownictwo) stanowią szacunkowo 25% – 70 % handlu zwierzętami i produktami pochodzenia zwierzęcego. Przedmiotem handlu są najczęściej ssaki, np. słonie zabijane dla kości słoniowej, łuskowce (rząd ssaków zamieszkujących Afrykę i południową Azję, o ciele pokrytym dachówkowo ułożonymi łuskami) odławiane dla mięsa i łusek wykorzystywanych w tradycyjnej chińskiej medycynie, gady oraz ptaki. Cząstkowe dane wskazują na nasilanie się nielegalnego handlu zwierzętami (Young i inni, 2016).

Gatunki inwazyjne

Zmniejszaniu się bioróżnorodności w skali globalnej towarzyszy celowe lub mimowolne rozprzestrzenianie się ograniczonej liczby powszechnie występujących gatunków, które same niejednokrotnie przyczyniają się do wyniszczenia miejscowej fauny i flory (Diaz i inni, 2019). Ocenia się, że gatunki inwazyjne (patrz też Nauka o Klimacie; Rzeki, jeziora, mokradła) odegrały zauważalną rolę w wyginięciu około połowy gatunków zwierząt wymienionych w czerwonej księdze gatunków zagrożonych Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody (dotyczy gatunków, dla których rozpoznano przyczyny wyginięcia) (Clavero i García-Berthou, 2005).

Celowe lub przypadkowe wprowadzanie gatunków drapieżnych miewa często drastyczne skutki dla miejscowego ptactwa – szczególnie w przypadku niewielkich ekosystemów wyspiarskich. Wprowadzenie lisów na wyspy Aleuckie (północny Pacyfik) przyczyniło się do zdziesiątkowania tamtejszych populacji ptaków morskich (Maron i inni, 2006), natomiast obecność wszędobylskich szczurów stanowi istotne zagrożenie głównie dla populacji niewielkich gatunków ptaków budujących gniazda w postaci nory i zamieszkujących wyspy rozsiane po całym globie (Jones i inni, 2008). Warto tutaj wspomnieć, że nasze milusińskie mruczki zabijają więcej ptaków w Stanach Zjednoczonych niż jakikolwiek inny czynnik związany z obecnością człowieka (Loss i inni, 2015).

Pasożyty, wirusy i grzyby

Odrębną kategorię zagrożeń dla bogactwa gatunkowego stanowią gatunki pasożytnicze i chorobotwórcze rekrutujące się wśród wirusów (formy na granicy życia), bakterii, protistów (organizmów z jądrem komórkowym nie będących grzybami, roślinami lub zwierzętami) i grzybów. Ostatnio zauważa się znaczny wzrost liczby infekcji powodowanych przez grzyby, których obecność stanowi zagrożenie dla populacji płazów, nietoperzy, owadów (takich jak np. pszczoły) i roślin uprawnych. Zagrożeniu ze strony grzybów pasożytniczych sprzyjają takie cechy ich biologii jak zdolność do wyrządzania znacznych szkód w ciele gospodarza (czyli organizmu, który został zainfekowany), umiejętność przetrwania poza jego organizmem oraz możliwość zainfekowania gospodarzy należących do wielu różnych gatunków (Fisher i inni, 2012).

Zanieczyszczenia

Obecność zanieczyszczeń, których źródłem jest głównie rolnictwo, lecz także transport, przemysł i ścieki komunalne, zagraża ekosystemom lądowym, słodkowodnym i morskim. Powszechne stosowanie nawozów sztucznych przyczynia się do zanieczyszczenia wód śródlądowych a w konsekwencji mórz i oceanów, przyczyniając się do powstawania stref beztlenowych zabójczych dla organizmów przeprowadzających oddychanie tlenowe (patrz też Nauka o Klimacie; Z pól do morza). Podobną drogą rozprzestrzeniają się w ekosystemach środki ochrony roślin wykazujące działania toksyczne w populacjach roślin (innych niż gatunki niepożądane), ryb, ptaków i mikroorganizmów glebowych (Aktar i inni, 2009).

Zanieczyszczenie plastikiem oddziałuje negatywnie nie tylko na ekosystemy morskie, ale także śródlądowe i lądowe. Według szacunków, od 1950 r. wyprodukowano 11 100 mln ton plastiku (ok. 390 mln ton rocznie w 2021 r. z tendencją wzrostową) z czego około 80% trafiło na składowiska i do środowiska (Geyer i inni, 2017; oszacowanie własne; GEN dostęp 8 czerwca 2023 r.). Obecność plastiku przyczynia się do wzrostu śmiertelności dużych zwierząt morskich; waleni (wieloryby, delfiny), płetwonogich (foki, morsy, uchatki), żółwi morskich, a także ptaków morskich (Roman i inni, 2021). Oddziaływanie plastiku na ekosystemy lądowe jest mniej poznane, wiadomo jednak, że cząstki mikroplastiku mogą roznosić inne zanieczyszczenia (metale ciężkie, antybiotyki, pestycydy) w obrębie ekosystemów i gromadzić się w tkankach organizmów należących do różnych poziomów troficznych: producentów (roślin i glony), konsumentów I rzędu (roślinożerców) i konsumentów II rzędu (drapieżników) (Dissanayake i inni, 2022).

Zmiana klimatu wyczuwalna wszędzie

Coraz więcej danych wskazuje, że na bogactwo biologiczne istotnie wpływa także zmiana klimatu wywołana emisją gazów cieplarnianych przez człowieka. Jej wpływ jest widoczny na wielu poziomach organizacji systemów biologicznych: poczynając od zmienności genetycznej, poprzez poziomy pojedynczych osobników, populacji i  gatunków, a kończąc na ekosystemach i biomach (znacznych obszarach o określonych warunkach klimatycznych i charakterystycznej szacie roślinnej, takich jak np. strefa lasów liściastych klimatu umiarkowanego, w której leży Polska) (Bellard i inni, 2012; Scheffers i inni, 2016). Wpływ tej presji na organizmy dodatkowo wzmacniają wymienione powyżej pozostałe czynniki naporu na ekosystemy.    

Losy organizmów poddanych silnej presji zależą od ich zdolności do zmieniania się. W tym miejscu warto zapytać o źródła tej zmienności. W najprostszym ujęciu możemy mówić  o zmienności objawiającej się; 

• bez zmiany materiału genetycznego organizmu – jest to plastyczność cech zwana fenotypową,
• lub w wyniku zmiany materiału genetycznego w wyniku zajścia procesów ewolucyjnych (Bellard i inni, 2012). 

Coraz więcej danych świadczy o tym, że procesy ewolucyjne zachodzą w odpowiedzi na presję klimatu. Dane te dotyczą niewielkich organizmów, o krótkim czasie trwania pokolenia, u których ewolucja może przebiegać szybko (Scheffers i inni, 2016). Dla przykładu, brytyjskie populacje rozwielitki Daphnia wykształciły w okresie od lat 60. XX w. do pierwszej dekady XXI w. zwiększoną odporność na wysokie temperatury (Geerts i inni, 2015). Podobnie osobniki komara Wyeomyia smithii uzyskały w latach 1972 – 1996 zdolność do coraz późniejszego zapadania w stan zahamowania rozwoju (diapauza) w odpowiedzi na wydłużenie sezonu wegetacyjnego z powodu ocieplenia klimatu (Bradshaw i Holzapfel, 2015). 

Zmiana klimatu może wpływać nie tylko na rozmiary ciała (coraz więcej danych obserwacyjnych świadczy o zmniejszaniu się rozmiarów ciała wielu gatunków w warunkach wzrostu temperatury otoczenia) i przebieg procesów fizjologicznych, ale także na rozmieszczenie gatunków (ich zasięg) i harmonogram zdarzeń zachodzących w ich cyklu życiowym (Ohlberger 2013; Pecl i inni, 2017). Wzrost temperatury powoduje przesuwanie się zasięgów gatunków w kierunku biegunów w tempie wynoszącym 17 km na dekadę dla organizmów lądowych i 72 km na dekadę dla organizmów morskich (Ching Chen i inni, 2011). Podobnie gatunki górskie przenoszą się w wyżej położone miejsca (Freeman i inni, 2014) a ryby wybierają głębsze i chłodniejsze wody oceanów (Fossheim i inni, 2015). 

Zmiana zasięgu gatunku polega na jednoczesnym 

• wymieraniu lokalnych populacji rozmieszczonych w rejonach cieplejszych (bliżej równika),
• pojawianiu się nowych populacji w rejonach chłodniejszych (wzdłuż „zimnej” granicy zasięgu, czyli bliżej biegunów) (Cahill i inni, 2013). 

Brzmi prosto? Ale takie nie jest. Gatunki są ze sobą powiązane, czasem bardzo ściśle, jak w przypadku gatunków zapylających i zapylanych, pasożytów i ich gospodarzy czy drapieżników i ich ofiar. Gdy jeden z dwóch powiązanych ze sobą ściśle gatunków nie będzie mógł z jakichkolwiek względów zmieniać swojego zasięgu, to drugi związany z nim gatunek także tego nie uczyni. 

Zmianę zasięgu może też utrudniać lub uniemożliwiać brak odpowiednich środowisk do przemieszczania się (np. poprzecinanie lasów przez drogi i osady ludzkie) lub niekorzystne kształtowanie się innych – poza temperaturą – czynników abiotycznych (np. możliwość migracji gatunku w kierunku północnym może uniemożliwiać zbyt mała dostępność wody,  (Bellard i inni, 2012). 

Bliskie powiązania między gatunkami zwiększają ryzyko ich wymierania w obliczu rosnącej presji, której ważnym składnikiem jest zmiana klimatu. Ocenia się, że około 6500 gatunków jest zagrożonych wymarciem ze względu na ścisłe związki z innymi gatunkami, które są zagrożone wymarciem (Koh i inni, 2004). Analiza przyczyn wymierania lokalnych populacji gatunków pod wpływem zmiany klimatu wskazuje na ważniejszą rolę czynników biologicznych (biotycznych) niż abiotycznych w tym procesie, co podkreśla, że charakter wzajemnych powiązań między gatunkami może w znacznym stopniu wpływać na szanse ich przetrwania w warunkach presji klimatu (Cahill i inni, 2013).

Wielkoskalowe oddziaływanie zmiany klimatu

Łączny wpływ zmiany klimatu na poszczególne aspekty biologii gatunków, w tym ich wzajemne powiązania, może prowadzić do głębokiego przekształcania się ekosystemów lub ich zamierania (Pecl i inni, 2017). Przykładowo, dzięki coraz rzadszemu występowaniu przymrozków, lasy namorzynowe (które są na nie wrażliwe) rozprzestrzeniają się w kierunku najbliższego bieguna kosztem słonych mokradeł (Cavanaugh i inni, 2013). Podobnie wzrost temperatury wód oceanu leży u podłoża zastępowania lasów (łąk) wodorostów charakterystycznych dla klimatu umiarkowanego przez murawy wodorostów właściwe dla tropików – sytuacja taka ma miejsce np. wzdłuż zachodniego wybrzeża Australii (Wernberg i inni, 2016).

Sztandarowym przykładem degradacji ekosystemów pod wpływem (w dużej mierze) zmiany klimatu jest ginięcie raf koralowych w wyniku wzrostu temperatury i zakwaszenia wód oceanów w następstwie wzrostu ilości CO₂ w powietrzu (Bellard i inni, 2012). 

Postępująca zmiana klimatu może doprowadzić – poprzez podwyższenie temperatury powietrza oraz zmiany w miejscach i rytmie występowania opadów – do istotnych zmian rozmieszczenia głównych gatunków lasotwórczych w Europie. Oczekuje się zmniejszenia udziału buka, świerka i sosny na korzyść gatunków śródziemnomorskich, takich jak dąb bezszypułkowy czy dąb burgundzki (Hanewinkel i inni, 2013).

Wymieranie gatunków obecnie i w najbliższej przyszłości 

Oprócz licznych przykładów wpływu na wymieranie lokalnych populacji, zmiana klimatu miała całkowity lub częściowy udział w zupełnym wymarciu 20 (na 846) gatunków wymienionych przez Międzynarodową Unię Ochrony Przyrody w Czerwonej Księdze Gatunków Zagrożonych (Cahill i inni, 2012. Pierwszym ssakiem, którego wymarcie można w pełni przypisać zmianie klimatu jest szczurzynek koralowy (Melomys rubicola) – gatunek gryzonia z rodziny myszowatych, który wymarł na początku obecnego stulecia (Ilustracja 3) (Gynther i inni, 2016).

Opisane powyżej przykłady wpływu zmiany klimatu na przyrodę stanowią zaledwie przedsmak tego, czego będziemy świadkami w obecnym stuleciu i później. Warto sobie uświadomić, że zgodnie z ustaleniami badaczy w ramach Międzyrządowego Panelu ds. Zmiany Klimatu,    ocieplenie wywołane przez działalność ludzką wynosi jak dotąd około 1,1 °C w porównaniu do okresu 1850 – 1900 (IPCC, 2022), a dotychczasowy przebieg emisji gazów cieplarnianych wskazuje, że do 2100 wartość ta sięgnie 2,1°C – 3,9 °C (Liu i Raftery, 2021). Nasilenie zmiany klimatu przełoży się na istotne zwiększenie presji na biosferę i nasilenie utraty bioróżnorodności, w tym zmniejszenie liczebności populacji oraz wymieranie gatunków w skali lokalnej i globalnej.

Badacze oceniają, że kontynuacja obecnych trendów utraty bogactwa biologicznego pod wpływem wszystkich czynników presji z rosnącym udziałem zmiany klimatu doprowadzi do wymarcia lub stanu zagrożenia wymarciem 37% gatunków (przedział 20 – 50%) do 2100 r. Tak znaczna utrata bogactwa biologicznego nie może nie wpłynąć znacząco na pozostałe gatunki powiązane wieloma zależnościami, z gatunkami, które wymarły lub znalazły się na krawędzi wymarcia.   Ponadto, do końca obecnego stulecia trzeba liczyć się z wymarciem wielu gatunków, które już obecnie są zagrożone wymarciem (Isabell i inni, 2023). 

Czy są podstawy aby prognozy tak znacznej i nasilającej się utraty bioróżnorodności nas martwiły? A jeśli tak, to co możemy zrobić aby spowolnić lub nawet zahamować utratę bogactwa biologicznego? Zapraszam do rozważań na powyższe tematy w kolejnym i ostatnim już artykule z cyklu o utracie bioróżnorodności.

Tomasz Müller, konsultacja merytoryczna: dr hab. Aleksandra Walczyńska

The post Nie tylko zmiana klimatu: co zagraża dziś bioróżnorodności? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ekspresowe ocieplanie wiosny

Temperatury notowane w Polsce rok po roku potrafią bardzo się od siebie różnić – są na przemian wyższe i niższe (patrz wykres poniżej). Ostatnio (w latach 2020-2022) mieliśmy do czynienia z kilkoma chłodniejszymi wiosnami. Nie zmienia to jednak faktu, że od połowy XX w. temperatury w sezonach wiosennych (marzec – maj) w Polsce wyraźnie rosną (Falarz i in., 2021, IMGW 2022 [1, 2, 3]). W ostatnim trzydziestoleciu (1993-2022) wiosenna średnia była o 1℃ wyższa niż w okresie 1961-1990. Zmiany są szczególnie dobrze widoczne na początku sezonu (marzec – kwiecień). 

Cieplejsze zimy i wiosny oznaczają, że ostatni dzień z mrozem jest odnotowywany coraz wcześniej w roku. Od lat 60. przesuwa się o 1,5-3,5 dnia na dekadę w zależności od regionu Polski. Śnieg – o ile jakiś jest – zalega więc krócej. 

Topniejąca powoli pokrywa śnieżna może stopniowo dostarczać wodę do strumieni i wód gruntowych. Jeśli zamiast śniegu zimą i wczesną wiosną pada deszcz, woda szybko spływa po powierzchni do zagłębień terenowych, strumieni i rzek, co powoduje silne ale krótkotrwałe wzrosty poziomu wody w korytach (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach i Boimy się upałów, ale dramatyczne zmiany zachodzą także zimą – mówi ekohydrolog). Na skutek takiej zmiany w rodzaju opadów, strumienie i rzeki na nizinach coraz częściej osiągają najwyższe stany wody zimą, a nie wiosną, jak to miało miejsce w pierwszej połowie XX w. Ryzyko powodziowe przesuwa się więc z wiosny na zimę, a liczba powodzi roztopowych spada od lat 80. (m.in. na Wiśle, Odrze, Warcie i Bugu).

W części regionów np. na północnym-wschodzie, maleje też liczba dni z wysokim stanem wody. W przypadku Lebiedzianki, jednego z dopływów Biebrzy, było ich średnio 36 rocznie w okresie 1970–1979 i jedynie 3 w 2010–2019. Powodzie, szczególnie na północy Polski, są często mniej rozległe niż w pierwszej połowie XX w. (Kundzewicz i in., 2018, Pniewski i in., 2018, Boczoń i in., 2020, Kubiak-Wójcicka, 2020, Falarz i in., 2021, Kundzewicz i Pińskwar, 2022, Venegas-Cordero i in., 2022).

Problemy dla bagien

Pozytywnym aspektem takiej sytuacji może być ograniczenie strat w mieniu. W zamian może jednak ucierpieć wiele ekosystemów. Przykładem są tereny podmokłe doliny Biebrzy. To jedna z największych ostoi dzikiej przyrody w Europie, obserwuje się tu m.in. ponad 270 gatunków ptaków. Wiosenne powodzie są jednym z głównych czynników kształtujących ten obszar. Od lat 60. występują one jednak coraz wcześniej i są mniej rozległe. Choć prognozy wskazują, że zmiana klimatu nie powinna doprowadzić do całkowitego zaniku tych bagien w XXI w., to narastać będą różne zagrożenia wynikające z mniej śnieżnych zim oraz większego parowania i zmiany charakteru opadów wiosną (Mirosław-Świątek i in., 2020, Walesiak i in., 2022). 

Robi się coraz bardziej sucho

Wyższe temperatury oznaczają, że woda intensywniej paruje – zarówno ze zbiorników jak z powierzchni gleby. Prowadzi to do wysychania gruntu, szczególnie gdy nie ma opadów. Obserwacje potwierdzają, że wilgotność gleby na wszystkich głębokościach (do 200 cm) spada w Polsce od około 20 lat. W rezultacie na najsłabszych glebach wiosenna susza rolnicza występuje już praktycznie co roku. 

Wyższe parowanie nie oznacza jednak automatycznie, że rośnie średnia wilgotność względna powietrza. Od połowy XX w. notuje się wręcz jej spadek w okresie marzec-maj – średnio o ok. 1% na dekadę, szczególnie na obszarze środkowej Polski. Nie tylko gleby stają się więc wiosną suchsze, ale także powietrze (w wyższych temperaturach potrzeba bowiem więcej pary wodnej do jego nasycenia) (Falarz i in., 2021, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deficytowe opady i susze rolnicze

Polska jest jednym z państw europejskich najmocniej dotkniętych wiosennymi deficytami opadów. Od ok. 70 lat coraz więcej wiosen jest bardzo ciepłych, słonecznych, z długimi okresami bez deszczu. To skutek m.in. coraz częstszego pojawiania się nad Polską, szczególnie w ostatnich dwóch dekadach, „blokad atmosferycznych”. Oznaczają one, że masy powietrza o określonych właściwościach (np. suche i ciepłe) przez dłuższy czas pozostają w tym samym miejscu, zamiast przemieszczać się nad kolejne regiony. Wynika to ze zmian w prądzie strumieniowym spowodowanych wzrostem globalnej temperatury Ziemi (więcej na temat prądu strumieniowego i jego związku z pogodą w Polsce przeczytasz w artykule Fale na froncie) (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deszcze, gdy już się pojawiają, coraz częściej są ulewne. Widać to np. w marcu, szczególnie na północy Polski. Sumy opadów w tym miesiącu wzrosły w stosunku do średniej z 1961-1990, nie da się tego natomiast powiedzieć o liczbie dni z opadem. To oznacza, że w ciągu deszczowych dni spada teraz na ziemię więcej wody. 

Choć kilkudniowe, intensywne deszcze mogą przełożyć się na wysoką sumę opadów w danym miesiącu, to większość wody szybko „ucieka” z terenu, spływając po powierzchni gruntu do strumieni, rzek i dalej – do morza. Poprawa wilgotności gleby jest więc tylko krótkotrwała. Woda nie zdąża przesiąkać głębiej i nie odbudowuje zasobów wilgoci w głębszych warstwach. To oznacza, że nawet jeśli dane meteorologiczne wskazują, że miesiąc był „wilgotny”, i tak możemy mieć do czynienia z suszą rolniczą. Jednocześnie ulewy stosunkowo łatwo wymywają glebę nie przykrytą roślinami, co jest niekorzystne z punktu widzenia rolnictwa. W miastach większa intensywność opadów oznacza większe ryzyko wezbrań i podtopień (Kundzewicz i in., 2017, Sassi i in., 2019, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Nowość: burze pyłowe

Kwiecień to miesiąc, w którym sumy opadów na przestrzeni lat maleją (szczególnie na zachodzie kraju) a temperatury szybko rosną. Niedobory wody mogą się więc w tym miesiącu szczególnie nasilać. Mało wilgoci w glebie w okresie, gdy rozwijające się rośliny mają duże zapotrzebowanie na wodę, powoduje różne problemy, np. z wysianiem zbóż. Przesuszona gleba jest bardziej zagrożona erozją wietrzną, czyli wywiewaniem i unoszeniem ziaren gleby przez wiatr. W Polsce dotyczy to ok. 30% użytków rolnych, głównie gruntów ornych. Jeśli zjawisko będzie się dalej nasilać, gleby będą ubożeć. 

W skrajnych przypadkach, przy silnych wiatrach, mogą pojawiać się burze pyłowe – zjawisko jeszcze kilka dekad temu praktycznie nienotowane w Polsce. Są one w stanie niszczyć całe plantacje – tak stało się np.: na wiosnę 2019 roku w Wielkopolsce, gdzie rolnicy uprawiający buraki cukrowe musieli ponownie wysiać rośliny (Józefaciuk i in, 2014, Kundzewicz i in., 2017,  Falarz i in., 2021). 

Pożary lasów i bagien

Szybki wzrost temperatur wiosny, mało opadów i malejąca wilgotność względna powietrza powodują, że już na początku roku może pojawiać się zagrożenie pożarowe w lasach. Takie warunki sprzyjają bowiem wysychaniu ściółki. Dodatkowo, większość polskich lasów rośnie na ubogich, piaszczystych glebach, które stosunkowo łatwo ulegają przesuszeniu. Mała wilgotność gleby prowadzi do osłabiania roślin. Na dnie lasu gromadzą się wtedy gałązki, liście i wyschnięta trawa, które powiększają ilość “paliwa” które może zająć się płomieniami (zobacz też: ABC pożarów w Australii) (Szczygieł i in., 2009, Szczygieł, 2012, Wiler i Wcisło, 2013). 

W 2019 i 2020 najwięcej pożarów lasów (ponad 3500 i 3400) wybuchło w kwietniu, który w obu przypadkach był suchy.

W 2020 r. w Biebrzańskim Parku Narodowym rozwinął się największy w Polsce pożar otwartych terenów naturalnych od czasów II wojny światowej. Poziom wody w Biebrzy był wtedy najniższy od 20 lat. Suche warunki spowodowały, że ogień szybko rozprzestrzenił się na tych bagiennych terenach, zajmując ok. 5500 ha i niszcząc 10% obszaru Parku. W 2018 i 2021 r. pożary kwietniowe również były liczne (prawie 1600 i ponad 450) choć było ich mniej niż w maju i czerwcu. 

W ostatniej dekadzie średnia roczna liczba pożarów wprawdzie spadła, ale wynikało to głównie ze zmian systemowych i sprzętowych, wprowadzonych po analizie wcześniejszych katastrofalnych pożarów. Gdy sezon „pogody pożarowej” będzie się jednak wydłużał, środki te mogą okazać się niewystarczające, by utrzymać ten trend w przyszłości (Szczygieł, 2012, Walesiak i in., 2022, dane GUS). 

Pożary mogą prowadzić do dużych zmian w ekosystemach, utraty cennych terenów a także strat finansowych. W przypadku pożarów plantacji leśnych mogą być to dziesiątki mln złotych np. w 2022 r. (do września) było to ponad 43 mln zł. 

Pożary a choroby drzew

Dodatkowo pożary mogą sprzyjać pojawianiu się i rozprzestrzenianiu chorób drzew, które dziś są mało rozpowszechnione. Będzie to negatywnie wpływać na stan, a tym samym wartość ekonomiczną drewna. Za przykład może posłużyć przyczepka falista (Rhizina undulata), grzyb powodujący zgniliznę korzeni  i zamieranie drzew iglastych. Pojawia się tam, gdzie temperatura gleby z jakiegoś powodu czasowo przekroczyła 35°C. Takie zdarzenie pobudza jej zarodniki do kiełkowania. Częstsze susze i pożary lasów będą sprzyjać uaktywnianiu przyczepki, co będzie utrudniać odnowienia lasów iglastych. W ostatnich latach obserwowano pojawianie się grzyba nawet przy braku pożarów – okazuje się, że uaktywnić zarodniki i doprowadzić do infekcji drzew może także silne nasłonecznienie, skutkujące nagrzaniem gleby (Grodzki i Łakomy, 2021).

Przedwczesna pobudka roślin i zagrożenie przymrozkami

Te niekorzystne dla nas efekty mogłyby zostać w pewnym stopniu zrekompensowane przez wydłużenie okresu wegetacyjnego, czyli wcześniejszy rozwój roślin na wiosnę. Faktycznie obserwuje się, że symboliczny koniec ich „snu zimowego” (5 kolejnych dni z temperaturami powyżej 5°C) następuje coraz wcześniej. Od połowy XX w. jest to ok. 2,5 dnia na dekadę na nizinnym obszarze Polski. Generuje to jednak również pewne problemy, więc bilans niekoniecznie musi okazać się pozytywny (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Przymrozki: koszmar sadownika

Dużym problemem, szczególnie dla roślin uprawnych, są wiosenne przymrozki. Ocieplenie klimatu nie zmniejsza ryzyka strat, które powodują w ogrodnictwie i sadownictwie. Rodzaj uszkodzeń mrozowych zależy bowiem od tego, w jakiej fazie rozwoju znajdują się rośliny.  Najbardziej krytyczne momenty to początek kwitnienia i formowanie liści. Ostatnie mrozy pojawiają się coraz wcześniej w roku, ale to samo dotyczy pąków: początek sezonu wegetacyjnego przesuwa się mniej więcej w tym samym tempie co data wystąpienia ostatniego dnia z mrozem. W związku z tym długość okresu „przymrozkowego” zasadniczo się nie zmienia, a na niektórych obszarach (tych, które ocieplają się najszybciej), może wręcz się zwiększać (Szyga-Pluta i Tomczyk, 2019, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Falarz i in., 2021).

Takie przesunięcie oznacza jednak, że uszkodzenia przymrozkowe mogą zdarzać się wcześniej w roku niż jeszcze kilka dekad temu. Ten problem już zauważają polscy sadownicy. W Polsce ubezpieczenie strat związanych z przymrozkami obejmuje okres 15 kwietnia-30 czerwca. Jeśli rośliny ulegną uszkodzeniu na skutek mrozów wcześniej, np. pod koniec marca, to odszkodowania mogą nie zostać wypłacone. W związku z tym Związek Sadowników RP zwrócił się do Ministerstwa Rolnictwa w 2021 r. aby zmienić ten przepis, wskazując, że zdezaktualizował się on w związku z postępującym ociepleniem klimatu (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach). (Kundzewicz i in., 2017, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Koźmiński i in., 2021). 

Mogłoby się wydawać, że dalsze ocieplenie klimatu powinno z czasem zlikwidować problem przymrozków. Jednak ich występowanie u nas zależy w dużej mierze od cyrkulacji atmosferycznej. Osłabienie prądu strumieniowego na skutek globalnego ocieplenia powoduje, że zimne masy powietrza znad Arktyki mogą łatwiej napływać nad Europę (patrz Fale na froncie). Ryzyko występowania silnych przymrozków nie musi więc w przyszłości spaść. Do tego im cieplejsze będą wiosny, tym napływ zimnych mas powietrza może spowodować większe szkody (duża różnica temperatur, bardziej rozwinięte rośliny). 

Zagrożenie dla czereśni

W ostatnich latach przymrozki odpowiadają jedynie za ok. 15% strat w rolnictwie wynikających ze zjawisk ekstremalnych. Szkody nie rozkładają się jednak równomiernie pomiędzy różnymi typami upraw. W przeliczeniu na hektar największe straty występują w sadownictwie – średnio ok. 9 tys. zł/ha. Zniszczenie pączków kwiatowych może bowiem znacząco obniżyć produkcję owoców. Przykładowo w przypadku czereśni do uszkodzenia słupka (część kwiatu), a w konsekwencji do braku zapłodnienia wystarczy już mróz na poziomie –1°C (gdy wystąpi podczas kwitnienia, spadek produkcji owoców może sięgnąć nawet 90%).

W 2017 r.  z powodu przymrozków na przełomie kwietnia i maja zbiory jabłek i gruszek były o 1/3 mniejsze niż w 2016, a czereśni nawet o 60%. Wstępne szacunki strat w rolnictwie wynikających z przymrozków w 2017 r.  wynosiły ponad 200 mln zł. 

Przymrozki mogą szkodzić też drzewom w lasach. W okresie 1954-2015 były, obok silnych wiatrów, największym zagrożeniem dla jodły pospolitej i buka zwyczajnego. Osłabienie roślin przez przymrozki może też zwiększać ich podatność na choroby (Tomczyk i in., 2020, Jarzyna, 2021, Falarz i in., 2021, Siwiec i in., 2022). 

Ciepła wiosna a owady

Cieplejsze wiosny oznaczają, że momenty kwitnienia roślin mogą zacząć rozmijać się z okresami aktywności owadów zapylających. Owady w regionach klimatów umiarkowanych szybko reagują na wzrost temperatur po zimie (np. wychodzą z hibernacji, wcześniej zaczynają się rozmnażać), podczas gdy rośliny potrzebują dłuższych okresów o konkretnych warunkach (obejmujących m.in. długość dnia). 

Wzrost temperatur wiosną powoduje, że owady coraz wcześniej stają się aktywne i szybciej przechodzą stadia rozwojowe. Temperatury wpływają także na ich metabolizm, a tym samym na zapotrzebowanie na pokarm. Jeśli zapylacze stają się bardziej aktywne, gdy rośliny dopiero się rozwijają, mogą mieć za mało pożywienia, by być w dobrej kondycji. 

Kłopotliwe dla owadów bywają także ulewy, które mogą ograniczać im możliwość lotu, niszczyć ich gniazda i sprzyjać rozprzestrzenianiu się chorób grzybowych. Dotyczy to np. trzmieli, które są ważnymi zapylaczami m.in. poziomki, truskawki, jagody, drzew owocowych (Hamann i in., 2020, Pawlikowski i in., 2020).

Mało nektaru i pyłku

Wysokie temperatury podczas wzrostu roślin mogą zmniejszać liczbę i rozmiar rozwijających się kwiatów a ulewy mogą je dodatkowo niszczyć. U części gatunków cieplejsze warunki pogarszają też jakość i ilość pyłku oraz nektaru (np. u ogórecznika lekarskiego rosnącego w temperaturze 26°C ilość nektaru w kwiatach była o połowę niższa niż u tego utrzymywanego w temperaturze 21°C). Takie kwiaty są mniej atrakcyjne dla owadów, więc mogą nie zostać zapylone. Zapylacze rzadziej odwiedzają też rośliny, które cierpią z powodu niedoborów wody. 

Takie zmiany mają wpływ zarówno na owady (m.in. na ich stan zdrowotny i liczebność) jak i na rośliny. Słabsze zapylanie oznacza mniej nasion, a tym samym mniejszą szansę na rozprzestrzenianie czy zachowanie gatunku. W przypadku upraw obniżą się zyski, bo np. będzie mniej owoców (Descamps i in., 2021). 

Mniejsze zyski przez owady

Przyspieszenie rozwoju (przechodzenia ze stadium do stadium, np. od larw do osobników dorosłych) dotyczy oczywiście także owadów uznawanych przez ludzi za niepożądane. Cieplejsza wiosna oznacza m.in. wcześniejsze pojawianie się komarów. Wydłużanie okresu, w którym żerują, podnosi ryzyko zachorowania na przenoszone przez nie choroby. 

Gatunkom, które w ciągu roku miały tylko jedno pokolenie, ocieplenie pozwala mieć teraz dwa. W Polsce stało się tak np. w przypadku omacnicy prosowianki, żerującej na kukurydzy. Gąsienice wyrządzające szkody w uprawach pojawiają się obecnie dwa razy w roku co oczywiście zwiększa straty finansowe. 

Nie należy zapominać, że cieplejsze są nie tylko wiosny, ale też zimy (patrz: Polska zima topnieje w oczach). Nie są one korzystne dla owadów, które wymagają okresu „przechłodzenia”, ale w przypadku wielu gatunków roślinożernych (żerujących na tkankach lub sokach roślin) oznaczają, że sezon zimowy przeżywa więcej osobników. W związku z tym zwiększa się prawdopodobieństwo ich masowego pojawiania się na polach czy w lasach. Więcej owadów roślinożernych plus dłuższy czas na żerowanie oznaczają większe szkody w uprawach (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Mora i in., 2022).

Obgryzione pola

Rośliny uprawne ucierpią tu dużo bardziej niż gatunki dzikie. W dużej mierze wynika to z uprawy w monokulturach (tzn. zajmowaniu dużych obszarów pod uprawę tej samej odmiany roślin). W warunkach naturalnych, gdy owady mają zwiększone zapotrzebowanie na pokarm, często zmieniają gatunek, na którym żerują, by zachować bilans składników odżywczych (proporcje białek, cukrów i tłuszczy) czy też na przykład witamin. Na polach nie mają jednak właściwie żadnego wyboru. Często muszą więc jeść więcej, by zaspokoić swoje potrzeby. 

Choć rośliny posiadają mechanizmy zapobiegające nadmiernemu zjadaniu przez roślinożerców, w tym owady, to ocieplenie klimatu może to rozregulować. Owady mają szybkie tempo rozmnażania i są mobilne, lepiej więc od roślin dostosowują się do zmiany warunków. Jeśli zmienią swoje zachowanie, zasięgi czy wielkość populacji, roślinom może być trudno sobie z tym poradzić,  szczególnie w warunkach przedłużających się susz, które osłabiają roślinne mechanizmy obronne czy w przypadku pojawianiu się nowych gatunków owadów. W wyniku ocieplenia pojawił się u nas np. skośnik buraczak, niszczący buraki cukrowe. Co gorsza część owadów żerujących na roślinach przenosi choroby. Ich rozprzestrzenianie sprzyja więc roznoszeniu na nowe tereny np. chorób wirusowych (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Gullino i in., 2022).   

Ciepło ale niekoniecznie zdrowo

Alergicy mają przekichane

Opisane wyżej zmiany związane z roślinami mają znaczenie dla rolnictwa i ekosystemów, ale również m.in. dla zdrowia ludzi i zwierząt. Przykładowo brzozy rosnące w wyższych temperaturach produkują „bardziej uczulający” pyłek (zawierający wyższe stężenie pewnych białek). Wiele roślin zaczyna też pylić wcześniej – oprócz brzóz, także trawy, dęby czy bylice. 

Na przebieg chorób alergicznych i astmy wpływają również zmiany w opadach, wilgotności i pojawianiu się burz. Gdy zmienia się wilgotność i ciśnienie powietrza, pyłki roślin i zarodniki pleśni ulegają rozrywaniu i nawodnieniu, przez co tworzą się aktywne biologicznie, uczulające aerozole. W związku z tym podczas burz może nasilać się astma u ludzi uczulonych na te alergeny. 
W Polsce coraz częściej mamy do czynienia z warunkami sprzyjającymi pojawianiu się zjawisk konwekcyjnych (burze, tornada). Od lat 70. burze pojawiają się coraz wcześniej, a wiosny coraz częściej są porami roku o największej liczbie dni burzowych. Także pożary czy burze pyłowe zaostrzają problemy z płucami. Wiosną, szczególnie w przypadku obszarów o większym zanieczyszczeniu powietrza, można więc spodziewać się nasilania objawów u osób cierpiących na choroby układu oddechowego (Mora i in., 2018 , Pałczyński i in., 2018, Falarz i in., 2021).

Gorączki krwotoczne

Szybszy wzrost roślin na wiosnę może również w mniej oczywisty sposób wpływać na zdrowie ludzi. Choć gorączki krwotoczne raczej nie kojarzą się z naszymi szerokościami geograficznymi, to w Europie obserwuje się obecnie wzrost częstotliwość i siły epidemii tych chorób. Do zakażenia dochodzi poprzez ugryzienie lub wdychanie powietrza zanieczyszczonego odchodami gryzoni.  

Liczba gryzoni zwiększa się, gdy jest dużo pokarmu (np. nasion buka), wiosna jest ciepła i rośliny szybko się rozwijają oraz gdy jest mniej drapieżników. Gorsze warunki środowiskowe (np. susze) powodują za to, że w poszukiwaniu pokarmu gryzonie mogą częściej myszkować w pobliżu domów. Obie te sytuacje zwiększają u ludzi liczbę zachorowań na choroby powodowane przez hantawirusy (w Europie – gorączkę krwotoczną z zespołem nerkowym). 

Hantawirusy mogą być też przenoszone na większe odległości wraz z cząsteczkami gleb, więc susze, a tym bardziej burze pyłowe, sprzyjają ich rozprzestrzenianiu. Dzieje się tak również w przypadku innych chorobotwórczych mikroorganizmów (zobacz też: Wirusy, bakterie i spółka – choroby w cieplejszym świecie)(Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Khalil i in., 2019, Mora i in., 2022, Rupasinghe i in., 2022). 

Sóweczki pakują walizki

Warunki środowiska wpływają oczywiście także na drapieżniki żywiące się gryzoniami np. sowy. Rodzina płomykówek może zjeść rocznie nawet 3 tys. gryzoni. Ocieplenie zmienia jednak całe ekosystemy, w tym te, które są ważne dla sów. Gdy drzewa (szczególnie starsze, dziuplaste) będą zamierać z powodu chorób czy suszy, wiele obszarów przestanie nadawać się do zamieszkania przez sowy. Wymieranie świerków w Polsce będzie np. zmniejszać liczebność włochatki zwyczajnej i sóweczek, które związane są z dojrzałymi lasami iglastymi (Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Ševčík i in., 2021).

Cieplejsza wiosna uruchamia więc de facto całą kaskadę efektów wpływających na środowisko naturalne i systemy stworzone przez ludzi. Wiele z tych zmian jest trudnych do przewidzenia, tym bardziej, że globalna temperatura nadal rośnie. W zależności od tego, ile dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych ostatecznie wprowadzimy do atmosfery, wiosenne temperatury mogą do końca stulecia wzrosnąć o dalsze 1-3℃ (Kundzewicz i in., 2017, Klimada2.0) 

Przyszłość pod znakiem ulew i susz

W przyszłości mogą zwiększyć się różnice pomiędzy regionami Polski. O ile wiosna na północy będzie prawdopodobnie bardziej mokra, to w centrum i na południowym zachodzie – nieco suchsza. Pod koniec XXI w. dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” (RCP 8.5) roczne sumy opadów miałyby w Polsce wzrosnąć, za co przede wszystkim odpowiadałyby wyższe opady wiosną. Niekoniecznie jednak przełoży się to np. na poprawę wilgotności gleby. Jednocześnie bowiem nasili się parowanie i wzrośnie liczba ulew. Liczba okresów z intensywnymi opadami będzie rosnąć, szczególnie na wschodzie. Do połowy XXI w. maksymalny dzienny opad będzie wyższy o 20-40 mm niż obecnie, a pod koniec XXI w. nawet o 60-80 mm. Zwiększy to zdecydowanie ryzyko powodzi błyskawicznych. Mniej dni z ulewami (nawet o 10 dni) będzie za to na zachodzie (Kundzewicz i in., 2017, Falarz i in., 2021).

W części regionów będą do tego wydłużać się okresy suche –  nawet o 5 dni – np.: w centralnej części Polski i na Polesiu. Będzie to jeden z czynników przykładających się do wzrostu zagrożenia pożarowego wiosną w regionach środkowych i zachodnich. Coraz częściej mogą więc pojawiać się zakazy wstępu do lasów, a domy w ich pobliżu będą bardziej narażone na strawienie przez ogień.  

Suche kwietnie będą także zwiększać ryzyko pojawiania się silnych susz latem, a burze pyłowe mogą stać się bardziej powszechne (Camia i in., 2017, Karamuz i Romanowicz, 2021).

Co ze „snem zimowym” roślin?

Okres wegetacyjny będzie dalej się wydłużał. Pod koniec wieku, dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” średnio o 40-50 dni, a na zachodzie i północy nawet o 2 miesiące w stosunku do średniej  z lat 1971–2000. W dużej mierze będzie to wynikać z przesuwania się początku termicznej wiosny (okresu o średnich temperaturach dobowych między 5 i 15°C). Pod koniec wieku dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” będzie się ona zaczynać 5-6 tygodni wcześniej w stosunku do średniej z lat 1971-2000, a we wschodniej części wybrzeża nawet ponad 12 tygodni. Będzie temu towarzyszyć wydłużanie okresu bez mrozów – o co najmniej 40 dni (Falarz i in., 2021)

Zagrożenie wiosennymi przymrozkami jednak nie minie. Cieplejsza zima i wiosna zwiększają za to ryzyko problemów z jarowizacją (przechłodzeniem) niezbędnym do zakwitnięcia wielu gatunków uprawnych roślin. Część owoców i warzyw może więc stawać się coraz droższa. Presja ze strony owadów, w przypadku rolnictwa konwencjonalnego (gdzie stosuje się tak zwaną chemię rolną, czyli syntetyczne nawozy i pestycydy) i przemysłowego (opartego o wielkoobszarowe monokultury i fermy wielkotowarowe) będzie zwiększać koszty produkcji rolniczej chociażby ze względu na konieczność częstszego stosowania oprysków. Będzie to dodatkowo wpływać niekorzystnie na pożyteczne owady np. pszczoły a także na zdrowie zwierząt. Pojawić mogą się także nowe gatunki zagrażające roślinom czy nowe choroby wirusowe, bakteryjne czy grzybowe (Kijowska-Oberc i in., 2020). 

Zmieniać będzie się środowisko życia wielu zwierząt, co doprowadzi do nowych interakcji między nimi. Ucierpią ekosystemy zależne od wiosennych powodzi, a przesuszona gleba będzie łatwiej niszczona. Wszelkie możliwe problemy, których początkiem są zmiany warunków w marcu czy kwietniu, trudno jednak sobie wyobrazić. Póki co bilans zysków i strat przemawia jednak raczej na niekorzyść ciepłych, słonecznych wiosen.

The post Wiosna się wysusza appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

W dobie zmiany klimatu stan ekosystemów słodkowodnych jest dla nas istotny z kilku powodów. Po pierwsze, umożliwiają nam one zaspokajanie podstawowych potrzeb, po drugie, działalność człowieka, także poprzez zmianę klimatu, wywiera na nie silny i przeważnie niekorzystny wpływ (presję), wreszcie po trzecie, ekosystemy poddane silnej presji ulegają stopniowemu zniszczeniu, co uniemożliwia czerpanie z nich różnorodnych pożytków w takim stopniu, w jakim robiliśmy to dotąd. 
A trzeba pamiętać, że nasz apetyt na korzystanie z dobrodziejstw ekosystemów słodkowodnych będzie rósł. Często to właśnie z nich czerpiemy wodę wykorzystywaną w rolnictwie i przemyśle, w tym do produkcji i magazynowania energii elektrycznej. Stanowią też źródło wody pitnej i użytkowej, uatrakcyjniają nam odpoczynek i dają schronienie licznym gatunkom, które możemy badać (Ilustracja 1) (Geist i inni, 2011). Ponadto biorą udział w regulacji klimatu ziemskiego m. in. poprzez gromadzenie węgla w osadach jeziornych i torfowych  (Heino 2021). Podsumowując, środowiska oparte o wody słodkie są niezbędne dla społeczności, gospodarki i nauki, bez nich trudno sobie wyobrazić wzrost dobrobytu na Ziemi w ciągu ostatnich dwustu lat (Pinker 2018).       

Ekosystemy słodkowodne – czyli właściwie jakie?

Należą do nich nie tylko – jak mogłoby się nam wydawać – wartkie rzeki i strumienie czy jeziora, stawy i inne zbiorniki o nurcie bardzo powolnym. Specjaliści zaliczają do nich także mokradła, terasy zalewowe i strefy nadbrzeżne (na granicy rzek i lądu) czyli ekosystemy wodno-błotne (Geist i inni, 2011; GWP, 2015). 

Jeziora wraz ze śródlądowymi zbiornikami wodnymi obejmują 2,4%, a mokradła 6,2–7,6% powierzchni lądów (Lehner i Döll, 2004). Pomimo niewielkich rozmiarów – ekosystemy słodkowodne gromadzą jedynie 0,01% zasobów wody na Ziemi – obszary te wyróżniają się znacznym bogactwem form życia. Skupiają około 6% wszystkich znanych gatunków (szacowana liczba gatunków żyjących na Ziemi wielokrotnie przekracza liczbę dotąd opisanych gatunków, czyli ok. 1,5 mln i wynosi 13,2 mln lub więcej) (Gaston i Spicer 2004), 10% znanych gatunków zwierząt i jedną trzecią gatunków kręgowców (Ilustracja 2) (Dudgeon i inni, 2006).

Słodkowodna bioróżnorodność zagrożona

Niszcząc ekosystemy słodkowodne nie tylko utrudniamy sobie samym czerpanie z nich korzyści, ale także przyczyniamy się do zmniejszenia ich bogactwa biologicznego (Geist i inni, 2011). Liczne dane wskazują, że tempo utraty bioróżnorodności przez ekosystemy słodkowodne jest wysokie i ciągle wzrasta (Strayer i inni, 2006). Aby to prześledzić, możemy sięgnąć po Wskaźnik Zasobów Biologicznych Planety (ang. The Living Planet Index) LPI, opracowany przez The World Wild Fund. Mówi on o zmianach liczebności populacji wybranych gatunków kręgowców zamieszkujących wszystkie kontynenty (poza Antarktydą) od roku 1970. Do 2012 r. według wskaźnika LPI przeciętny spadek liczebności populacji dla ekosystemów słodkowodnych wyniósł 81% w (przedziały ufności od 68% – 89%), podczas gdy dla ekosystemów lądowych było to jedynie 38% a morskich – 36% (przedziały ufności odpowiednio 21% – 51% i 20% – 48%), (WWF, 2016). W roku 2018 LPI dla ekosystemów słodkowodnych wzrósł już do 83% (przedziały ufności od 74% – 89%) (WWF, 2022).

Utratę bioróżnorodności możemy także prześledzić, obserwując wymieranie gatunków na danym obszarze. Fauna Ameryki Północnej należy do najlepiej poznanych ze względu na znaczną liczbę pracujących tam badaczy i przyrodników. Wyniki oszacowań tempa wymierania gatunków dla tego kontynentu w XX w. potwierdzają ogólne wnioski płynące z porównania wartości globalnych wskaźników LPI; w Ameryce Północnej gatunki słodkowodne wymierają w tempie pięciokrotnie szybszym niż gatunki lądowe oraz morskie. Ponadto prognozy wskazują na przyśpieszenie tempa wymierania gatunków w XXI w., wśród których grupą szczególnie zagrożoną są małże słodkowodne (Ricciardi i Rasmussen 1999). Również w Europie większość gatunków słodkowodnych małży jest zagrożona wyginięciem (Sousa i inni 2022).

Co zagraża ekosystemom słodkowodnym?

Do szybkiej utraty bioróżnorodności przez ekosystemy słodkowodne przyczyniają się następujące zmieniające się w czasie i wzajemnie powiązane czynniki: 

• zmiana klimatu,
• zmiana przepływu wód,
• degradacja i niszczenie siedlisk gatunków czyli fragmentów środowiska fizycznego zawierających wszelkie zasoby (pożywienie, woda, schronienie) niezbędne do przetrwania i rozmnażania się osobników danego gatunku  (Franklin i inni 2002),
• ścieki i inne zanieczyszczenia,
• gatunki inwazyjne i eksploatacja zasobów w tempie przekraczającym tempo ich odnawiania się (Geist i inni, 2011; Reid i inni, 2019). 

Bezpośrednie skutki zmiany klimatu

Globalne ocieplenie wpływa na parametry fizykochemiczne (skład chemiczny, barwę, przejrzystość) i zasoby wód w ekosystemach słodkowodnych. Wzrost temperatury powietrza przy powierzchni globu przekłada się na wzrost temperatury powierzchniowych warstw wody  w jeziorach o 0,34 °C na dekadę, wzrasta także temperatura wód w rzekach. Skraca to okres zalegania pokrywy lodowej lub w ogóle zapobiega jej powstawaniu. Oba te zjawiska ograniczają mieszanie się natlenionych wód powierzchniowych z głębinowymi. Z kolei słabsze mieszanie się wód oraz spadek rozpuszczalności tlenu w wodzie wraz ze wzrostem temperatury, sprzyjają wykształcaniu się stref beztlenowych (Capon i inni 2021; Woolway i inni, 2020). 

Jednym z przejawów zmiany klimatu jest zmiana rytmu występowania opadów: częstsze stają się zarówno susze jak i gwałtowne deszcze, co nasila wahania przepływu wód w rzekach. Podobne skutki ma stopniowy zanik lodowców górskich, które w przypadku wielu rzek stanowiły do niedawna stabilne źródło wody.  W wyniku tych zmian niektóre z rzek i strumieni okresowo wysychają Geist i inni, 2011). 

Ocieplenie klimatu odbija się na większości zjawisk i procesów biologicznych, takich jak wzrost osobników, struktura wiekowa populacji, wielkość produkcji materii organicznej w ekosystemach, wzajemne oddziaływania międzygatunkowe oraz zasięgi gatunków (Scheffers i inni 2016). Ciągłe zmiany szeregu istotnych parametrów środowiskowych (fizykochemicznych) oraz biologicznych stanowią źródło rosnącego stresu dla gatunków słodkowodnych. Stres ten może znacząco ograniczać bioróżnorodność. Oto kilka przykładów: 

• Prognozowany wzrost temperatury wody może przekraczać zdolności przystosowawcze wielu gatunków słodkowodnych, w tym bezkręgowców, ryb, płazów i gadów.
• Pojawianie się stref beztlenowych w jeziorach jest zabójcze dla większości gatunków, podobnie jak znaczne wahania poziomu wód w rzekach (Geist i inni, 2011).
• Przyspieszone topnienie lodu, wzrost temperatury wód i zwiększenie stężenia CO₂ w atmosferze stwarzają korzystne warunki do masowego pojawiania się glonów i sinic, których produkty przemiany materii w naturalnie występujących stężeniach wykazują działanie toksyczne dla roślin i zwierząt (Huisman i inni, 2018; Griffiths i Gobler, 2020). 

Zmiana przepływu wód

Ilość wody przepływająca przez przekrój rzeki w jednostce czasu ma ogromny wpływ na życie organizmów słodkowodnych. Wzrost przepływu wód (nie dotyczy rzek uregulowanych) zwiększa bogactwo siedlisk (także ptasich), ułatwia wędrówkę organizmów, przyczyniając się do wzrostu bioróżnorodności. Zmniejszanie się przepływu wód sprzyja z kolei wzrostowi ich temperatury i zwiększaniu się stężenia składników mineralnych w wodach, co stwarza warunki do masowego występowania glonów i sinic (Ministry for the Environment & Stats NZ 2020). 

Do zmniejszenia przepływu wód przyczynia się nie tylko zmiana klimatu, ale też pobieranie znacznych ilości wody słodkiej przez rolnictwo, przemysł i usługi komunalne (Ramka 1). Znaczna część tej masy wód nie jest zwracana do środowiska, a woda kierowana do niego z powrotem bywa z kolei zanieczyszczona chemicznie lub podgrzana (zrzuty wód pochłodniczych). 

Prognozowany wzrost populacji globalnej do 9,7 mld w 2050 r. (stabilizacja na poziomie 10,4 mld osób ma nastąpić pod koniec XXI w.) (UN, 2022), zwiększy wodochłonną z zasady produkcję żywności o kolejne 50 – 70%. Sytuację komplikuje prognozowany wzrost produkcji rolniczej przeznaczanej do produkcji biopaliw (Rockstrom i inni, 2014; IEA 2021). 

Dodatkowo zapotrzebowanie na wodę ludności i przez to presję na ekosystemy słodkowodne będzie nasilać postępująca zmiana klimatu. Zanik lodowców, zwiększenie częstości susz i nasilenie parowania wody ograniczą ilość wody dostępnej np. dla rolnictwa i będą skłaniać ludność do większego poboru wody z rzek i in. (IPCC 2016; IPCC, 2021). 

Degradacja i całkowite niszczenie siedlisk 

Działania w obrębie zlewni (obszarze, z którego wszystkie wody spływają do tego samego miejsca) takie jak wycinka lasów i intensywna gospodarka rolna, o których zwykle piszemy w kontekście emisji gazów cieplarnianych (patrz Szybki cykl węglowy: atmosfera i ekosystemy lądowe), prowadzą także do przeżyźnienia jezior, zakwitów glonów i powstawania stref beztlenowych. 

Do obniżania przepływu wody w rzekach oraz dzielenia siedlisk na mniejsze części, nieposiadające wszystkich zasobów niezbędnych do przetrwania i rozmnażania się osobników danego gatunku, obok zmiany klimatu przyczyniają się także 

– wykorzystywanie wody w rolnictwie i do celów komunalnych

– budowa tam i zapór uniemożliwiających swobodny przepływ ryb wzdłuż cieku wodnego,

– inne zabiegi regulujące bieg rzeki (na przykład poprowadzenie jej podziemnym kanałem, co odcina dostęp światła dziennego do części koryta i uniemożliwia funkcjonowanie w nim organizmów, które go potrzebują). 
Obecnie na świecie planuje się lub prowadzi budowę ponad 3700 dużych obiektów piętrzących wodę oraz innych elementów infrastruktury wodnej (Geist i inni, 2011; Fuller i inni 2015; Reid i inni, 2019). Przykładem niszczenia ekosystemów słodkowodnych jest też przekształcenie w pola uprawne, tereny pod zabudowę czy elementy infrastruktury znacznej części (16 – 23% od roku 1700) mokradeł (Ilustracja 6) (Fluet-Chouinard i inni 2023).

Ścieki i zanieczyszczenia

Do degradacji siedlisk przyczynia się także zanieczyszczenie wód ściekami komunalnymi i przemysłowymi, które rośnie głównie w krajach rozwijających się (np. w rzece Jangcy w Chinach), podczas gdy w krajach rozwiniętych zmniejszyło się znacznie od końca XX w. (Rockstrom i inni, 2014). 

Istotnym problemem jest także wzrost stężenia jonów soli w wodach słodkich do wartości przekraczających zdolności przystosowawcze organizmów, spowodowany działalnością rolnictwa, przemysłu wydobywczego (zasolone wody pokopalniane) i użyciem soli przez służby drogowe (Cunillera-Montcusi i inni 2022, więcej na ten temat także w blogu Świat wody). 

Obok zanieczyszczenia „klasycznymi” substancjami jak cząsteczki organiczne, metale ciężkie, związki azotu i fosforu, czy DDT, w wodach słodkich zaczynają się pojawiać takie składniki jak substancje stosowane przy produkcji leków, nanocząsteczki, mikroplastik – którego źródło stanowi min. pranie odzieży w gospodarstwach domowych (patrz też Świat wody)– czy substancje czynne hormonalnie (Reid i inni, 2019; Lant i inni 2020). 

Intensywne wymywanie nawozów sztucznych z pól oraz ścieki komunalne i przemysłowe zawierające tzw. pierwiastki biogenne (sprzyjające życiu) – głównie azot i fosfor – powodują szybkie przeżyźnienie (eutrofizację) rzek i jezior. Sprzyjają one zakwitom glonów i powstawaniu stref beztlenowych mogących znacznie ograniczać bioróżnorodność i ułatwiać pojawianie się gatunków inwazyjnych (patrz też Z pól do morza – nawozy a środowisko i klimat).

Inwazja obcych i nadmierna eksploatacja

Gatunki inwazyjne, przeniesione do nowych ekosystemów celowo lub przypadkowo, wywierają na nie wyraźnie niekorzystny wpływ, któremu towarzyszą wymierne straty ekonomiczne i społeczne (Tabela 1) (Geist i inni, 2011). Uważa się, że ekosystemy podlegające presji są bardziej narażone na inwazje. Do sztandarowych przykładów kolonizacji środowisk słodkowodnych należy rozprzestrzenianie się w  XIX i XX  w. małża racicznicy zmiennej (Dreissena polymorpha) na znaczne obszary Europy i Stanów Zjednoczonych, które, obok generalnie negatywnego wpływu na miejscową faunę (Ilustracja 7; Tabela 1), przyniosło znaczne straty ekonomiczne w energetyce, rolnictwie (nawadnianie pól) i w zaopatrzeniu ludności w wodę pitną (Karatayev i inni, 2015). 

Zwierzęta słodkowodne są także narażone na nadmierny odłów. Problem ten dotyka przede wszystkim ryb (łowiska słodkowodne są ważnym źródłem białka dla setek milionów mieszkańców ubogich państw Afryki i Azji), ale także mięczaków i niektórych skorupiaków. Słodkowodne małże były od dwustu lat zbierane dla mięsa, muszli i pereł (Strayer i inni, 2006; University of Wisconsin 2016). 

Spośród ryb zagrożone są głównie gatunki rozmnażające się powoli (odbudowa populacji zajmuje dużo czasu), o znacznych rozmiarach ciała (wzrost wymaga czasu, większe ryby zwykle rozmnażają się wolniej niż małe, większe ryby są bardziej poławiane niż mniejsze) oraz tworzące ławice podczas tarła (łatwość połowu), a także gatunki poszukiwane na rynku jak jesiotrowate (Acipenseridae), poławiane dla ikry i mięsa (Geist i inni, 2011).

Przyszłość ekosystemów słodkowodnych

Jak widać, ekosystemy słodkowodne podlegają całemu szeregowi czynników utrudniających im przetrwanie w dobrym stanie. Dodatkowo, ich ochronę komplikują;

• postępująca zmiana klimatu oraz wzrost popytu na ziemię rolną i wodę użytkową,
• ich niewielkie rozmiary,
• to, że stanowią wyspy wody słodkiej w otoczeniu lądów i oceanów,
• zależność od presji lokalnej oraz w całym obszarze zlewni,
• fragmentacja siedlisk,
• pobór wody słodkiej na cele rolnicze i inne,
• niedocenianie przez badaczy i opinię publiczną znaczenia zachowania i odtwarzania tych ekosystemów (Strayer i inni, 2006) i ochrona głównie kręgowców z pominięciem bezkręgowców (Mammola i inni 2020) . 

W tej sytuacji skuteczna ochrona ekosystemów słodkowodnych wymaga nadania temu problemowi dużej wagi i powiązanie go z działaniami ochronnymi na terenie całych zlewni. Ponadto istotne jest włączenie badaczy (także amatorów), praktyków ochrony środowiska, przedstawicieli organizacji pozarządowych, polityków i „zwykłych” obywateli w praktykę podejmowania decyzji dotyczących zasobów wód słodkich (Darwall i inni, 2018).

Działania na rzecz ekosystemów słodkowodnych, oprócz ochrony gatunków i ich areału powinny uwzględniać szerszy kontekst biologiczny, aspekty hydrologiczne, potrzeby społeczne i uwarunkowania ekonomiczne (Geist i inni, 2011). Ważnym elementem takiego podejścia jest zarządzanie zasobami wody słodkiej w zlewniach tak, żeby pogodzić potrzeby populacji ludzkiej i wymogi ochrony środowiskowej. Na szczęście są one w pewnym stopniu zbieżne np. zmniejszenie spływu substancji mineralnych i organicznych z pól może zredukować częstość zakwitów glonów i sinic, co przyniesie korzyści ekosystemom i pozwoli na pełniejsze korzystanie z rekreacji (Reid i inni, 2019). 

Działanie na rzecz ochrony ekosystemów słodkowodnych mogą także stanowić część strategii na rzecz adaptacji do zmian klimatu; dla przykładu odtwarzanie przyrzecznych terenów zalewowych i mokradeł zwiększających retencję wody pozwala nie tylko na odzyskanie utraconej bioróżnorodności, ale też zwiększa ochronę przed wezbraniami wód i suszami (Palmer i inni 2009).

Dr Tomasz Müller

konsultacja merytoryczna: dr Anna Maria Łabęcka

The post Rzeki, jeziora, mokradła – bardzo potrzebne, bardzo zagrożone appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.