なぜ木は社会の炭素排出量を相殺するのに十分ではないのか
南アメリカの熱帯雨林。
Shutterstock / BorneoRimbawan

2009年のある朝、私はコスタリカ中央部の山腹を曲がりくねった不気味なバスに座って、たくさんのスーツケースを握りしめながら、ディーゼルの煙から立ちくらみました。 それらには、何千もの試験管とサンプルバイアル、歯ブラシ、防水ノート、XNUMX着の着替えが含まれていました。

私は行く途中でした ラセルバ生物ステーション、私は数ヶ月を費やして、ますます一般的な干ばつに対する湿った低地の熱帯雨林の反応を研究することになっていました。 狭い高速道路の両側で、木々が水彩画のように霧の中に流れ込み、紙になり、雲に覆われた無限の原生林のような印象を与えました。

堂々とした景色を窓の外から眺めていると、こんなに複雑な風景をどうやって理解したいのだろうと思いました。 世界中の何千人もの研究者が、急速に変化する世界における熱帯林の運命を理解しようとして、同じ質問に取り組んでいることを私は知っていました。に家 三分の二 惑星の地球の生物多様性の。 そしてますます、私たちはこれらの森林に新たな要求を課しました–人為的な気候変動から私たちを救うために。

植物はCOを吸収しますか?大気中から葉、木、根に変化します。日常の奇跡が呼び起こした 期待している 植物、特に成長の早い熱帯樹木は、二酸化炭素の多くを吸収して、気候変動に対する自然なブレーキとして機能する可能性があるということでしょうか?化石燃料の燃焼によって排出されます。世界中で政府、企業、自然保護慈善団体が森林の保全や植林を約束しています。 大規模な 木の数


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しかし、実際には、社会の炭素排出量を相殺するのに十分な樹木はありません。そして、決してそうなることはありません。 私は最近実施しました レビュー 利用可能な科学文献を参考にして、炭素林がどれだけ吸収できるかを評価します。 地球上のすべての土地が保持できる植生の量を絶対的に最大化した場合、現在の速度で約XNUMX年間の温室効果ガス排出量を相殺するのに十分な炭素を隔離します。 その後、ある可能性があります これ以上はありません 炭素回収の増加。

しかし、私たちの種の運命は、森林の存続と密接に関連しています。 生物学的多様性 それらが中に含んでいる。二酸化炭素を回収するために急いで何百万本もの木を植えることで、私たちの健康に欠かせない森林の性質そのものを誤って傷つけてしまう可能性があるでしょうか?この質問に答えるには、植物がどのように CO? を吸収するかだけでなく、植物が陸上の生態系に強固な緑の基盤をどのように提供するかについても考慮する必要があります。

植物が気候変動と戦う方法

植物は二酸化炭素を変換しますか?として知られるプロセスでガスを単糖に変える 光合成。 これらの糖は、植物の生体を構築するために使用されます。 捕獲された炭素が最終的に木材になってしまうと、何十年もの間、大気から隔離される可能性があります。 植物が死ぬと、その組織は腐敗し、土壌に取り込まれます。

このプロセスでは自然に CO が放出されますが?死んだ生物を分解する微生物の呼吸(または呼吸)を通じて、植物の炭素の一部は数十年、あるいはさらには地下に残ることがあります。 何世紀にもわたっ。 一緒に、陸上植物と土壌は約保持します 2,500ギガトン 炭素の–大気中に保持されているよりも約XNUMX倍。

植物 (特に樹木) は炭素の優れた自然の貯蔵庫であるため、世界中で植物の量を増やすことで大気中の CO を削減できるのは当然です。濃度。

植物が成長するには、光、二酸化炭素、水、栄養素(植物肥料に含まれるのと同じ元素である窒素やリンなど)の 4 つの基本要素が必要です。世界中の何千人もの科学者が、植生が気候変動にどのように反応するかを予測するために、これら 4 つの成分に関連して植物の成長がどのように変化するかを研究しています。

人間が地球を加熱し、降雨パターンを変え、広大な森林を小さな断片に切り刻み、それらが属していない外来種を導入することによって、自然環境の非常に多くの側面を同時に変更していることを考えると、これは驚くほど挑戦的な作業です。 また、陸上には350,000万種以上の顕花植物があり、それぞれが独自の方法で環境問題に対応しています。

人間がいる複雑な方法のために 改ざん 惑星には、科学的なものがたくさんあります 議論 植物が大気から吸収できる炭素の正確な量について。 しかし、研究者たちは、土地の生態系が炭素を吸収する有限の能力を持っていることに満場一致で同意しています。

なぜ木は社会の炭素排出を相殺するのに十分ではないのか炭素が英国の典型的な温帯林に貯蔵されている場所。 英国森林研究, CC BY

私たちが木に十分な飲み水を確保できれば、森は高く青々と成長し、日陰の林冠ができ、小さな木には光が不足します。 CO濃度を上げたら?空気中の植物は、必要を満たすのに十分な肥料を土壌から抽出できなくなるまで、熱心にそれを吸収します。パン屋がケーキを作るのと同じように、植物は特定の比率で CO2、窒素、リンを必要とし、特定のレシピに従って生命を維持します。

これらの基本的な制約を認識して、科学者は、地球の陸域生態系が間を吸収するのに十分な追加の植生を保持できると推定しています 40と100 大気からの炭素のギガトン。 この追加の成長が達成されると(数十年かかるプロセス)、土地に追加の炭素貯蔵を行う能力はありません。

しかし、私たちの社会は現在、二酸化炭素を流し込んでいるのでしょうか?大気中へ レート 年間XNUMXギガトンの炭素。 自然のプロセスは、世界経済によって生成される温室効果ガスの大洪水に追いつくのに苦労するでしょう。 たとえば、メルボルンからニューヨーク市への往復フライトのXNUMX人の乗客は、約XNUMX倍の排出量になると計算しました。 カーボン (1600 kg C)に含まれているように オーク 直径750メートル(XNUMXkgC)の木。

危険と約束

植物の成長に対するこれらすべてのよく認識された物理的制約にもかかわらず、気候緊急事態を緩和するために植生被覆を増やすための大規模な取り組みが急増しています。これはいわゆる「自然ベース」の気候ソリューションです。 ザ・ 広大 多数 これらの 努力 樹木は低木や草の何倍ものバイオマスを含み、したがってより大きな炭素回収の可能性を表すため、森林の保護または拡大に焦点を合わせます。

しかし、陸上生態系による炭素回収に関する根本的な誤解は、生物多様性の損失と二酸化炭素の増加という壊滅的な結果をもたらす可能性があります。濃度。これは矛盾しているように思えます – どうして木を植えることができるのでしょうか 悪影響を与える 環境?

その答えは、自然の生態系における炭素回収の微妙な複雑さにあります。 環境へのダメージを避けるために、自然に属さない森林を作ることを控え、新しい木を植えるために既存の森林を伐採する「逆インセンティブ」を避け、今日植えられた苗木が今後数十年にわたってどのように運ばれるかを検討する必要があります。

森林生息地の拡大に着手する前に、土地のすべての生態系が樹木をサポートできる、またはサポートすべきではないため、適切な場所に樹木が植えられていることを確認する必要があります。 通常は他の種類の植生が優勢な生態系に植林する しばしば失敗する 長期的な炭素隔離をもたらします。

特に説明的な例のXNUMXつは、スコットランドからのものです。 泥炭地 –低地の植生(主にコケや草)が常に湿った湿った地面に生えている広大な土地。 酸性土壌や水浸しの土壌では分解が非常に遅いため、枯れた植物は非常に長期間にわたって蓄積し、 泥炭。 保存されるのは植生だけではありません。泥炭の沼地は、いわゆる「沼地」–数千年前に亡くなった男性と女性のほぼ無傷の遺体。 実際、英国の泥炭地には 20回 国の森林に見られるよりも多くの炭素。

しかし、20世紀後半には、いくつかのスコットランドの沼地が植林のために排水されました。 土壌を乾燥させると、木の苗が定着するだけでなく、泥炭の腐敗が加速しました。 エコロジスト ニーナ・フリッゲンス エクセター大学の彼女の同僚 推定 乾燥した泥炭の分解により、成長中の木が吸収できるよりも多くの炭素が放出された。 明らかに、泥炭地は、彼らが彼ら自身の装置に任せられたとき、気候を最もよく保護することができます。

同じことが草原やサバンナにも当てはまります。そこでは、火事は風景の自然な部分であり、しばしば 木を燃やす それらが属していない場所に植えられています。 この原則は、 北極のツンドラ、冬の間、原生植物は雪に覆われ、光と熱を反射して宇宙に戻します。 これらの地域に背の高い暗い葉の木を植えると、熱エネルギーの吸収が高まり、局所的な温暖化につながる可能性があります。

しかし、森林の生息地に植林することでさえ、環境に悪影響を与える可能性があります。 炭素隔離と生物多様性の両方の観点から、すべての森林は平等ではありません。自然に確立された森林には、プランテーション森林よりも多くの種類の動植物が含まれています。 彼らはしばしばより多くの炭素も保持します。 しかし、植林を促進することを目的とした政策は、確立された自然生息地の森林破壊を意図せずに奨励する可能性があります。

最近注目を集めている例は、メキシコ政府の ヴィダのように見える 植林のために土地所有者に直接支払いを提供するプログラム。 問題? 多くの地方の地主は、苗木を植えるために確立された古い森林を伐採しました。 この決定は、経済的な観点からは非常に賢明ですが、数万ヘクタールの成熟した森林が失われました。

この例は、炭素吸収装置として樹木に焦点を絞るリスクを示しています。 多くの善意のある組織が木を植えようとしています 最も速く成長する、これは理論的にはCOの割合が高いことを意味するのでしょうか?大気からの「ドローダウン」。

しかし、気候の観点から見ると、重要なのは木がどれだけ早く成長できるかではなく、成熟した木にどれだけの炭素が含まれているか、そしてその炭素が生態系にどれくらいの期間存在するかです。森林は老化するにつれて、生態学者が「定常状態」と呼ぶ状態に達します。これは、毎年木が吸収する炭素の量が二酸化炭素と完全にバランスがとれたときです。を通じてリリースされました 植物の呼吸 自分自身と地下の何兆もの分解微生物。

この現象は、古い森林はもはや急速に成長していないため、追加の CO2 を隔離しないため、気候緩和には役立たないという誤った認識をもたらしています。この問題に対する誤った「解決策」は、すでに確立された森林の保全よりも植林を優先することです。これは、蛇口を全開にできるように浴槽の水を抜くのと似ています。蛇口からの水の流れは以前よりも多くなりますが、お風呂の総容量は変わりません。成熟した森林は炭素がたっぷり詰まった浴槽のようなものです。それらは、陸上に閉じ込めることができる大量ではあるが有限の量の炭素に重要な貢献をしており、それらを妨げることによって得られるものはほとんどありません。

成長の早い森林が数十年ごとに伐採され、他の気候変動と戦う目的で抽出された木材が再植林される状況はどうですか? 収穫された木材は、最終的に長寿命の製品(家や他の建物など)になる場合、非常に優れた炭素貯蔵庫になる可能性がありますが、驚くほど少ない木材は このように使用されます.

同様に、バイオ燃料の供給源として木材を燃やすことは、これが化石燃料の総消費量を減らす場合、気候にプラスの影響を与える可能性があります。 しかし、バイオ燃料プランテーションとして管理されている森林は、保護の方法をほとんど提供しません 生物学的多様性 といくつかの研究 質問 そもそも気候に対するバイオ燃料の利点。

森全体を肥やす

陸域生態系における炭素回収の科学的推定は、これらのシステムが今後数十年で直面するであろう増大する課題にどのように対応するかに依存します。 地球上のすべての森林は、最も手付かずの森林でさえ、温暖化、降雨量の変化、ますます深刻な山火事、地球の大気の流れの中を漂う汚染物質に対して脆弱です。

しかし、これらの汚染物質の中には、地球規模の森林に成長を後押しする可能性のある窒素(植物肥料)を多く含んでいるものがあります。 大量の農薬を生産し、化石燃料を燃やすことによって、人間は大量に 増加した 植物の使用に利用できる「反応性」窒素の量。 この窒素の一部は雨水に溶けて林床に到達し、そこで 刺激します 一部の地域での樹木の成長。

大学院を卒業したばかりの若い研究者として、私は、 季節的に乾燥 熱帯林は、この影響に特に反応する可能性があります。 見つける方法はXNUMXつしかありませんでした。それは、森全体を肥やす必要があるということです。

私のポスドク顧問である生態学者と協力する ジェニファー・パワーズ、そして専門の植物学者ダニエル・ペレス・アビレス、私は16つのフットボール競技場と同じくらいの大きさの森の領域を概説し、それを2015の区画に分割し、それらを異なる肥料処理にランダムに割り当てました。 次の2017年間(XNUMX〜 XNUMX年)、プロットは地球上で最も集中的に研究された森林の断片のXNUMXつになりました。 デンドロメーターと呼ばれる専用の手作りの器具を使用して、個々の木の幹の成長を測定しました。

かごを使って木から落ちた枯れ葉を捕まえ、地面にメッシュバッグを設置して根の成長を追跡しました。 実験の最も困難な側面は、年にXNUMX回行われた肥料自体の施用でした。 腐食性化学物質から肌を保護するためにレインコートとゴーグルを着用し、バックマウントスプレーを密林に運び、ゴムコートの下で汗をかきながら化学物質が林床に均一に塗布されるようにしました。

残念ながら、私たちのギアは、巣が張り出した枝に隠されていることが多い怒っているハチに対する保護を提供しませんでした。 しかし、私たちの努力はそれだけの価値がありました。 XNUMX年後、各区画で生産されたすべての葉、木、根を計算し、調査期間中に回収された炭素を評価することができました。 我々 発見 森の中のほとんどの木は肥料の恩恵を受けていませんでした。代わりに、成長は特定の年の降雨量に強く関係していました。

これは、干ばつが続く限り、窒素汚染がこれらの森林の樹木の成長を後押ししないことを示唆しています。 激化します。 他の種類の森林(より良いまたはより乾燥した、より若いまたはより古い、より暖かいまたはより冷たい)について同じ予測を行うには、そのような研究を繰り返す必要があり、数十年にわたって同様の実験を通じて開発された知識のライブラリに追加されます。 しかし、研究者たちは時間との戦いにあります。 このような実験は遅く、骨の折れる、時には画期的な作業であり、人間は科学界が対応できるよりも速く地球の顔を変えています。

人間には健康な森が必要です

自然の生態系をサポートすることは、気候変動と戦うために必要な戦略の武器の重要なツールです。 しかし、土地の生態系は、化石燃料の燃焼によって放出される炭素の量を吸収することは決してできません。 によって誤った自己満足に落ち着くのではなく 植樹計画、私たちはそれらの発生源で排出を遮断し、すでに大気中に蓄積している炭素を除去するための追加の戦略を探す必要があります。

これは、森林を保護および拡大するための現在のキャンペーンが悪い考えであることを意味しますか? 明らかにそうではありません。 自然の生息地、特に森林の保護と拡大は、私たちの惑星の健康を確保するために絶対に不可欠です。 温帯および熱帯の森林には 8 陸上のXNUMX種ごとに、それでも彼らはますます脅威にさらされています。 ほぼ ハーフ 私たちの惑星の居住可能な土地の一部は農業に捧げられており、耕作地や牧草地のための森林伐採は急速に進んでいます。

一方、気候変動によって引き起こされる大気の騒乱は、山火事を激化させ、干ばつを悪化させ、地球を体系的に加熱し、森林とそれが支える野生生物に深刻な脅威をもたらしています。 それは私たちの種にとってどういう意味ですか? 何度も何度も、研究者は実証しました 強いつながり 生物多様性といわゆる「生態系サービス」の間–自然界が人類に提供する多くの利益。

炭素回収は、計り知れないほど長いリストの中のXNUMXつの生態系サービスにすぎません。 生物多様性の生態系は、目がくらむほどの一連の薬学的に活性な化合物を提供します。 インスパイア 新薬の作成。 それらは、直接的(タンパク質の主な供給源が野生の魚である何百万もの人々を考えてください)と間接的(例えば、作物の大部分が 受粉した 野生動物による)。

自然の生態系とそこに生息する何百万もの種は、依然として人間社会に革命を起こす技術開発を刺激しています。 たとえば、ポリメラーゼ連鎖反応(「PCR法」)これにより、犯罪研究所が犯罪者を捕まえ、地元の薬局がCOVID検査を提供できるようになります。 PCRは、温泉に生息する謙虚なバクテリアによって合成された特別なタンパク質のためにのみ可能です。

生態学者として、私は気候緩和における森林の役割についての単純化した見方が、誤って森林の衰退につながるのではないかと心配しています。植樹活動の多くは、植えられた苗木の数や初期成長率に焦点を当てていますが、どちらも森林の最終的な炭素貯蔵能力を示す指標としては不十分であり、生物多様性の指標としてはさらに不十分です。さらに重要なことは、自然生態系を「気候の解決策」として見ると、森林が無限に吸収力のあるモップのように機能して、人為的に増え続ける二酸化炭素の洪水を浄化できるという誤解を招く印象を与えることです。排出量。

幸いなことに、森林拡大を専門とする多くの大規模な組織は、成功の指標に生態系の健康と生物多様性を取り入れています。 XNUMX年ちょっと前、私はメキシコのユカタン半島で行われた巨大な植林実験を訪れました。 植物のための-プラネット –世界最大の植樹組織のXNUMXつ。 大規模な生態系の回復に固有の課題を認識した後、Plant-for-the-Planetは、森林の発達の初期のさまざまな介入が樹木の生存をどのように改善するかを理解するための一連の実験を開始しました。

しかし、それだけではありません。 科学部長が率いる リーランド・ウェルデン、サイトの研究者は、森林が発達するにつれて種子が発芽して成長するための理想的な環境を提供することにより、これらの同じ慣行がどのように在来の生物多様性の回復を促進できるかを研究します。 これらの実験はまた、土地管理者が植林が生態系に利益をもたらす時期と場所、そして森林再生が自然に起こり得る場所を決定するのに役立ちます。

森林を単なる炭素の貯蔵庫ではなく生物多様性の貯蔵庫とみなすと、意思決定が複雑になり、政策の変更が必要になる可能性があります。私はこれらの課題を十分に認識しています。私は大人になってからずっと、炭素循環について研究し考えることに費やしてきましたが、私も木を見て森を見ないことがあります。数年前のある朝、私はコスタリカの熱帯雨林の床に座って二酸化炭素を測定していました。土壌からの排出 – 比較的時間のかかる孤独なプロセスです。

測定が終わるのを待っていると、近くの木の幹を跳ね上がるイチゴヤドクガエル(親指ほどの大きさの小さな宝石のように明るい動物)を見つけました。 興味をそそられて、私は彼女がとがった植物の葉に保持されている小さな水たまりに向かって進んでいるのを見ました。そこでは、いくつかのオタマジャクシがぼんやりと泳いでいました。 カエルがこのミニチュア水族館に到着すると、小さなオタマジャクシ(結局のところ彼女の子供たち)は興奮して振動し、母親は彼らが食べるために未受精卵を産みました。 後で学んだように、この種のカエル(オファガ・プミリオ)子孫の世話をすることで、オタマジャクシがカエルに成長するまで、母親の長い旅が毎日繰り返されます。

研究室に戻るために機器を梱包していると、何千ものそのような小さなドラマが私の周りで並行して再生されていることに気づきました。 森林は単なる炭素貯蔵以上のものです。 それらは、数百万の既知の種の運命を結びつける、知らないうちに複雑な緑色の網であり、さらに数百万が発見されるのを待っています。 劇的な地球規模の変化の未来で生き残り、繁栄するために、私たちはそのもつれたウェブとその中での私たちの位置を尊重しなければなりません。

著者について

ボニー・ワーリング、グランサム研究所上級講師-気候変動と環境、 ロンドン大学インペリアルカレッジ

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