Старые леса всё еще важны как места связывания атмосферного углерода

20.10.2008 14:16

Считается, что связывание углекислого газа в старых (или как говорят лесоводы — «старовозрастных») лесах уравновешено его выделением в результате дыхания организмов, разлагающих отмершее органическое вещество. Однако анализ большого числа данных по лесам северных и умеренных широт Северного полушария показывает, что в подавляющем большинстве случаев старые леса продолжают больше связывать углерода, чем выделять. Занимая около 15% от общей площади лесов, старовозрастные леса на самом деле могут обеспечивать связывание примерно 10% от общего количества CO₂, потребляемого за год всеми лесами планеты.

Согласно общепринятой точке зрения, в связывании углекислого газа первостепенную роль играют только молодые растущие леса. Роль же старых лесов несущественна, поскольку потребление ими CO₂ в процессе фотосинтеза уравновешивается выделением того же газа в среду при дыхании грибов и бактерий, разлагающих органическое вещество отмерших растительных остатков, а также при дыхании самих растений. И поэтому леса, в которых много старых деревьев, для снижения содержания углекислого газа в атмосфере особой ценности не представляют. Более важная роль отводится молодым лесам, поскольку до тех пор, пока увеличивается масса древостоя, увеличивается и количество связанного, выведенного из круговорота, углерода.

Похоже, однако, что подобное распространенное мнение следует подвергнуть сомнению. Во всяком случае, к такому выводу пришли Себастьян Луиссар (Sebastiaan Luyssaert) из Университета Антверпена (Бельгия) и его коллеги из разных научных учреждений Германии, Швейцарии, США, Франции и Великобритании. В статье, опубликованной в журнале Nature, эти исследователи суммировали множество данных по величинам чистой первичной продукции (NPP, net primary production) лесных экосистем разного возраста, гетеротрофному дыханию тех же экосистем (прежде всего это дыхание грибов и бактерий, разлагающих органику), а также чистой продукции экосистем (NEP, net ecosystem production). Чистая продукция экосистем (выражаемая в количестве углерода на единицу площади за единицу времени) — это суммарный результат потребления CO₂ в процессе фотосинтеза и выделения его при дыхании всей экосистемы. Если чистая продукция экосистемы — величина положительная, то экосистема работает как «сток» атмосферного углерода (является местом, где углерод связывается), если отрицательная — то как «источник» (является местом эмиссии углерода).

Исходный материал для анализа был взят из большой базы данных по бореальным (северным), а также располагающимся в умеренных широтах лесам Северного полушария. Возраст изученных лесов варьировал в широких пределах: от 15 до 800 лет. Учтены данные по 519 разным участкам леса (в том числе — по нескольким площадкам в России, в Красноярском крае). Основной метод, использованный для оценки динамики CO₂, — это так называемый метод ковариации вихрей (см.: eddy-covariance) — непрерывное измерение содержания CO₂ в воздухе на определенной высоте с одновременной фиксацией силы и направления вертикальных потоков воздуха. По увеличению или уменьшению концентрации CO₂ можно судить (после определенных расчетов), является ли данная экосистема источником углекислого газа или местом его стока.

a — чистая продукция экосистемы леса (т C / га / год); c — чистая первичная продукция леса (т C / га / год) в зависимости от его возраста (годы). Обратите внимание, что шкала возраста леса — логарифмическая. Зеленые точки — умеренные леса; коричневые точки — бореальные леса. Толстая черная — скользящая средняя по 15 точкам. Область, выделенная серым, — доверительные границы средней (95%). Тонкие линии — доверительные границы индивидуальных наблюдений. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature

Выяснилось, что чистая первичная продукция лесной экосистемы хотя и несколько снижается с возрастом, всё равно остается величиной положительной. Иными словами, лес работает как место «стока» (связывания) атмосферного углерода, а не как «источник». Углерод сохраняется в лесах не только в стволах деревьев, но и в органическом веществе почвы. В случае же молодых лесов, посаженных на месте вырубленных или выросших естественным образом на гарях, почвенный покров остается долгое время нарушенным и гниение имеющихся там растительных остатков служит мощным источником CO₂, который поступает в атмосферу. Это обстоятельство и ослабляет эффект связывания углерода молодыми лесами.

Поскольку примерно половина от сохранившихся еще первичных лесов (около 6 × 10⁸ га) располагается в высоких и умеренных широтах Северного полушария, то расчеты авторов показывают, что они связывают ежегодно около 1,3 ± 0,5 Гт (гигатонн, 10⁹ тонн) углерода.

P.S. Один из наших ведущих специалистов по глобальному циклу углерода, профессор кафедры общей экологии биофака МГУ Дмитрий Геннадьевич Замолодчиков, по моей просьбе ознакомился с обсуждаемой статьей и выразил довольно скептическое отношение к категоричным выводам авторов. В частности, он отметил, что метод ковариации вихрей («eddy covariance») часто дает оценки, смещенные в сторону связывания углерода, если сравнивать его с методом изолирующих камер. Кроме того, если допустить столь высокий темп накопления углерода в старых лесах, то количество его, скопившееся за продолжительное время, должно быть непомерно большим, что не подтверждается реальными наблюдениями. Такие величины могут характеризовать только ситуацию, складывающуюся в дождевых лесах вдоль западного побережья Северной Америки, но там растут огромные деревья — секвойи и пихта Дугласа, которые в других местах не встречаются.

Источник: Sebastiaan Luyssaert, E.-Detlef Schulze, Annett Börner, Alexander Knohl, Dominik Hessenmöller, Beverly E. Law, Philippe Ciais, John Grace. Old-growth forests as global carbon sinks // Nature. 2008. V. 455. P. 213–215.

Источник: Элементы