Взаимосвязанный кризис: вырубка лесов и изменение климата

Обезлесение и изменение климата не являются отдельными экологическими проблемами - они глубоко взаимосвязаны, каждый из которых усиливает другой в разрушительной обратной связи. Леса действуют как легкие планеты, поглощая огромное количество углекислого газа и регулируя местные и глобальные климатические модели. Когда леса очищаются или деградируют, накопленный углерод высвобождается в атмосферу, ускоряя глобальное потепление. В то же время повышение температуры и изменение структуры осадков создают дополнительную нагрузку на оставшиеся в мире леса, делая их более уязвимыми для огня, вредителей и болезней. Понимание этой взаимосвязи требует пристального изучения физической географии, которая определяет, где растут леса, насколько они устойчивы и какие регионы сталкиваются с самым высоким риском необратимых потерь. Географические факторы, такие как высота, широта, крутизна склонов, состав почвы и близость к океанам формируют как естественное распределение лесов, так и способы, которыми человеческая деятельность и изменение климата взаимодействуют с ними. Изучая эти физические географические факторы, исследователи, политики и землепользователи могут лучше ориентироваться на усилия по сохранению и предвидеть, где потеря лесов наиболее вероятна в мире потепления.

Физическая география и распределение лесов

Глобальное распределение лесов регулируется относительно небольшим набором физических географических факторов. Широта определяет солнечное излучение и температурные режимы, которые, в свою очередь, диктуют, может ли регион поддерживать тропические, умеренные или бореальные леса. Высота изменяет температуру и характер осадков в пределах данной широты, создавая горные лесные экосистемы, которые часто содержат уникальное биоразнообразие. Близость к крупным водоемам, таким как океаны или крупные озера, смягчает экстремальные температуры и обеспечивает влагу, что позволяет росту лесов в регионах, которые в противном случае могли бы быть слишком сухими или сезонными.

Тип почвы и дренаж также играют решающую роль в распределении лесов. Глубокие, хорошо дренированные почвы с адекватным органическим веществом поддерживают плотный полог тропических лесов, в то время как мелкие, кислые почвы в бореальных регионах поддерживают более медленно растущие хвойные породы, адаптированные к условиям, неблагоприятным для питательных веществ. В бассейне Амазонки, например, обширные низменные тропические леса процветают на выветрившихся, бедных питательными веществами почвах, потому что экосистема эволюционировала, чтобы быстро перерабатывать питательные вещества через разлагающееся растительное вещество. Напротив, умеренные тропические леса Тихоокеанского Северо-Запада в Северной Америке зависят от глубоких, плодородных почв, обогащенных вулканическим пеплом и ледниковыми отложениями. Эти физические географические основы означают, что различные типы лесов очень по-разному реагируют на изменение климата и давление обезлесения.

Понимание распределения лесов также имеет решающее значение для прогнозирования того, как изменение климата изменит границы биома. По мере повышения глобальной температуры ожидается, что многие лесные экосистемы будут мигрировать в более высокие широты или более высокие высоты. Однако физическая география накладывает ограничения на эту миграцию. Горный хребет может блокировать рассеивание семян на более холодные склоны, или город может отрезать естественный коридор, который лесу потребуется расширить. Эти географические ограничения означают, что многие леса могут не иметь возможности перемещаться достаточно быстро, чтобы идти в ногу с изменением климата, что приводит к локализованной гибели и возможной трансформации экосистемы.

Влияние топографии на уязвимость лесов

Топография — форма и рельеф поверхности суши — является одним из наиболее влиятельных факторов физической географии, регулирующих уязвимость лесов. К примеру, крутые склоны по своей природе более восприимчивы к эрозии и оползням. Когда леса очищаются на крутой местности, корневые системы, которые когда-то удерживали почву на месте, исчезают, ускоряя потерю почвы и затрудняя лесовосстановление. Это особенно проблематично в тропических горных регионах, таких как Анды, Гималаи и высокогорья Юго-Восточной Азии, где натуральное сельское хозяйство и коммерческие лесозаготовки часто происходят на склонах, превышающих 30 градусов.

Дно долины и поймы представляют собой различный набор уязвимостей. В этих низменных районах часто концентрируются водные потоки и осадочные породы, и они являются основными местами для сельского хозяйства и населенных пунктов. Леса в этих зонах часто расчищаются для рисовых полей, плантаций масличных пальм или городской экспансии. В Амазонии пойменные леса находятся в числе наиболее опасных, поскольку они находятся на плодородных аллювиальных почвах, которые привлекательны для сельского хозяйства. В то же время эти пойменные леса имеют решающее значение для регулирования речного потока и обеспечения среды обитания водных видов, поэтому их потеря оказывает каскадное воздействие на весь водораздел.

Аспект — направление, в котором склон обращен — также влияет на здоровье лесов. В Северном полушарии склоны, обращенные к югу, получают больше прямых солнечных лучей, что приводит к более теплым, более сухим условиям, которые могут подчеркивать виды деревьев, адаптированные к более холодным, влажным склонам, обращенным к северу. По мере усиления изменения климата эти микроклиматы, управляемые аспектом, становятся более экстремальными, потенциально вызывая дифференциальную смертность на одной горе. Некоторые виды деревьев могут сохраняться только на северном рефугии, в то время как популяции, обращенные к югу, уменьшаются. Эта топографическая сложность означает, что потеря лесов из-за изменения климата не будет однородной в регионе; она будет в значительной степени сформирована местной ориентацией склона, крутизной и дренажными моделями.

Климатические зоны и потеря лесов

Различные климатические зоны однозначно реагируют на комбинированное давление обезлесения и изменения климата, и физическая география опосредует эти реакции. Тропические тропические леса, расположенные в пределах 10 градусов от экватора, характеризуются высокими круглогодичными температурами и обильными осадками. Эти леса хранят больше углерода на гектар, чем любая другая наземная экосистема, но они также очень чувствительны к даже небольшим сдвигам в осадках. Когда сухой сезон удлиняется или становится более интенсивным, тропические деревья испытывают водный стресс, делая их более восприимчивыми к огню. В тропических лесах Амазонки уже наблюдается увеличение частоты пожара, связанное с засухой, и прогнозы моделей предполагают, что продолжающееся потепление может протолкнуть части бассейна мимо переломного момента, когда саванна заменяет лес.

Бореальные леса, простирающиеся через высокие широты в Канаде, России и Скандинавии, сталкиваются с иным набором угроз. Повышение температуры в этих регионах приводит к оттаиванию вечной мерзлоты, что дестабилизирует почву и может привести к «пьяным лесам», где деревья падают и опрокидываются. Теплые условия также продлевают сезон пожаров и делают вспышки насекомых более серьезными. Эпидемия горных сосновых жуков в Британской Колумбии, которая убила миллиарды деревьев, была напрямую связана с более мягкими зимами, которые позволили популяциям жуков выжить и расширяться. Бореальные леса также являются важными поглотителями углерода, но крупномасштабные беспорядки могут превратить их в чистые источники углерода.

Умеренные леса, встречающиеся в среднеширотных регионах, таких как восточные США, Европа и Восточная Азия, испытывают различные сезоны и умеренные осадки.Эти леса в целом более устойчивы к изменчивости климата, чем тропические или бореальные леса, но они по-прежнему уязвимы.Стресс засухи ослабляет защиту деревьев от вредителей и патогенов, а более теплые зимы позволяют инвазивным видам расширять свой ареал.В Калифорнии сочетание продолжительной засухи, высоких температур и заражения корой жуков привело к широко распространенной гибели деревьев среди хвойных, коренным образом изменяя состав лесов и увеличивая риск лесных пожаров.

Вырубка лесов усиливает изменение климата

Связь между обезлесением и изменением климата не является односторонней; потеря лесов активно ускоряет глобальное потепление. Когда леса очищаются - будь то сжигание, вырубка леса или преобразование в сельское хозяйство - углерод, хранящийся в биомассе и почве, высвобождается в атмосферу. По оценкам МГЭИК, на обезлесение приходится примерно 10-12 процентов глобальных антропогенных выбросов парниковых газов, доля, сопоставимая со всем транспортным сектором. Помимо выбросов углерода, обезлесение также нарушает местные и региональные климатические модели. Лесные навесы регулируют влажность, производят осадки посредством эвапотранспирации и умеренных температур поверхности. Было показано, что крупномасштабная очистка в Амазонии уменьшает региональные осадки, задерживает начало сезона дождей и повышает температуры поверхности, создавая более сухие условия, которые делают оставшийся лес более горючим.

Этот цикл обратной связи является одним из самых опасных аспектов обезлесения - изменение климата. По мере того, как изменение климата высыхает и нагревает лесные регионы, эти леса становятся более уязвимыми для пожаров и вспышек вредителей, которые ускоряют потерю лесов. Потерянные леса затем выделяют дополнительный углерод, что еще больше усиливает глобальное потепление, что, в свою очередь, увеличивает нагрузку на выжившие леса. Разрыв этого цикла требует срочных действий на обоих фронтах - сокращение обезлесения и сокращение выбросов ископаемого топлива одновременно.

Регионы, наиболее пострадавшие от физической географии

Некоторые регионы мира непропорционально уязвимы к потере лесов, поскольку их физическая география усиливает воздействие изменения климата и деятельности человека. Следующие районы представляют собой некоторые из наиболее важных горячих точек, где сходятся географические факторы и обезлесение.

Бассейн Амазонки

Бассейн Амазонки — крупнейший тропический лес на Земле, охватывающий девять стран и охватывающий примерно 5,5 млн кв. км. Его физическая география определяется низким возвышением, плоской топографией и наличием массивной системы реки Амазонки и её притоков. Относительно однородная топография бассейна означает, что изменения климата равномерно влияют на обширные территории. Южная и восточная части Амазонки, в частности, пережили удлинённый сухой сезон, что в сочетании с расширением сельского хозяйства сделало регион сильно пожароопасным. Показатели вырубки лесов в бразильской Амазонии значительно колебались за последние два десятилетия, но основное давление от разведения крупного рогатого скота и выращивания сои остаётся интенсивным. Почвы региона в целом бедны, поэтому расчистка часто приводит к быстрой деградации и заброшенности, после чего вторичный рост может бороться из-за изменившихся условий микроклимата.

Юго-Восточная Азия

Юго-Восточная Азия содержит некоторые из самых биоразнообразных лесов в мире, особенно в Индонезии, Малайзии и Папуа-Новой Гвинее. Физическая география региона включает в себя сочетание гористой местности, вулканических почв и обширных равнинных торфяников. В торфяных болотных лесах Индонезии и Малайзии хранится огромное количество углерода в заболоченных, частично разложившихся растительных материалах. Когда эти торфяники сливаются для масличных пальм или целлюлозных плантаций, торф подвергается воздействию воздуха и начинает окисляться, выделяя CO2 непрерывно. Пожары в осушенных торфяниках могут гореть в течение нескольких недель или месяцев, производя интенсивный дым и дым, которые влияют на здоровье населения по всему региону. Горная топография Суматры, Борнео и Папуа также означает, что лесозаготовки и строительство дорог часто происходят на крутых склонах, что приводит к эрозии и оползням, которые ухудшают качество воды и водные среды обитания.

Центральная Африка

Бассейн Конго — второй по величине тропический лес в мире, охватывающий около 1,7 млн кв. км через Центральную Африку. Его физическая география характеризуется обширным низменным бассейном, окруженным более высокими плато. Регион имеет относительно стабильный климат с двумя влажными сезонами и двумя сухими сезонами, но климатические модели предполагают, что сухие сезоны могут стать более интенсивными в ближайшие десятилетия. Леса бассейна Конго по-прежнему относительно нетронуты по сравнению с Амазонкой или Юго-Восточной Азией, но вырубка лесов ускоряется из-за мелкого сельского хозяйства, производства древесного угля и промышленных рубок. Инфраструктура региона редка, но расширение дорог в ранее недоступные районы открывает дверь для дальнейшей очистки. Плоская топография и плохой дренаж в частях бассейна также создают обширные болотные леса, которые очень чувствительны к изменениям в гидрологии.

Арктический и субарктический регионы

Бореальные леса в Канаде, Аляске, Скандинавии и России испытывают самое быстрое потепление на Земле, причем некоторые районы нагреваются более чем в два раза по сравнению со средним мировым показателем. Физическая география этих высокоширотных регионов включает обширную вечную мерзлоту, тонкие почвы и короткие вегетационные сезоны. Оттепель вечной мерзлоты представляет собой особенно острой угрозы, поскольку она дестабилизирует почву, вызывая наклон и гибель деревьев (феномен, известный как «пьяный лес») и высвобождая древние запасы углерода в виде метана и CO2. Частота и тяжесть пожара резко возросли по всей бореальной зоне, причем некоторые пожары теперь сжигаются в органическом слое почвы и высвобождают углерод, который накапливался веками. Плоская к мягкой перекатывающейся местности большая часть бореальной равнины означает, что пожары могут распространяться по огромным территориям без контроля, в то время как длинные, темные зимы и низкий солнечный угол ограничивают потенциал для восстановления растительности.

Андский и Монтанский регионы

Высотные леса в Андах, Гималаях, Восточно-Африканском разломе и других горных хребтах являются одними из наиболее уязвимых к изменению климата, поскольку их видам некуда идти по мере повышения температуры. Эти горные леса существуют в узких возвышенностях, определяемых конкретными температурными и влажными режимами. По мере потепления климата виды должны смещаться вверх, чтобы отслеживать свои предпочтительные условия, но в конечном итоге они достигают вершины и заканчиваются среда обитания. Крутые склоны и тонкие почвы также делают эти леса склонными к эрозии и оползням, особенно когда они расчищены для сельского хозяйства или древесины. Облачные леса, которые полагаются на перехват тумана и низких облаков, особенно находятся под угрозой, потому что растущие облачные базы уменьшают влажность. Физическая география гор таким образом создает «вертикальное сжатие», которое подвергает горные лесные экосистемы крайнему риску.

Как почва и гидрология формируют результаты обезлесения

Тип почвы и гидрологические условия определяют, что происходит с ландшафтом после обезлесения. На глубоких, плодородных почвах очищенные земли могут оставаться продуктивными для сельского хозяйства или пастбищ в течение длительных периодов, уменьшая стимул для естественного восстановления лесов. Однако на бедных почвах производительность быстро снижается после очистки, что приводит к отказу от земли и возможному вторичному росту, хотя восстановление может быть медленнее и менее биоразнообразным, чем первоначальный лес.

Гидрология также имеет значение. В регионах с высоким уровнем осадков и проницаемых почв обезлесение может привести к увеличению стока, эрозии и заиления рек. В торфяных районах дренаж вызывает оседание и окисление, которые делают землю непригодной для большинства видов сельского хозяйства через несколько десятилетий. Понимание этих взаимодействий почва-вода имеет важное значение для прогнозирования долгосрочных последствий потери лесов и для разработки стратегий восстановления, которые устраняют основные физические ограничения.

Стратегии адаптации и смягчения, коренящиеся в физической географии

Эффективные меры реагирования на обезлесение и изменение климата должны быть адаптированы к местной физической географии. В крутых горных районах усилия по лесовосстановлению должны быть направлены на стабилизацию склонов и восстановление местных видов, адаптированных к местным микроклиматам. В торфяных районах перезагрузка и блокирование дренажных каналов могут остановить окисление и снизить риск пожара. В бореальной зоне управление пожарными режимами посредством контролируемых ожогов и создание пожаротушения могут помочь защитить запасы углерода. В тропических поймах поддержание прибрежных лесных буферов вдоль водных путей может защитить водные экосистемы и уменьшить эрозию.

Планирование сохранения должно также учитывать климатическую рефугию - области, где физическая география создает относительно стабильные микроклиматы даже при нагревании окружающего ландшафта. Эти рефугии включают глубокие долины, склоны, обращенные на север, и районы с постоянным туманом или подземными водами. Идентификация и защита такой рефугии является высоким приоритетом для поддержания биоразнообразия и функции экосистемы в ближайшие десятилетия.

Международные рамки, такие как REDD+ (Сокращение выбросов в результате обезлесения и деградации лесов), обеспечивают финансовые стимулы для сохранения лесов, но их успех зависит от точного мониторинга, который включает в себя физические географические переменные. Инструменты дистанционного зондирования, такие как спутниковые снимки и LiDAR, могут отслеживать обезлесение и деградацию на больших площадях, но наземные измерения типа почвы, склона и гидрологии по-прежнему необходимы для прогнозирования будущих рисков и определения приоритетов мероприятий.

География как линза для понимания потери леса

Вырубка лесов и изменение климата являются глобальными явлениями, но их воздействие глубоко локально, формируется физической географией каждого региона. Одинаковое количество лесных угодий в бассейне Амазонки, Конго и бореальной зоне будет иметь различные последствия для выбросов углерода, потери биоразнообразия и регионального климата, поскольку основные формы рельефа, почвы и климатические режимы различаются. Признание этой географической специфики имеет важное значение для разработки эффективных стратегий сохранения и восстановления.

По мере того, как мир продолжает нагреваться и усиливается давление человека на леса, одного универсального подхода к защите лесов будет недостаточно. Политики, землеустроители и исследователи должны учитывать уникальную физическую географию каждого лесного ландшафта, включая его топографию, гидрологию, характеристики почвы и положение в региональных климатических системах. Заземляя сохранение лесов в понимании физической географии, мы можем ориентироваться на ограниченные ресурсы, где они будут оказывать наибольшее влияние и помогать обеспечивать, чтобы мировые леса продолжали оказывать свои основные климатические и экологические услуги для будущих поколений. Для дальнейшего чтения о взаимосвязи между физической географией и динамикой лесов см. Глобальную оценку лесных ресурсов ФАО [FLT: 1], Рабочую группу II по воздействию, адаптации и уязвимости [FLT: 3] и платформу Всемирного института ресурсов Global Forest Watch [FLT: 5].