“自然地球工程”如何帮助减缓全球变暖

在应对气候变化方面,一个被忽视的工具是增强生物多样性,以最大限度地提高生态系统储存碳的能力。188金博网注册就送188这一策略的关键是保护顶级掠食者,以控制食草动物的数量,因为食草动物会减少生态系统吸收的二氧化碳量。

就自然奇观而言,也许最令人惊叹的要数120万头角马每年在东非广阔的塞伦盖蒂草原上迁徙。失去这些动物将是一场悲剧。但在20世纪中期,我们几乎做到了,因为疾病和偷猎,它们的数量锐减到30万只。

那次崩溃的后果是深远的。塞伦盖蒂的大部分生态系统仍然没有放牧。堆积的死草和干草反过来成为大规模野火的燃料,每年烧毁多达80%的地区,使塞伦盖蒂成为一个重要的地区二氧化碳排放源。

角马迁徙
肯尼亚一年一度的角马迁徙。奥列格ZNAMENSKIY /伤风

然后,通过根除疾病和打击偷猎的保护计划,角马得以恢复,放牧系统得以恢复,大规模野火的蔓延范围得以扭转。现在,放牧导致草中的大部分碳以动物粪便的形式释放出来,这些动物粪便又被昆虫吸收到不易燃烧的土壤中。塞伦盖蒂生态系统现在已经恢复到一个巨大的二氧化碳汇,估计足以抵消东非目前每年的化石燃料碳排放。

角马的减少和恢复给我们上了宝贵的一课,不仅让我们知道失去一个标志性的动物物种是多么容易,更重要的是,单个物种的消失会对生态系统和气候产生深远的影响。来自生态科学的越来越多的证据表明,一种或几种动物物种可以帮助确定生态系统和大气之间的碳交换量。这并不是说任何单一的动物物种本身对碳预算有巨大的直接影响。相反,正如角马的例子所显示的那样,作为更大的食物链的一个组成部分,物种可能会触发连锁反应,这种连锁反应通过食物链增长,将大量的碳驱动到陆地或海洋的长期存储中。

例如,最近的研究表明,从北方森林的狼到海草草地的鲨鱼,重要捕食者的减少会导致陆地和海洋食草动物的数量增加,它们广泛的放牧降低了生态系统吸收碳的能力。然而,生物多样性丧失对气候系统的影响还没有188金博网注册就送188得到充分重视,而且扭转这种丧失很少被认为是帮助减缓大气中二氧化碳积累的有效工具。

人们心态的改变将动物物种视为气候变化的重要驱动力。

相反,人们的话题往往转向了被广泛称为气候地球工程的技术解决方案。这些计划包括向大气中喷洒硫酸盐气溶胶以将更多的太阳能反射回太空,以及用铁粉给海洋施肥以刺激浮游植物的繁殖,这些浮游植物在光合作用中吸收碳,并在死后将其带到海底。这些口号是“给我一艘装满铁的油轮,我就会给你下一个冰河时代”,这些说法滋生的是焦虑,而不是行动。但如果由于我们的无知,我们已经通过使用技术搞乱了气候系统,谁还会冒险使用其他技术再次搞乱它呢?

因此,所谓的“自然地球工程”颇具吸引力。自然生态过程已经提供了许多从大气中去除二氧化碳的可靠和安全的方法。目前,热带树木和海洋浮游植物的光合作用、海水吸收二氧化碳等自然过程,清除和储存了人类活动产生的一半以上的碳排放。有了周到的环境管理,我们就有希望做更多的事情,而且是以更环保的方式来做。

然而,做得更多就需要思维方式的巨大改变。它需要把气候问题与另一个全球范围的环境问题——生物多样性保护混为一谈。188金博网注册就送188人们普遍认为气候变化对生物多样性造成了附带损害。188金博网注册就送188物种,尤其是动物,被视为不知情的受害者,被困在一艘船上的乘客,这是一场不幸的航行。人们的心态正在改变,认为动物物种是推动气候变化的重要因素,因此生物多样性管理和保护可能是解决气候变化问题的关键。188金博网注册就送188

动物对碳交换的影响可能会因生态系统的不同而有所不同,而与以往一样,细节决定成败。但是,如果物种保护不仅仅是为了保护物种的标志性或魅力价值,而是为了保护它们在生态系统和气候系统中所扮演的角色,那么就可以取得很大进展。要做到这一点,就需要欣赏和了解这些物种是如何融入食物链的,以及它们的消失会如何干扰自然系统吸收碳的能力。

林地驯鹿
消灭大型食肉动物会导致过量的猎物种类,比如驯鹿。莎拉

以加拿大北部和俄罗斯广袤的北方森林地区为例,这一地区覆盖了地球陆地面积的10%以上。北方树木从大气中吸收二氧化碳来产生茎、叶和根。但是大部分的碳并没有储存在植物体内。相反,它会以植物脱落的枯叶、枯枝和枯根的形式长期储存在土壤中。寒冷的北方土壤条件强烈限制了土壤微生物分解有机物,并将其以二氧化碳的形式呼吸回大气。因此,北方森林能够比地球上大多数其他地方储存更多的碳——是热带森林的两倍。据估计,加拿大的北方森林吸收和储存了足够多的大气二氧化碳,足以抵消该国每年因化石燃料燃烧而产生的二氧化碳排放量。在全球碳预算中,这可不是一个小数目,因为加拿大是全球十大二氧化碳排放国之一。

二氧化碳的大量储存部分是由完整的食物链造成的,这些食物链包括大型食肉动物,如黑熊和狼,以及食草动物,如以树木为食的驼鹿和林地驯鹿。但野生动物管理机构忽视了这一关键利益,他们担心熊和狼会威胁到驼鹿和北美驯鹿的数量,因此有计划地对它们进行捕杀。一旦摆脱了被捕食的压力,驼鹿的数量就会增加,过度啃食生长中的树木。据估计,麋鹿密度从每平方公里0.5到1.5只的小幅上升(这是北方森林麋鹿密度记录的下限)就足以使单位面积土壤碳储量减少10%到25%。此外,食草动物造成的森林间伐使土壤变暖,从而产生了微生物活动增强的风险,使北方针叶林成为净碳源,而不是碳汇。

开发自然地球工程解决方案需要研究最有前途和最有效的方案。

为了跟上科学进步的步伐,野生动物管理官员和自然资源保护主义者需要权衡消除狼或其他食肉动物的威胁所带来的好处与增加猎物种类所带来的影响。在此之前,由于与人类价值观和生计的冲突导致栖息地的丧失和灭绝,大型食肉动物的数量将在许多生态系统中继续不成比例地减少。无论是鲨鱼、老虎还是澳洲野狗,顶级食肉动物的消失会使食草动物的数量得不到控制,随之而来的是潜在的碳储量的损失。

但是,有希望也有机会扭转顶级掠食者数量下降的趋势,恢复它们的数量。最明显的例子就是海獭的故事。海獭在皮毛贸易中被猎杀到濒临灭绝的边缘后,通过法律保护和管理措施,通过调节破坏沿海海带森林的食草海胆,帮助海獭数量增长和重建沿海海带森林。海獭恢复到历史水平甚至只是沿着薄从温哥华岛的海岸线延伸到阿留申群岛的西部边缘创造了潜在的吸收和储存6 - 10%的年度碳释放化石燃料排放在不列颠哥伦比亚,据一项研究发表在杂志上生态系统

更广泛地说,沿海海洋生态系统提供了一些最大的碳储存机会。盐沼、海草、红树林和大陆架是世界上最重要的碳汇。这些海洋碳汇通常受到捕食者驱动的连锁效应的调节,其储存碳的速度比热带森林快40倍。但是,在马萨诸塞州科德角的盐沼中,对肉食鱼类和螃蟹的过度捕捞导致了草食性螃蟹和蜗牛的激增,大片的沼泽死亡,随之而来的是潮水裸露的沉积物的侵蚀。随之而来的是数百年来储存的碳的损失,以及未来吸收二氧化碳的潜力的损失。

在大陆架上,鱼类和海星、海参等无脊椎动物在肠道中沉淀碳酸盐矿物质,作为生理过程的副产品,以防止身体吸收过多的钙。在全球范围内,每年产生和排放到海底的碳酸盐废料估计相当于巴西、英国或澳大利亚等国家每年的化石燃料碳排放量。但全球海洋渔业已经降低了这种碳酸盐的生产潜力。也许现在是时候重新考虑海洋渔业管理了,在权衡海产品收获的社会效益和碳储存潜力损失的社会成本的基础上,制定配额。

还有更多动物驱动效应的例子,有望增加许多不同物种和生态系统的碳储量。这些影响的潜在规模与传统的土地管理活动,例如重新造林或种植新森林- -这些政策正日益作为对环境无害的替代技术地球工程而得到推广。人类已经为其他目的管理了许多动物的数量,因此将考虑范围扩大到碳动态,虽然代表着管理目标的转变,但并不涉及管理方法的根本性转变。

开发自然地球工程解决方案需要研究如何使最有前途的方案更有效、更经济。问题是,单个动物物种往往出现在地区,而不是全球。这意味着我们需要避免试图寻找单一的、全球规模的、本垒打的、地球工程的解决方案,而是寻求更微妙的区域替代方案。这种方法将考虑到当地社会的价值观和偏好,并使区域参与者能够将其特殊关注和价值观与更广泛的气候解决方案相协调。然后,许多地方和区域战略在全球范围内叠加起来,形成一系列解决方案,共同有助于有效地减缓气候变化。