나무가 사회의 탄소 배출량을 상쇄하기에 충분하지 않은 이유
남미의 열대 우림.
Shutterstock / BorneoRimbawan

2009 년 어느 날 아침, 나는 많은 여행 가방을 움켜 쥐는 동안 디젤 연기로 가벼운 머리를 가진 코스타리카 중부의 산비탈을 오르는 삐걱 거리는 버스에 앉아 있었다. 그 안에는 수천 개의 시험관과 샘플 바이알, 칫솔, 방수 노트북, 옷 두벌이 들어있었습니다.

나는가는 중이었다 라 셀바 생물 역, 점점 더 일반적인 가뭄에 대한 습하고 저지대 우림의 대응을 연구하는 데 몇 달을 보냈습니다. 좁은 고속도로 양편에는 나무가 수채화처럼 안개 속으로 종이처럼 스며 들어 무한한 원시림이 구름에 휩싸인듯한 인상을줍니다.

창밖으로 웅장한 풍경을 바라보며 이렇게 복잡한 풍경을 어떻게 이해할 수 있을지 궁금했습니다. 전 세계 수천 명의 연구자들이 급변하는 세계에서 열대 우림의 운명을 이해하려고 똑같은 질문에 씨름하고 있다는 것을 알고있었습니다. 집에 삼분 지구의 육상 생물 다양성. 그리고 점점 더, 우리는 인간에 의한 기후 변화로부터 우리를 구하기 위해이 숲에 새로운 요구를하고 있습니다.

식물이 CO를 흡수하나요? 대기에서 나뭇잎, 나무, 뿌리로 변환됩니다. 매일매일의 기적이 촉발됐어 희망 식물, 특히 빠르게 자라는 열대 나무가 기후 변화에 대한 자연적인 브레이크 역할을 하여 많은 양의 CO를 포집할 수 있습니까? 화석 연료 연소로 배출됩니다. 전 세계적으로 정부, 기업, 환경 보호 자선 단체는 자연을 보존하거나 심겠다고 약속했습니다. 거대한 나무의 수


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그러나 사실은 사회의 탄소 배출량을 상쇄 할 수있는 나무가 충분하지 않으며 결코 없을 것입니다. 나는 최근에 리뷰 탄소 산림이 얼마나 많은 양의 탄소를 흡수 할 수 있는지 평가하기 위해 이용 가능한 과학 문헌의. 지구상의 모든 땅이 보유 할 수있는 초목의 양을 절대적으로 최대화한다면, 현재 속도로 약 XNUMX 년 동안의 온실 가스 배출을 상쇄 할 수있는 충분한 탄소를 격리 할 것입니다. 그 후, 더 이상 탄소 포집 증가.

그러나 우리 종의 운명은 숲의 생존과 생물 다양성 그들은 포함하고 있습니다. 탄소 포집을 위해 수백만 그루의 나무를 서둘러 심는다면, 우리의 웰빙에 매우 중요한 숲의 특성을 무심코 손상시킬 수 있을까요? 이 질문에 대답하려면 식물이 어떻게 CO를 흡수하는지뿐만 아니라 육상 생태계에 견고한 녹색 기반을 제공하는 방법도 고려해야 합니다.

식물이 기후 변화와 싸우는 방법

식물이 CO를 변환하나요? 다음과 같은 과정을 통해 가스를 단당으로 변환합니다. 광합성. 이 설탕은 식물의 생체를 만드는 데 사용됩니다. 포획 된 탄소가 결국 목재로 만들어지면 수십 년 동안 대기로부터 격리 될 수 있습니다. 식물이 죽으면 조직이 부패하고 토양에 통합됩니다.

이 과정이 자연적으로 CO를 방출하는 동안? 죽은 유기체를 분해하는 미생물의 호흡(또는 호흡)을 통해 식물 탄소의 일부는 수십 년 또는 심지어 지하에 남아 있을 수 있습니다. 수세기. 함께, 육상 식물과 토양은 2,500 기가 톤 탄소의 약 XNUMX 배는 대기에있는 것보다 더 많습니다.

식물(특히 나무)은 탄소를 저장하는 탁월한 천연 저장소이기 때문에 전 세계적으로 식물의 풍부함을 늘리면 대기 중 CO2를 줄일 수 있다는 것이 합리적입니다. 농도.

식물이 자라기 위해서는 빛, CO2, 물, 영양분(질소 및 인과 같은 식물 비료에 존재하는 동일한 요소)이라는 네 가지 기본 성분이 필요합니다. 전 세계 수천 명의 과학자들이 식물이 기후 변화에 어떻게 반응할지 예측하기 위해 이 네 가지 성분과 관련하여 식물 성장이 어떻게 달라지는지 연구합니다.

인간이 지구를 가열하고, 강우 패턴을 변경하고, 큰 숲을 작은 조각으로 자르고, 그들이 속하지 않는 외래종을 도입함으로써 자연 환경의 많은 측면을 동시에 수정하고 있다는 점을 감안할 때 이것은 놀랍도록 어려운 작업입니다. 또한 육지에는 350,000 종 이상의 화초가 있으며 각 식물은 독특한 방식으로 환경 문제에 대응합니다.

인간이 존재하는 복잡한 방식 때문에 변경 지구에는 많은 과학적 토론하다 식물이 대기에서 흡수 할 수있는 정확한 양의 탄소에 대해 그러나 연구원들은 육지 생태계가 탄소를 흡수 할 수있는 유한 한 능력을 가지고 있다는 만장일치로 동의합니다.

나무가 사회의 탄소 배출량을 상쇄하기에 충분하지 않은 이유영국의 전형적인 온대림에 탄소가 저장되는 곳. 영국 산림 연구, CC BY

나무에 마실 물이 충분하다면 숲은 키가 크고 무성해지며 그늘진 천개를 만들어 작은 나무에 빛이 부족하게 됩니다. CO 농도를 높이면? 공기 중에서 식물은 토양에서 필요한 만큼의 비료를 더 이상 추출할 수 없을 때까지 이를 열심히 흡수합니다. 빵 굽는 사람이 케이크를 만드는 것처럼, 식물도 특정 비율의 CO2, 질소, 인을 필요로 하며 특정 비율의 생명을 유지합니다.

이러한 근본적인 제약을 인식하여 과학자들은 지구의 육지 생태계가 식물 사이를 흡수하기에 충분한 추가 식물을 보유 할 수 있다고 추정합니다. 40 및 100 대기에서 탄소의 기가 톤. 이 추가 성장이 달성되면 (수십 년이 소요되는 과정) 육상에 추가 탄소 저장 용량이 없습니다.

그런데 우리 사회는 현재 CO를 쏟아내고 있다고요? 대기권 속으로 비율 XNUMX 년에 XNUMX 기가 톤의 탄소. 자연 과정은 세계 경제에서 발생하는 온실 가스의 홍수에 발 맞추기 위해 고군분투 할 것입니다. 예를 들어, 멜버른에서 뉴욕까지 왕복 항공편을 이용하는 승객 한 명이 대략 두 배의 탄소 (1600 kg C)에 포함 된대로 오크 나무 직경 750m (XNUMXkg C)의 나무.

위험과 약속

식물 성장에 대한 이러한 모든 잘 알려진 물리적 제약에도 불구하고 기후 비상을 완화하기 위해 식생 덮개를 늘리려는 대규모 노력이 확산되고 있습니다. 소위 "자연 기반"기후 솔루션이라고합니다. 그만큼 거대한 과반수 이들의 노력 나무는 관목이나 풀보다 몇 배 더 많은 바이오 매스를 포함하므로 더 큰 탄소 포집 잠재력을 나타내므로 숲을 보호하거나 확장하는 데 초점을 맞 춥니 다.

그러나 육상 생태계의 탄소 포집에 대한 근본적인 오해는 생물 다양성의 손실과 CO의 증가로 이어지는 파괴적인 결과를 초래할 수 있습니다. 농도. 이것은 역설처럼 보입니다. 어떻게 나무를 심을 수 있습니까? 부정적인 영향 환경?

해답은 자연 생태계에서 탄소 포집의 미묘한 복잡성에 있습니다. 환경 피해를 피하기 위해 우리는 자연적으로 속하지 않는 산림 조성을 자제하고, 새로운 나무를 심기 위해 기존 산림을 벌채하는“비뚤어진 인센티브”를 피하고, 오늘날 심은 묘목이 향후 수십 년 동안 어떻게 될지 고려해야합니다.

산림 서식지 확장을 착수하기 전에 모든 생태계가 나무를 지탱할 수 있거나 지원해야하는 것은 아니기 때문에 나무가 올바른 장소에 심 었는지 확인해야합니다. 일반적으로 다른 유형의 초목이 지배하는 생태계에 나무 심기 종종 실패 장기적인 탄소 격리를 초래합니다.

특히 예시적인 예는 스코틀랜드에서 비롯됩니다. 이탄 습지 – 저지대 초목 (대부분 이끼와 풀)이 끊임없이 축축하고 축축한 땅에서 자라는 광대 한 땅. 산성 및 침수 토양에서는 분해가 매우 느리기 때문에 죽은 식물이 오랜 시간에 걸쳐 축적되어 이탄. 보존되는 것은 초목 뿐만이 아닙니다. 이탄 습지는 소위“늪지대”– 수천년 전에 사망 한 남녀의 거의 온전한 유해. 실제로 영국의 이탄 지에는 20 시간 국가의 산림에서 발견되는 것보다 더 많은 탄소.

그러나 20 세기 후반에 일부 스코틀랜드 늪지대는 나무 심기 위해 배수되었습니다. 토양을 말리면 나무 묘목이 형성 될 수 있었지만 이탄의 부패 속도가 빨라졌습니다. 생태 학자 니나 프리 겐스 엑서 터 대학의 동료들 예상 건조 된 토탄의 분해는 성장하는 나무가 흡수 할 수있는 것보다 더 많은 탄소를 방출했습니다. 분명히 이탄 지대는 자신의 장치에 맡겨 질 때 기후를 가장 잘 보호 할 수 있습니다.

초원과 사바나에서도 마찬가지입니다. 산불은 자연 경관의 일부이며 종종 나무를 태우다 그들이 속하지 않는 곳에 심어진 것입니다. 이 원칙은 다음에도 적용됩니다. 북극 툰드라, 겨울 내내 토착 식물이 눈으로 덮여 빛과 열을 다시 우주로 반사하는 곳. 이 지역에 크고 어두운 잎이 달린 나무를 심으면 열 에너지 흡수가 증가하고 지역 온난화로 이어질 수 있습니다.

그러나 산림 서식지에 나무를 심는 것조차도 부정적인 환경 결과를 초래할 수 있습니다. 탄소 격리와 생물 다양성의 관점에서 볼 때 모든 산림은 동일하지 않습니다. 자연적으로 형성된 산림은 조림 림보다 더 많은 종의 식물과 동물을 포함합니다. 그들은 종종 더 많은 탄소를 보유합니다. 그러나 나무 심기 촉진을 목표로하는 정책은 잘 확립 된 자연 서식지의 삼림 벌채를 의도하지 않게 장려 할 수 있습니다.

최근의 유명한 사례는 멕시코 정부의 셈 브란도 비다 프로그램은 나무를 심기 위해 지주에게 직접 지불을 제공합니다. 문제? 많은 시골 지주들은 묘목을 심기 위해 잘 정립 된 오래된 숲을 벌채했습니다. 이 결정은 경제적 관점에서 상당히 합리적이지만 수만 헥타르의 성숙한 산림을 잃었습니다.

이 예는 탄소 흡수 기계로서 나무에 대한 좁은 초점의 위험을 보여줍니다. 많은 의미있는 조직이 나무를 심 으려고합니다 가장 빠르게 성장하는, 이는 이론적으로 더 높은 CO 비율을 의미합니까? 대기로부터의 "감소".

그러나 기후의 관점에서 중요한 것은 나무가 얼마나 빨리 자랄 수 있는지가 아니라, 성숙기에 얼마나 많은 탄소를 함유하고 있는지, 그리고 그 탄소가 생태계에 얼마나 오래 머무르는가입니다. 숲이 노화됨에 따라 생태학자들이 "안정 상태"라고 부르는 상태에 도달합니다. 이는 매년 나무가 흡수하는 탄소의 양이 CO와 완벽하게 균형을 이루는 때입니다. 를 통해 출시 식물의 호흡 그들 자신과 지하 수조의 분해 미생물.

이러한 현상은 오래된 숲이 더 이상 빠르게 성장하지 않고 추가 CO를 격리하지 않기 때문에 기후 완화에 유용하지 않다는 잘못된 인식을 가져왔습니다. 이 문제에 대한 잘못된 "해결책"은 이미 조성된 숲을 보존하는 것보다 나무를 심는 것을 우선시하는 것입니다. 이는 수도꼭지를 최대로 돌릴 수 있도록 욕조에서 물을 빼는 것과 유사합니다. 수도꼭지에서 흐르는 물의 양은 이전보다 많아졌지만 욕조의 총 용량은 변하지 않았습니다. 성숙한 숲은 탄소로 가득 찬 욕조와 같습니다. 그들은 육지에 갇힐 수 있는 크지만 유한한 양의 탄소에 중요한 기여를 하고 있으며, 그들을 교란시켜 얻을 수 있는 것은 거의 없습니다.

빠르게 자라는 숲이 수십 년마다 벌채되고 다른 기후와 싸우는 목적으로 사용되는 추출 된 목재와 함께 다시 심어지는 상황은 어떻습니까? 수확 된 목재는 수명이 긴 제품 (주택 또는 기타 건물)에 사용된다면 아주 좋은 탄소 저장고가 될 수 있지만 놀랍게도 적은 목재는 이런 식으로 사용.

마찬가지로, 바이오 연료의 원천으로 나무를 태우는 것은 화석 연료의 총 소비를 줄이면 기후에 긍정적 인 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 바이오 연료 농장으로 관리되는 산림은 생물 다양성 그리고 약간의 연구 질문 우선 기후에 대한 바이오 연료의 이점.

전체 숲을 비옥하게

육상 생태계의 탄소 포집에 대한 과학적 추정은 이러한 시스템이 향후 수십 년 동안 직면하게 될 증가하는 문제에 어떻게 대응하는지에 따라 달라집니다. 지구상의 모든 숲 (가장 깨끗한 것조차도)은 온난화, 강우량 변화, 점점 더 심한 산불, 지구의 대기 흐름을 통해 표류하는 오염 물질에 취약합니다.

그러나 이러한 오염 물질 중 일부는 잠재적으로 지구 산림의 성장을 촉진 할 수있는 질소 (식물 비료)를 많이 포함하고 있습니다. 대량의 농약을 생산하고 화석 연료를 태움으로써 인간은 증가 식물에서 사용할 수있는 "반응성"질소의 양. 이 질소의 일부는 빗물에 용해되어 숲 바닥에 도달하여 자극하다 일부 지역의 나무 성장.

대학원을 갓 졸업 한 젊은 연구원으로서 저는 연구가 부족한 생태계가 계절에 따라 건조 열대 우림은 특히이 효과에 반응 할 수 있습니다. 알아낼 수있는 방법은 단 하나뿐이었습니다. 숲 전체를 비옥하게해야한다는 것입니다.

제 박사후 고문 인 생태 학자와 함께 제니퍼 파워, 그리고 전문 식물학자인 Daniel Pérez Avilez는 두 개의 축구장 정도의 큰 숲 지역을 설명하고 16 개의 구획으로 나눈 다음 무작위로 다른 비료 처리에 할당되었습니다. 다음 2015 년 (2017-XNUMX) 동안이 토지는 지구상에서 가장 집중적으로 연구 된 산림 조각 중 하나가되었습니다. 우리는 덴드로 미터라고 불리는 특수 손으로 만든 도구를 사용하여 각 개별 나무 줄기의 성장을 측정했습니다.

나무에서 떨어진 낙엽을 잡기 위해 바구니를 사용하고 땅에 그물망을 설치하여 흙을 씻어 내고 무게를 쟀습니다. 실험의 가장 도전적인 측면은 비료 자체를 적용하는 것이 었는데, 이는 XNUMX 년에 세 번 발생했습니다. 가성 화학 물질로부터 피부를 보호하기 위해 우비와 고글을 착용하고, 우리는 뒤쪽에 장착 된 분무기를 울창한 숲으로 운반하여 고무 코트 아래에서 땀을 흘리는 동안 화학 물질이 숲 바닥에 고르게 도포되도록했습니다.

불행히도, 우리의 장비는 튀어 나온 가지에 둥지가 종종 숨겨져있는 화난 말벌에 대한 보호를 제공하지 못했습니다. 그러나 우리의 노력은 그만한 가치가있었습니다. XNUMX 년 후에 우리는 각 플롯에서 생산 된 모든 잎, 나무 및 뿌리를 계산하고 연구 기간 동안 포집 된 탄소를 평가할 수있었습니다. 우리 발견 숲에있는 대부분의 나무는 비료의 혜택을받지 못했습니다. 대신 성장은 특정 연도의 강우량과 밀접한 관련이 있습니다.

이것은 질소 오염이 가뭄이 계속되는 한 이러한 숲의 나무 성장을 촉진하지 않을 것임을 시사합니다. 강하게 하다. 다른 산림 유형 (습윤 또는 건조, 더 젊거나 더 오래, 더 따뜻하거나 더 차가움)에 대해 동일한 예측을하려면 이러한 연구를 반복해야하며, 수십 년에 걸쳐 유사한 실험을 통해 개발 된 지식 라이브러리에 추가해야합니다. 그러나 연구자들은 시간과 경쟁하고 있습니다. 이와 같은 실험은 느리고 힘들고 때로는 획기적인 작업이며 인간은 과학계가 반응 할 수있는 것보다 더 빨리 지구의 얼굴을 바꾸고 있습니다.

인간은 건강한 숲이 필요합니다

자연 생태계를 지원하는 것은 기후 변화에 대처하는 데 필요한 전략 무기고에서 중요한 도구입니다. 그러나 육상 생태계는 화석 연료 연소로 방출되는 탄소의 양을 절대 흡수 할 수 없습니다. 거짓 안주에 빠지기보다는 나무 심기 계획, 우리는 배출원에서 배출을 차단하고 이미 대기에 축적 된 탄소를 제거하기위한 추가 전략을 모색해야합니다.

이것은 현재 숲을 보호하고 확장하기위한 캠페인이 좋지 않다는 것을 의미합니까? 단호히 아닙니다. 자연 서식지, 특히 숲의 보호 및 확장은 지구 건강을 보장하는 데 절대적으로 중요합니다. 온대 및 열대 지역의 산림에는 여덟 육지에있는 XNUMX 종 중 XNUMX 종 중 위협이 증가하고 있습니다. 거의 우리 행성의 거주 가능한 토지 중 농업에 전념하고 있으며 경작지나 목초지를위한 산림 개간이 빠르게 진행되고 있습니다.

한편, 기후 변화로 인한 대기 혼란은 산불을 심화시키고, 가뭄을 악화시키고, 지구를 체계적으로 가열하여 산림과 그들이 지원하는 야생 동물에 대한 위협을 확대하고 있습니다. 그것은 우리 종족에게 무엇을 의미합니까? 계속해서 연구자들은 강력한 링크 생물 다양성과 소위“생태계 서비스”사이 – 자연 세계가 인류에게 제공하는 수많은 혜택.

탄소 포집은 엄청나게 긴 목록에서 하나의 생태계 서비스 일뿐입니다. 생물 다양성 생태계는 다음과 같은 현기증이있는 약학 적 활성 화합물을 제공합니다. inspire 신약의 창조. 그들은 직접적 (단백질의 주요 공급원이 야생 물고기 인 수백만 명의 사람들을 생각해보십시오)과 간접적 (예를 들어, 작물의 상당 부분이 수분 야생 동물에 의해).

자연 생태계와 그에 서식하는 수백만 종은 여전히 ​​인류 사회에 혁명을 일으키는 기술 발전에 영감을주고 있습니다. 예를 들어, 중합 효소 연쇄 반응 (“PCR”) 범죄 연구소에서 범죄자를 잡을 수 있고 지역 약국에서 COVID 테스트를 제공 할 수 있습니다. PCR은 온천에 서식하는 겸손한 박테리아가 합성 한 특수 단백질 때문에 가능합니다.

생태학자로서 나는 기후 완화에서 숲의 역할에 대한 단순한 관점이 의도치 않게 숲의 쇠퇴로 이어질 것을 걱정합니다. 많은 나무 심기 노력은 심은 묘목의 수나 초기 성장률에 초점을 맞춥니다. 둘 다 숲의 궁극적인 탄소 저장 능력을 나타내는 지표가 아니며 생물 다양성에 대한 척도도 낮습니다. 더 중요한 것은, 자연 생태계를 "기후 해결책"으로 보는 것은 숲이 무한히 흡수되는 걸레처럼 기능하여 점점 증가하는 인간으로 인한 CO의 홍수를 청소할 수 있다는 오해의 소지가 있는 인상을 준다는 것입니다. 방출.

운 좋게도 산림 확장에 전념하는 많은 대규모 조직은 생태계 건강과 생물 다양성을 성공 지표에 통합하고 있습니다. 약 XNUMX 년 전 멕시코 유카탄 반도에서 대규모 재조림 실험을 방문했습니다. 식물 - 더 - 지구를위한 – 세계에서 가장 큰 나무 심기 단체 중 하나. 대규모 생태계 복원에 내재 된 문제를 인식 한 후 Plant-for-the-Planet은 숲의 개발 초기에 다양한 개입이 어떻게 나무 생존을 향상시킬 수 있는지 이해하기 위해 일련의 실험을 시작했습니다.

하지만 그게 다가 아닙니다. 과학 이사 주도 릴랜드 베르덴,이 사이트의 연구원들은 숲이 발달함에 따라 씨앗이 발아하고 성장할 수있는 이상적인 환경을 제공함으로써 동일한 관행이 어떻게 토착 생물 다양성의 회복을 촉진 할 수 있는지 연구 할 것입니다. 이러한 실험은 또한 토지 관리자가 나무 심기가 생태계에 도움이되는시기와 장소, 산림 재생이 자연적으로 발생할 수있는 장소를 결정하는 데 도움이 될 것입니다.

숲을 단순히 탄소 저장고가 아닌 생물 다양성의 저장소로 보는 것은 의사 결정을 복잡하게 만들고 정책 변화가 필요할 수 있습니다. 나는 이러한 어려움을 너무나 잘 알고 있습니다. 나는 성인이 된 후 탄소 순환에 대해 연구하고 생각하며 살았지만, 나 역시 때때로 나무는 보고 숲은 보지 못합니다. 몇 년 전 어느 날 아침, 저는 코스타리카의 열대우림 바닥에 앉아 CO를 측정하고 있었습니다. 토양으로부터의 배출 – 상대적으로 시간 집약적이고 단독적인 과정입니다.

측정이 끝날 때까지 기다렸을 때, 나는 엄지 손가락만한 작고 보석처럼 밝은 동물이 근처 나무의 줄기 위로 뛰어 오르는 딸기 독 다트 개구리를 발견했습니다. 호기심에 나는 그녀가 뾰족한 식물의 잎에 담겨있는 작은 물 웅덩이로 향하는 과정을 보았습니다. 그 안에서 몇 마리의 올챙이가 멍하니 헤엄 치고있었습니다. 개구리가이 미니어처 수족관에 도착하자 작은 올챙이 (그녀의 아이들)는 흥분해서 진동했고, 어머니는 수정되지 않은 알을 낳아 먹었습니다. 나중에 배웠 듯이이 종의 개구리 (우 오파가 푸 밀리 오) 자녀를 매우 부지런히 돌보면 올챙이가 개구리로 성장할 때까지 어머니의 긴 여정이 매일 반복됩니다.

연구실로 돌아 가기 위해 장비를 챙기면서 수천 편의 작은 드라마가 나란히 펼쳐지고 있다는 생각이 들었습니다. 숲은 단순한 탄소 저장고가 아닙니다. 그들은 수백만 종의 알려진 종의 운명을 하나로 묶는 알 수 없을 정도로 복잡한 녹색 웹이며, 여전히 수백만이 더 발견되기를 기다리고 있습니다. 극적인 글로벌 변화의 미래에서 살아남고 번영하려면 얽힌 웹과 그 안에있는 우리의 위치를 ​​존중해야합니다.

저자에 관하여

보니 워링, Grantham Institute-기후 변화 및 환경 선임 강사, 임페리얼 칼리지 런던 대학

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