Засиленият растеж на земните листни зеленчуци през 20-ти век значително забави прехода на планетата към нажежен до червено, според първото проучване, уточняващо степента, до която растенията са предотвратявали изменението на климата от предииндустриалните времена. Изследователи от Университета в Принстън установиха, че сухоземните екосистеми поддържат планетата по-хладна, абсорбирайки милиарди тонове въглерод, особено през последните 60 години.

Наземният "потъващ" въглен на планетата - или капацитетът за съхранение на въглерод - е запазил 186 - 192 милиарда тона въглерод извън атмосферата от средата на 20-ти век, съобщават изследователите в Proceedings of the National Academy of Sciences. От 1860-те до 50-те години земеползването от хората е съществен източник на въглерод, навлизащ в атмосферата поради обезлесяване и дърводобив. След 50-те години обаче хората започват да използват земята по различен начин, например чрез възстановяване на горите и възприемане на земеделие, което, макар и в по-голям мащаб, е с по-висок добив. В същото време индустриите и автомобилите продължават непрекъснато да отделят въглероден диоксид, който допринася за ботаническия бум. Въпреки че е парников газ и замърсител, въглеродният диоксид също е хранителен елемент за растенията.

готвила

Изследователи, базирани в Принстънския университет, установяват, че земните екосистеми на Земята са абсорбирали 186 милиарда до 192 милиарда тона въглерод от средата на 20-ти век, което значително съдържа глобалната температура и нивата на въглерод в атмосферата. Проучването е първото, което уточнява до каква степен растенията са предотвратявали изменението на климата от предииндустриалните времена.

Ако земните екосистеми на Земята останат източник на въглерод, те вместо това биха генерирали 65 милиарда до 82 милиарда тона въглерод в допълнение към въглерода, който той не би поел, установиха изследователите. Това означава, че общо 251 милиарда до 274 милиарда допълнителни тона въглерод в момента ще бъдат в атмосферата. Толкова въглерод би довел до настоящата концентрация на въглероден диоксид в атмосферата до 485 части на милион (ppm), съобщават изследователите - доста над научно приетия праг от 450 (ppm), при който климатът на Земята може да се промени драстично и необратимо. Текущата концентрация е 400 ppm.

Тези "спестявания на въглерод" възлизат на текущата средна глобална температура, която е по-ниска с една трета от градуса по Целзий (или половин градус по Фаренхайт), което би било значителен скок, съобщават изследователите. Планетата се е затоплила само с 0,74 градуса по Целзий (1,3 градуса по Фаренхайт) от началото на 1900 г., а точката, в която учените изчисляват, че глобалната температура би била опасно висока, е само с 2 градуса по Целзий (3,6 градуса по Фаренхайт) повече от прединдустриалните нива.

Изследването е най-изчерпателният поглед върху историческата роля на сухоземните екосистеми за контролиране на атмосферния въглерод, обясни първият автор Елена Шевлякова, старши климатичен моделатор в Принстънския отдел по екология и еволюционна биология. Предишни изследвания се фокусираха върху това как растенията могат да компенсират въглерода в бъдеще, но пренебрегваха значението на увеличеното усвояване на растителност в миналото, каза тя.

Това видео показва степента, в която земята е действала като източник на въглерод в атмосферата (кафяви зони) или въглеродна „мивка“ (зелени площи), която абсорбира въглерода от атмосферата от 1868 до 2000 г. Колкото по-тъмен е цветът, означава по-голямо количество въглерод в област, генерирана или абсорбирана. През 50-те и 60-те години земята преминава от предимно източник на въглерод към главно действаща като мивка за въглерод. Изследователите установиха, че ако сухоземните екосистеми останат източник на въглерод, тогава 251 милиарда до 274 милиарда допълнителни тона въглерод в момента ще бъдат в атмосферата. (Видео от Сергей Малишев, Катедра по екология и еволюционна биология)

"Хората винаги казват, че знаем, че мивките за въглерод са важни за климата," каза Шевлякова. "Всъщност за първи път имаме номер и можем да кажем какво означава тази мивка за нас сега по отношение на икономиите на въглерод."

"Промените в емисиите на въглероден диоксид от дейности по земеползване трябва да бъдат внимателно обмислени. Доскоро повечето проучвания просто биха взели емисиите на изкопаеми горива и емисиите от земеползването от опростени модели, включили ги и не обмисляли как управляваните земи като възстановяване горите поемат въглерод ", каза тя. "Това не е само климатът - това са хората. На сушата хората са основни двигатели на промените във въглеродните суши. Те не просто извеждат въглерод от земята, те всъщност променят способността на земята да поема въглерод."

Скот Салеска, доцент по екология и еволюционна биология в Университета в Аризона, който изучава взаимодействията между растителността и климата, заяви, че изследователите предоставят потенциално убедителен аргумент за продължаване на възстановяването и опазването на горите, като уточняват "въздействието на климата" на растителността. Салеска е запозната с изследването, но не е участвала в него.

"Мисля, че това има значение за политики, които се опитват да оценят спестения въглерод, когато възстановявате или запазвате гора", каза Салеска. „Този ​​подход за моделиране може да се използва, за да се посочи пълното„ въздействие върху климата “от запазването на големи залесени площи, докато повечето съвременни подходи просто отчитат„ въздействието на въглерода “. Подобна работа би могла да помогне на програмите за опазване на горите да преценят по-точно въздействието на климата от политическите мерки, свързани със запазването на горите. "

Въпреки че изследователите виждат силно историческо влияние на въглеродното торене при усвояването на въглерода, този обмен има своите граници, каза Салеска. Ако нивата на въглероден диоксид в атмосферата продължават да се повишават, ще е необходима повече растителност, за да се поддържа размерът на мивката за въглерод Шевлякова и нейните колеги съобщават.

"Със сигурност има някаква граница за това колко дълго нарастващият въглероден диоксид може да продължи да стимулира растежа на растенията, който абсорбира въглеродния диоксид," каза Салешка. "Въглеродният диоксид е храна за растенията и поставянето на повече храна там ги стимулира да" ядат "повече. Въпреки това, точно като хората, в крайна сметка те се насищат и извеждането на повече храна не стимулира повече хранене."

От 1862-2005 г. човешкото влияние върху земята се разпространява (бели области, с цианови области, които показват необезпокоявана земя), но през средата на 20-ти век хората значително променят начина, по който използват земята. Хората все повече възстановяват горите и възприемат земеделие, което макар и в по-голям мащаб, има по-висок добив, установиха изследователите. Много от белите области корелират със зелените, абсорбиращи въглерода области, посочени на анимацията по-горе. Тъй като земеползването на хората се променя, индустриите и автомобилите продължават непрекъснато да отделят въглероден диоксид, което допринася за ботанически бум, който допълнително премахва въглерода от атмосферата. Въпреки че е парников газ и замърсител, въглеродният диоксид също е хранителен елемент за растенията. (Видео от Сергей Малишев, Катедра по екология и еволюционна биология)

Изследователите са използвали цялостния модел на земната система (ESM2G), модел на климатично-въглероден цикъл, разработен от Геофизичната лаборатория за геофизични течности и динамика (GFDL) на Националната администрация за океани и атмосфера, за да симулира как взаимодействието на въглерода и климата с растителността, почвата и морските екосистеми между 1861 и 2005. Моделът GFDL прогнозира промени в климата и в атмосферните концентрации на въглероден диоксид въз основа на емисиите на въглерод от изкопаеми горива. Уникално, моделът също така прогнозира емисии от промени в земеползването - като обезлесяване, добив на дървесина и възстановяване на горите - настъпили от 1700 до 2005 г.

"Освен ако наистина не разбирате какви са процесите на земеползване, е много трудно да се каже какво ще направи системата като цяло", каза Шевлякова, която е работила със съответния автор Стивън Пакала, професор по екология и еволюционна биология на Фредерик Д. Петри от Принстън. директор на Принстънския екологичен институт (PEI); Сергей Малишев, професионален специалист по екология и еволюционна биология в Принстън; Физици от GFDL Роналд Стофър и Джон Кръстинг; и Джордж Хърт, професор по географски науки в Университета на Мериленд.

"След 40-те и 50-те години, ако погледнете траекторията на промяната в земеползването, това е забавено в разширяването на земеделието и пасищата," каза Шевлякова. "Когато преминете от екстензивно земеделие към интензивно земеделие, вие индустриализирате производството на храна, така че хората сега използват торове, вместо да изсичат повече гори. Намаляването на глобалното обезлесяване, съчетано с засилен растеж на растителността, причинено от бързото увеличение на въглеродния диоксид, промени земята от източник на въглерод във въглеродна мивка. "

За учените моделът е значителен принос за разбирането на земната мивка за въглерод, каза Салеска. Учените откриха наземната мивка за въглерод само преди около две десетилетия, докато моделите, които могат да комбинират ефектите от изменението на климата и растежа на растителността, съществуват само от малко повече от 10 години, каза Салешка. Има работа за усъвършенстване на климатичните модели и ръководеното от Принстън изследване отваря нови възможности, като същевременно дава увереност на бъдещите прогнози за климата, каза Салешка.

"Уникалната стойност на това проучване е, че то симулира миналото, за което, за разлика от бъдещето, имаме наблюдения", каза Салеска. "Наблюденията от миналото за климата и въглеродния диоксид дават тест за това колко добра е била симулацията на модела. Ако е вярно за миналото, трябва да имаме повече увереност в способността му да предсказва бъдещето."