Деградація запасів вуглецю поблизу узлісся тропічних лісів Nature Communications

Предмети

Анотація

Оцінки запасів вуглецю на основі типу покриву ґрунту є критично важливими для інформування щодо оцінки кліматичних змін та управління ландшафтом, але польові та теоретичні дані вказують на те, що фрагментація лісів зменшує кількість вуглецю, що зберігається на узліссях. Тут, використовуючи набори даних про пантропічну біомасу та земельний покрив, ми оцінюємо, що біомаса в межах перших 500 м від узлісся в середньому на 25% нижча, ніж у внутрішній частині лісу, і що скорочення на 10% поширюється на 1,5 км від узлісся . Ці результати свідчать про те, що методи 1-го рівня МГЕЗК переоцінюють запаси вуглецю в тропічних лісах майже на 10%. Належний облік деградації на узліссях буде сприяти кращому управлінню ландшафтами та лісами, а також оцінці запасів вуглецю на ландшафтному та національному рівнях.

Вступ

За оцінками, на вирубку лісу припадає 12–15% світових викидів парникових газів 1 через щорічну втрату майже 200 000 км 2 лісу (територія розміром з Уругвай), третина якої знаходиться в тропіках 2. Ці викиди розраховуються за допомогою лісових кадастрів вуглецю 3,4, які не враховують зменшення запасів вуглецю, яке, як було показано, відбувається в лісах, де вони взаємодіють із перетвореною землею 5. Експериментальні дослідження по всій Бразилії показали, що біомаса зменшується на 9-50% у межах 100 м від узлісся порівняно з лісовою глибиною 6,7. Вважається, що це відповідає за приблизно 600 мг втрат вуглецю лише в Амазонці, і якщо екстраполювати їх на цілі тропіки, дроблення лісів може становити до 24% глобальних втрат вуглецю через вирубування лісів 8. Однак варіація ефекту в різних кліматичних зонах та середовищах проживання мало характеризується. Враховуючи, що 70% світової лісової площі знаходиться на відстані 1 км від краю 9, ступінь, у якій ця реакція виявляється в тропіках, має вирішальне значення для схем торгівлі вуглецем та пом'якшення змін клімату в цілому.

Недавні досягнення у дистанційному зондуванні, такі як більш чітка просторова роздільна здатність та вдосконалені алгоритми виявлення біомаси, вперше дають можливість оцінити крайові ефекти лісового вуглецю в тропіках на рівні ландшафту. Тут ми розраховуємо наслідки фрагментації тропічних лісів та збільшення площі лісових узлісся на запаси вуглецю та документуємо, наскільки ці наслідки поширені у всьому світі. Ми ілюструємо відмінності між регіонами, мінливість у межах регіонів, а також фактори, що пояснюють ці відмінності. Ми показуємо, що ігнорування крайових наслідків може суттєво переоцінити вуглець, що зберігається у фрагментованих лісах, що має наслідки для лісової політики та управління.

Результати

Шкала, над якою працюють крайові ефекти

деградація

Модель регресії для (a) демонстраційні цілі в різному масштабі та для заданої величини, М=θ2 досвід (−0.232θ3) /θ1; () всі пантропічні ліси; (c) вологі широколистяні ліси; і (d) сухі широколистяні ліси. Моделі регресії нелінійних найменших квадратів базувались на всьому наборі пікселів у лісових біомах, з окремою регресією, отриманою для кожного з 10 000 км 2 субрегіонів (= 2836). Ділянки показують лише підмножину точок (випадкова вибірка понад 1 000 000 пікселів для пантропіків та 100 000 для кожного біома) для полегшення відображення; сіре затінення -d позначає, де лежить найвища щільність точок. Криві на кожній ділянці базуються на моделі, асоційованій з субрегіоном, що має величину та масштаб, найбільш близькі до середньозваженої величини цілих пантропіків (), вологий широколистий біом (c), або сухий широколистий біом (d). Середньозважені значення для цих регіонів наведені внизу праворуч на кожній панелі.

Величина крайових ефектів

Відповідно до очікувань від моделювання на основі процесів 16, ми підрахували, що біомаса в тропіках зменшується в середньому на 25% протягом перших 500 метрів лісової узліссі відносно внутрішньої частини лісу (рис. 1б). Це в кілька разів більше, ніж зниження, зафіксоване емпірично після фрагментації середньої біомаси (8,8% (посилання 6)) або великої деревної біомаси (5–10% (посилання 17)) в межах 100 м від узлісся, але менше ніж тим екстремальніші різниці, що вимірюються в полі між неушкодженим та деградованим лісом 7. Величина цього крайового ефекту (визначається як відсоток різниці між середньою біомасою в пікселях узлісся лісу та біомасою, передбаченою в асимптоті регресійної моделі; М 1а) співпадає з різницею в оцінюваних запасах вуглецю між різними типами лісів (наприклад, МГЕЗК 3 оцінює 300 Mg ha −1 надземної біомаси в американських тропічних лісах порівняно з 220 Mg ha −1 в американських тропічних листяний ліс - різниця 25%). Тому ми робимо висновок, що конфігурація лісу може бути настільки важливою для визначення значень для зберігання вуглецю, як різниця між регіонами чи екосистемами.

Регіональні зміни в ефектах узлісся тропічних лісів

Величина та масштаб крайових впливів на лісову біомасу постійно визначаються на всіх континентах, незважаючи на значний ступінь різниці між біомами (рис. 1в, г) та регіонально в межах біомів (рис. 2). Крайові ефекти у сухих широколистяних лісах не такі сильні, як у вологих широколистяних лісах (18% проти 29%) і не проникають настільки далеко (0,8 проти 1,5 км). Це відповідає очікуванням, оскільки сухі ліси повинні бути менш схильні до висихання, пов’язаного з краями, ніж вологі ліси, тоді як вологі ліси, як правило, щільніші, ніж сухі ліси, і, отже, повинні бути більш сприйнятливі до турбулентності вітру, пов’язаної з краями 11. Найсильніші, крайові ефекти можуть досягати величин> 60% і сягати майже 5 км у ліс, наприклад, через вологі ліси Веракруса, Мексика; Долина Магдалини, Колумбія; Альбертинський розкол в Африці; Мадагаскар; та прибережні болота Борнео та Суматри (рис. 2). Р. 2 значення для моделей субрегіонів коливаються від 0 до 0,83 (із середнім значенням 0,25) і більше Р. 2 значення, як правило, корелюють з більшими оцінками величини та масштабу 18 (додаткова фіг. 1).

Співвідношення крайових ефектів, отримані для тропічних лісів у кожному субрегіоні 10000 км 2 (= 2836), з червонішими кольорами, що позначають сильніші ефекти краю як з точки зору величини різниці (% різниці між біомасою на узліссі та у внутрішній частині лісу), так і масштабу ефекту узлісся (відстань від узлісся, на якому біомаса знаходиться в межах 10% асимптотичної біомаси або тієї, що спостерігається у внутрішній частині лісів; в км).

Зміни, які ми спостерігаємо у величині та масштабі граничних ефектів біомаси, можна пояснити частково фізичними факторами та діяльністю людини (Додаткова таблиця 1). Тривалість сухого сезону негативно корелює як з величиною, так і з масштабом крайових ефектів, причому величина до 10% більша (в Африці) і поширюється> 1 км далі (в Америці) на кожен місяць коротшого сухого сезону. Більш високий рівень позитивно корелює з величиною та масштабом крайових ефектів в Америці та Африці. Крім того, частка прилеглих робочих земель 19, таких як польові насадження, пасовища та заселені ліси, пов'язана з більш сильними крайовими ефектами як за величиною, так і за масштабом у тропіках. Ці результати добре відповідають нещодавнім спостереженням густоти дерев, яка зростає із збільшенням висоти для тропічних сухих лісів та з опадами для тропічних вологих лісів, і зменшується із розвитком людства в обох типах лісів 20 .