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谁偷走了工业排放的二氧化碳?森林生态了解一下

来源:生态话题 作者:朱永杰 人气: 发布时间:2018-12-21 16:16:40

森林是地球初级生产力最高的生态系统,森林不仅在继续创造巨大的初级生产,还早早为地球储存了最多的能量。森林是地球普通又伟大、多功能且无私的奉献者。

阿尔卑斯山上的针叶林

地球上的天然森林

在我们生活的地球上,陆地的近1/3被森林覆盖。这些森林的祖先远在人类出现以前就生活在那里,经过不断演替,变成了现在的天然森林。

世界各国和不同国际组织对森林的分类和表述并不完全相同,一般会将世界上的天然森林分为温带针叶林、温带针阔混交林、温带阔叶落叶林、温带常绿阔叶林、热带雨林、热带干旱和半干旱林地、稀疏草原(地)等主要类型。天然森林被分为不同的生态区,由北极圈附近向外扩散的广阔区域里生长着大片针叶林,这片森林也被欧洲人称为泰加森林(北美的加拿大和美国称之为北方森林)。热带雨林分布在赤道以南10度以内的高温、高湿、高降雨区域。

森林生态系统创造森林生态环境,成为多种植物和动物生存的家。在这个家里,植物、食草动物、食肉动物和微生物完成了世界上规模最大,涉及生物量最多的化学物质、能量、营养、水等循环。

在阳光照耀下,碳与水在绿色植物体内通过光合作用结合在一起,合成了碳水化合物,生态系统中所有光合作用的生物产出称为总初级生产(GPP),其中,约48%-60%的GPP在植物呼吸中消耗,剩下的部分被称为净初级生产(NPP),很多成为其他动物的食物。

每年森林生态系统都要贡献占全球生物圈75%的总初级生产,以及地球植物生物量的80%。也就是说,地球上绝大部分的生物营养物质是由森林创造的,而这个过程不需要任何人工成本,是一个自然、效率最高的生产过程。森林作为陆地生态主体,地球最伟大的奉献者,当之无愧。

碳连接了自然与社会,有关碳的循环运动成为近半个多世纪,世界诸多领域科学家研究的热点问题。在世界进入可持续发展时代的今天,森林问题也是可持续发展必须要面对的核心问题。森林碳库作为最重要的有机碳“汇”和“源”,在可持续科学中是一个非常重要的研究对象。

美丽的海岸森林

破解“碳丢失谜案”

从20世纪50年代起,越来越多的生态领域科学家从生态环境的角度关注和研究地球的碳循环。如果按照学者们的估计,工业革命以来,人类燃烧了大量的煤炭等化石能源,向大气中排放了大量的二氧化碳。为养活人口而饲养的家畜也越来越多,这些生物需要呼吸,都要消耗氧气、排放二氧化碳,这样地球上的空气就变得很糟糕。但真实情况并不是这样,大约40%左右的二氧化碳留在了空气中,而剩余的60%,每年大约10亿-20亿吨碳消失了,大家虽然知道海洋、森林,还有别的地球生态系统吸收了剩余的碳,但这些碳是如何被吸收的?包含在这里的科学奥秘到底是什么?这些问题困扰着那些追求精确信息的科学家们,也构成了世界著名的“碳丢失谜案”。

为了揭开谜底,寻找那些“丢失的碳”,世界各国的科学家们在世界各地设立生态观察站,在森林、草地、土壤和沼泽中,努力寻找那些消失的碳。在这样的过程中,人们不仅要找到有机碳的分布,还要找到有机碳计量的科学方法,探寻地球有机碳库的奥秘,为节能减排,减缓气候变暖找到解决问题的途径和方法。

经过10多年的研究,科学家在海洋和泰加森林中找到了“丢失碳”的主体部分。海洋的藻类和泰加森林是地球上最大的两个碳库,后来的研究表明热带雨林和温带森林、草原、冰原、沼泽等生态系统也是碳库。

虽然对于泰加森林的研究工作有了一个比较肯定的结果,但对于温带和热带雨林等生态系统的碳库计算遇到了巨大的困难,因为那里的森林生态系统实在是太复杂了,在天然森林中,没有哪两棵树是一样的,没有哪两块不同的地方长着完全一样的植物。通常研究工作需要设置样地,找到研究标本,用来推算整体,可在泰加以外的天然森林中,人们难以找到标准样地和具有代表性的研究样本作为研究和计量的基础。因此大量的相关研究只能是估算,而且是非常粗略的估算,只能找到一个大家都能接受的大概数值。这一点都不奇怪,因为这就是自然,这就是天然森林。

在森林中寻找“丢失的碳”的过程中,气象学、植物学、森林生态学各领域的专家们运用各种科学研究方法收集数据,寻找估算森林碳储量、密度、碳循环运动的计算模型和方法。

研究结果表明:在地球上,碳库总量大于6亿亿吨,岩石和土壤中的碳占大多数。空气中的二氧化碳为7200亿吨。包括海洋和陆地生态系统中的有机碳约为3万亿吨,占地球总碳库的万分之0.5。在有机碳中,海洋占1/3,其余绝大部分为陆地生态系统的生物量中所含的碳。而在陆地生态系统大约总量2万亿吨的碳库中,主要的有机碳来自森林、草原、湿地。

森林中的动物

森林与人

在地球上分布着很多类型的生态系统,世界各地的森林是最大的陆地生态系统,天然森林具有多种功能,其中一项是作为生态系统支撑框架,成为多种植物的家和动物的栖息地和避难所。在这个框架内,植物、食草动物、食肉动物和微生物完成了化学物质、能量、营养、水等循环过程。保持一定数量的森林面积是维护自然世界生态平衡的基本要求。

地球上的森林及其生态系统,按照生态系统自然规律缓慢而自然的步调发生运动,这样的运动方式与人类社会再生产系统的发展速度相比较,几乎就是静止的。森林默默地承担着自然世界的生态系统支撑框架和营养制造者职责。

但人类社会还是觉得天然森林的生长速度太慢了。于是营造了很多人工林,为了经营人工林,要选择长得快的树种,还要使用机器、施肥或洒农药。如果不进行抚育,人工林也会长不好。

伴随着人类社会的发展,天然森林在全球范围内呈现逐渐减少的趋势。影响森林的人为因素包括伐木、居住区的扩展、人为引起的森林火灾、酸雨、生物入侵造成的无解病虫害等。1997年,世界资源研究所的记录显示,世界上只有20%的原始森林被完整保留了下来。在这些完整的森林中,有75%以上位于俄罗斯和加拿大的北方森林以及未开发的热带雨林中。也就是说在适宜人类生活的区域,原始森林已经难觅踪迹。

2010年,联合国粮食及农业组织的一项涵盖了233个国家和地区的报告表明,2000年-2010年期间,全球每年约有1300万公顷森林被转化为其他用途或因自然原因而消失。2015年9月7日,该组织发布了一份新的研究报告指出,在过去的25年里,由于森林管理的改善和政府加大保护力度,全球森林砍伐率下降了50%。2000年至2010年,森林面积净损失从1990年代的每年830万公顷减少到每年520万公顷。2015年,一项关于自然气候变化的研究表明,由于中国大规模的人工造林活动,导致全球森林生物量增加,也就是说,中国林业为应对气候变暖作出了举世公认的贡献。

芬兰的人工林

林业肩负减排重任

1996年,政府间气候变化委员会(IPCC)制定《国家温室气体清单指南》,到20世纪90年代中期,有关碳计量的估算模型出现在1997年12月的《联合国气候变化框架公约的京都议定书》,该议定书的目的是将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平,进而防止剧烈的气候变化对人类造成伤害。

气候变化问题围绕碳循环这个核心将化石能源消费、人类活动、环境变化、毁林和森林生态系统功能降低等问题联系在一起。保护现有森林生态系统的完整性和稳定性,减少毁林和降低森林生态系统功能的人类活动,能够减少二氧化碳的排放,两个方面联系在一起构成了世界林业应对气候变暖要完成的艰巨任务。

根据IPCC的相关报告,将天然林地转变为农田的土地利用方式是造成地球空气中二氧化碳浓度升高的原因之一,占全部化石能源和水泥生产造成碳排放的1/4。《京都议定书》缔约方确定,在今后,包括植树造林、森林采伐、森林经营、牧场可持续管理和退耕还林等活动,将是减缓气候变暖的重要内容。2005年联合国气候变化框架公约建立了减少毁林造成的排放的REDD机制,目标是通过提高发展中国家(主要是那些热带雨林资源涉及的国家和地区)森林经营水平降低温室气体减缓气候变化的危害。

发展可持续林业

在当今世界,生活在温带的人们所看到的树木或森林大多是人工林,人工林里的树木都长得很相似,世界上的人工林都是基于效益而培育和经营的,人工林仅占地球全部森林面积的7%左右。而天然森林或林木则不同,它们随遇而安,长成各自的样子。

人工林是人花钱种出来的树木,有明确的产权权属,产权持有者会保护种出来的树,还会努力经营。可是天然林,只要被发现有可能利用的价值,只要能搬走的,立刻就会有人把它砍下来或移栽到自己的院子里,除非国家立法将其保护起来。这就是当初西方国家为什么要建立包括林业部门在内的国家自然资源管理体制,实施人工造林和天然林保护,因为这是国家及各级政府林业主管部门存在的重要意义之一。

而在世界的很多国家,实行私有制,政府的林业管理部门没有太大的资源管理权。在世界很多欠发达地区,有的根本就没有林业管理部门,即使有也是摆设,或缺乏管理能力。面对森林没人管和没法管的情况,国际社会一直强调,要加强全球环境治理,其中很重要的是要建立国家和各级区域森林主管机构,肩负保护森林的责任。自从新中国成立以来,中国的林业主管部门肩负起森林管理和经营责任,取得了巨大的林业发展成就,也为世界很多国家做出了表率,这是中国林业人很值得骄傲的事情。

在联合国可持续发展议程指引下,自从1992年以后,世界各国政府的林业主管部门以保护和管理天然林为己任,同时兼顾人工林经营和管理,大力发展不危害天然森林资源的可持续森林经营活动。

可持续林业经营要求有:要建立明确的产权与产权管理制度,要通过有效的产权管理让林权所有者和经营者依法获得相应的回报,用经过可持续认证的森林和林产品替代不可再生资源,特别是替代那些消费化石能源的高碳产品,帮助社会向低碳、绿色经济发展方式转变。

现代林业追求的不仅是木材还有生态环境,是一个具有经济、社会、生态综合效益的新型发展方式。现代林业为了获得木材而生,向保护自然,绿色发展,获得生态、经济和社会综合效益进步,在可持续发展的进程中充当绿色先锋。

专家简介朱永杰

北京林业大学管理学教授,博士生导师;1986年留学美国,学习商业管理,有很强的英语交流能力;完成《中国湿地保护行动计划》《大小兴安岭林区管理体制改革》等课题的研究;参与了全球环境基金、世界银行等涉外项目管理专家咨询工作;参与了天然林保护、京津风沙源治理、退耕还林等林业重点工程和国有林区改革及国有林场、自然保护区管理等咨询工作和课题研究工作;著有《世界林业简史》等。



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