7 Minutės
Planetarinė riba traukiasi
Žmogiška veikla išvedė didžiąją dalį Žemės sausumos paviršiaus už vietinių saugių ribų tam, ką mokslininkai dabar vadina „funkcine biosferos integralumu“. Tarptautinė komanda, vadovaujama Potsdamo klimato tyrimų instituto (PIK) kartu su BOKU Vienos universitetu, smulkiai erdviškai ir istoriškai sužymėjo šios funkcijos planetarinę ribą. Straipsnyje, publikuotame žurnale One Earth, daroma išvada, kad maždaug 60 % pasaulio sausumos dabar yra už vietinių saugios veikimo zonos ribų ir kad 38 % yra aukštos rizikos būsenoje. Šie pokyčiai atsispindi šimtmečių žemės naudojimo kaitoje, intensyviausiai Europoje, Azijoje ir Šiaurės Amerikoje.
Žmogiškos visuomenės priklauso nuo biosferos dėl maisto, pluošto, kuro ir didėjančio poreikio naudoti biomasę klimato mažinimui. Tačiau būtent ši paklausa — žemės ūkis, miškininkystė, atliekų rinkimas ir auganti biomasės energetika — mažina augalijos pajėgumą palaikyti anglies, vandens ir azoto ciklus, kurie yra būtini stabilioms ekosistemoms.
Kas yra funkcinė biosferos integralumas ir kodėl tai svarbu
Funkcinė biosferos integralumas apibūdina augalijos ir su ja susijusių ekosistemų gebėjimą fiksuoti ir perskirstyti fotosintezės energiją, kad būtų palaikomi medžiagų srautai — anglis, vanduo ir azotas — kurie stabilizuoja Žemės sistemos procesus. Tai yra esminis Planetarinių ribų sistemos elementas. Kai augalija ir nepažeista ekosistemos struktūra nebegali palaikyti šių srautų, ekosistemos tampa pažeidžiamesnės: anglies sekvestracija silpnėja, vandens balansas kinta, maisto medžiagų ciklai sutrinka ir mažėja biologinė įvairovė.
2023 m. atnaujinime Planetarinių ribų sistema pabrėžė fotosintezės varomus energijos srautus kaip kertinį planetos stabilumo elementą. Naujas PIK vadovaujamas tyrimas operacionalizuoja šią įžvalgą, matuodamas du papildomus rodiklius erdvėje ir laike: natūralios biomasės produktyvumo dalį, kurią pasisavina žmonės (per derlių, medieną, atliekas ir žemės konversiją), ir atskirą ekosistemos destabilizacijos rizikos rodiklį, kuris seka struktūrinius augalijos pokyčius bei vandens, anglies ir azoto ciklų disbalansus.
Metodai: didelės raiškos ilgalaikiai modeliavimai
Komanda panaudojo LPJmL globalų biosferos modelį, kad simuliuotų kasdienius vandens, anglies ir azoto srautus visame pasaulyje maždaug pusės laipsnio erdvine raiška. LPJmL integruoja klimato, žemės dangos ir žmonių žemės naudojimo duomenis, kad rekonstruotų metines sąlygas nuo 1600 m. iki šių dienų. Derindami modeliuojamą fotosintetinį produktyvumą su istorine derliaus ir žemės konversijos raida bei palygindami rezultatus su žinomais ekologiniais slenksčiais iš literatūros, tyrėjai priskyrė kiekvieną tinklelio langelį vienai iš trijų būsenų: saugios veikimo erdvė, rizikos augimo zona arba aukštos rizikos zona.
Du rodikliai, vienas streso vaizdas
- Žmogaus pasisavinimas biomasės produktyvumo: šis matas kiekybiškai nusako, kokia dalis natūralios augalų produktyvumo yra nukreipiama žmonių poreikiams arba prarandama dėl dirbamos žemės ir paviršiaus uždengimo. Didelės dalys reiškia, kad mažiau ekologinės energijos lieka vietinėms funkcijoms palaikyti.
- Ekosistemos destabilizacijos rizika: daugiafaktorinis rodiklis, apimantis struktūrinius augalijos pokyčius ir sisteminius vandens, anglies bei azoto ciklų disbalansus — ankstyvi signalai, kad ekosistemos artėja prie kritinių poslinkių.
Šių rodiklių derinys sukuria erdviškai aiškų žemėlapį, kur parodoma, kur biosferos funkcinės ribos yra viršytos ir kur rizika spartėja.
Istorinis raidos kelias ir regioniniai modeliai
Modelio paleidimai rodo, kad pirmieji reikšmingi vietinių biosferos ribų viršijimai prasidėjo vidutinėse platumose apie 1600 m. Iki 1900 m. maždaug 37 % sausumos buvo už vietinių saugių ribų, o 14 % — aukštos rizikos zonoje. Šios dalys nuo to laiko išaugo iki atitinkamai 60 % ir 38 %. Šis laiko juostos vaizdas demonstruoja, kad intensyvus žemės naudojimas ir ekosistemų transformacija jau ilgą laiką vyko prieš laikotarpį, kai antropogeninis klimato atšilimas tapo dominuojančiu planetos stresu; žemės naudojimo pokyčiai ilgai pertvarkė Žemės sistemos stabilumą.
Erdviškai stipriausi viršijimai vyksta regionuose, turinčiuose ilgą intensyvaus žemės ūkio ir žemės konversijos istoriją — Europoje, didelėje Azijos dalyje ir daugelyje Šiaurės Amerikos. Tropinės sritys taip pat patiria augantį spaudimą, kur plėtra laukų, ganyklų ir plantacijų sumažino vietinį produktyvumą ir ekosistemų integralumą.
Pasekmės klimato politikai, gamta grįstiems sprendimams ir bioenergijai
Tyrimas pabrėžia kritinį kompromisą: siūlymai mastiškai plėsti biomasės naudojimą energijai ar anglies pašalinimui (pavyzdžiui, bioenergija su anglies surinkimu ir saugojimu — BECCS) rizikuoja toliau degraduoti pačias biosferos funkcijas, kurios padeda reguliuoti klimatą, jei jie įgyvendinami kaip didelės monokultūrinės plantacijos arba mažina likusius natūralius anglies rezervuarus. Kaip teigia Johan Rockström, PIK direktorius ir bendraautoris, politikai turi traktuoti biosferos apsaugą ir klimato veiksmus kaip vieną integruotą iššūkį. Natūralios augalijos atkūrimas ir išsaugojimas, perteklinės biomasės paklausos mažinimas ir prioritetinių žemės naudojimo praktikų taikymas, palaikančių arba didinančių fotosintetinius energijos srautus, yra esminiai veiksmai.
Technologijos ir politikos priemonės, galinčios sumažinti spaudimą biosferai, apima regeneracinį ūkininkavimą, agroforestrą, efektyvesnį derliaus tvarkymą, natūralių ekosistemų konversijos sustabdymą ir prioritetą teikiančias mažos biomasės klimato strategijas, kur tai įmanoma. Tiksliems sprendimams identifikuoti ir pažangai stebėti būtini aukštos raiškos modeliai, tokie kaip LPJmL, ir satelitinė nuotolinė stebėsena.
Eksperto įžvalga
Dr. Maya Chen, žemės ekologė ir prieinsektinė profesorė Globalinių aplinkos pokyčių institute, komentuoja: "Šis tyrimas yra lemiamas, nes tiesiogiai sieja žmonių biomasės naudojimą su biosferos reguliavimo galios praradimu. Neužtenka matuoti vien CO2; turime matuoti energijos srautus, kurie palaiko ekosistemas. Politikams žinia aiški: biomasės masto didinimas be griežtų kriterijų biologinei įvairovei, dirvožemio sveikatai ir vandens balansui rizikuoja pakenkti anglies sekvestracijai ir atsparumui, o ne juos stiprinti."
Dr. Chen priduria, kad veiksmingi žingsniai apima labiausiai degraduotų ir ribinių žemių atkūrimą, investicijas į aukšto derlingumo tvarias maisto sistemas, kad būtų sumažinta žemės paklausa, ir gamtai naudingų anglies mažinimo projektų įgyvendinimą, kurie apsaugo esamas anglies turtingas ekosistemas.
Platesnis mokslinis ir politinis kontekstas
PIK tyrimas remiasi daugdisciplininiais pasiekimais Žemės sistemos moksle ir planetarinių ribų tyrimuose. Jis papildo satelitinės stebėsenos vertinimus apie žemės dangos pokyčius, empirinį ekosistemų funkcijų tyrimą ir politikos analizę dėl žemės pagrindu grįstų mažinimo galimybių. Suteikdamas metinį ir visuotinio masto funkcinės biosferos integralumo žemėlapį nuo 1600 m., darbas siūlo istorinę atskaitos liniją, kuri gali padėti vertinti atkūrimo tikslus ir nukreipti tarptautines klimato derybas.
Tarptautinei klimato ir biologinės įvairovės politikai svarbiausia išvada yra ta, kad funkcinės biosferos integralumo palaikymas ar atkūrimas sustiprina klimato mažinimą: sveikos ekosistemos sulaiko anglies kiekį, reguliuoja hidrologinius ciklus ir amortizuoja klimato ekstremumus. Priešingai, tolesnis fotosintetinės energijos perteklius išnaudojimas ir plačiai paplitusi žemės konversija ribos žmonijos galimybes stabilizuoti klimatą.
Išvados
Naujas PIK ir partnerių analizė rodo, kad didžioji Žemės sausumos dalis nebeveikia pagal vietinių saugių biosferos ribų reikalavimus: 60 % yra už saugios zonos, o 38 % — aukštos rizikos. Šiuos pokyčius daugiausia lemia ilgalaikiai veiksniai — pirmiausia žemės ūkis ir kitos biomasės pasisavinimo formos — o pasekmės siekia klimato atsparumą, biologinę įvairovę ir žmonių gerovę. Fotosintetinių energijos srautų atkūrimas ir likusių natūralių anglies sinkų apsauga turi tapti pagrindiniais veiklos principais efektyvioje klimato politikoje. Integruojant aukštos raiškos biosferos modeliavimo priemones, stipresnę žemės naudojimo valdymo politiką ir gamtai naudingas investicijas, galima sumažinti riziką ir atkurti saugią veikimo erdvę žmonėms ir planetai. Funkcinės biosferos integralumo žemėlapis, sukurtas šiame tyrime, suteikia diagnostinį įrankį — ir įspėjimą — apie tai, kaip glaudžiai žmogaus gerovė susieta su gyvosios planetos sveikata.
Šaltinis: sciencedaily
Komentarai