جنگل ها تا چه حد می توانند با تغییرات اقلیمی مبارزه کنند؟

وقتی بحث مبارزه با تغییرات اقلیمی پیش می‌آید، درختان به‌عنوان یکی از محبوب‌ترین سلاح‌ها مطرح می‌شوند. در وضعیتی که اکثر کشورها پیشرفت ناچیزی در زمینه‌ی کنترل انتشارات کربنی خود دارند، بسیاری از دولت‌ها و حامیان محیط زیست برای کاهش تغییرات اقلیمی طرح‌هایی برای کاشت درختان با هدف جذب کربن‌دی‌اکسید از اتمسفر آماده کرده‌اند. اما پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که درختان ممکن است همیشه به اندازه‌ای که انتظار می‌رود، سودمند نباشند.

طرح‌های مربوط به جنگل از زمان توافقنامه‌ی اقلیمی پاریس در سال ۲۰۱۵، از سوی دولت‌های مختلف برای جبران انتشارات کربنی ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی و دیگر منابع، توجه و تلاش زیادی را به خود جلب کردند. چین قصد دارد که در مساحتی درحدود چهار برابر اندازه‌ی کشور انگلستان درخت بکارد. کالیفرنیا نیز مجوزهایی به مالکان جنگل برای فروش اعتباراتی به شرکت‌هایی که کربن‌دی‌اکسید تولید می‌کنند، داده است و دیگر ایالت‌های آمریکا نیز برنامه‌های مشابهی درنظر دارند که می‌تواند موجب تشویق پروژه‌هایی که جنگل‌های جدید ایجاد می‌کنند و از جنگل‌های موجود محافظت می‌کنند، شود.

اتحادیه‌ی اروپا نیز برای مبارزه با تغییرات اقلیمی، راهکار ایجاد جنگل را مطرح کرده است. برخی از دولت‌ها نیز میلیاردها دلار را به پروژه‌های مرتبط با جنگل‌های گرمسیری اختصاص داده‌اند. بسیاری از دانشمندان از طرح‌های گسترش جنگل‌ها حمایت می‌کنند درحالی‌که برخی درمورد آن محتاط هستند. دانشمندانِ مشکوک استدلال می‌کنند که جنگل‌ها نسبت‌به چیزی که سیاست‌گذاران و حتی برخی از دانشمندان تصور می‌کنند، دارای تاثیرات اقلیمی پیچیده‌تر و نامشخص‌تری هستند.

اگرچه درختان با گرفتن کربن طی فتوسنتز، موجب خنک شدن هوا می‌شوند، آن‌ها همچنین ترکیب پیچیده‌ای از انواع مواد شیمیایی تولید می‌کنند که برخی از آن‌ها موجب گرم شدن زمین می‌شوند. برگ‌های تیره‌ی درختان نیز می‌توانند موجب جذب نور خورشید و گرم شدن هوا شوند.

تجزیه‌و‌تحلیل‌هایی در سال‌های گذشته انجام شده است، نشان می‌دهند که این تاثیرات گرمایش جنگل‌ها می‌تواند تاحدودی یا به‌کلی اثرات خنک‌کنندگی آن‌ها را بی‌اثر کند. چنین نگرانی‌هایی موجب ایجاد مباحثه‌های شدیدی در میان دانشمندان درمورد چگونگی تاثیرات اقلیمی جنگل‌ها در مناطق مختلف شده است.

درختان کاپور در مالزی وقتی رشد می‌کنند، در بخش تاج درخت با هم همپوشانی ایجاد نمی‌کنند و وقتی از پایین به آن‌ها نگاه می‌شود، الگوی پازل‌مانندی را ایجاد می‌کنند

هیچ‌کس منکر مزایای متعدد درختان در ارتباط با محیط نیست؛ جنگل‌ها مزایای متعددی دارند و بخش عظیمی از تنوع زیستی خشکی را در خود جای داده‌‌اند و هیچ دانشمندی طرفدار از بین رفتن جنگل‌ها نیست.

اما همانطور که دولت‌ها، شرکت‌ها و سازمان‌های غیرانتفاعی برنامه‌های بلندپروازانه‌ی خود را برای کاهش تغییرات اقلیمی پیش می‌برند، برخی از دانشمندان درمورد تکیه روی جنگل‌ها به‌عنوان راه‌حلی برای مشکل گرمایش زمین تا زمانی که درک بهتری در این زمینه به دست آید، هشدار می‌دهند.

پژوهشگران مشغول انجام بررسی‌های گسترده‌ای با استفاده از هواپیماها، ماهواره‌ها و برج‌ها برای مشخص کردن مواد شیمیایی منتشر شده از سوی درختان که می‌توانند روی آلودگی هوا و اقلیم تاثیر بگذارند، هستند. در همین حین برخی از پژوهشگران درمورد انتشار نتایجی که مزایای اقلیمی درختان را به چالش بکشد، نگران هستند. حتی یک دانشمند پس از نوشتن مطلبی علیه کاشت درختان به هدف جلوگیری از تغییرات اقلیمی، تهدید به مرگ شد. هرچه دانشمندان بیشتر وارد این بحث می‌شوند، سوالات بیشتری به‌وجود می‌آید. در همین زمان، افزایش هشدارهای جدی درمورد تغییرات اقلیمی و احتمال تخصیص منابع مالی زیاد برای ایجاد جنگل، باعث شده است که موضوع تاثیر درختان روی اقلیم یک فوریت محسوب شود.

اگر برنامه‌های کاشت درختان به‌همان صورت که تبلیغ می‌شود، موثر باشد، آن‌ها می‌توانند زمان ارزشمندی را برای دنیا به‌منظور کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و جایگزینی آن‌ها با منابع پاک‌تر انرژی بخرند.

در مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۷ منتشر شد، برآورد شد که جنگل‌ها و دیگر اکوسیستم‌ها می‌توانند بیش از یک‌سوم کل کاهش‌های کربن‌دی‌اکسیدی را که برای حفظ افزایش گرمای جهانی زیر دو درجه‌ی سانتیگراد تا سال ۲۰۳۰ لازم است، برآورده سازند. اگرچه این مطالعه متکی به فرضیات بزرگی مانند دسترسی به مکانیسم‌های مالی و اراده‌ی سیاسی است. نویسندگان این مقاله می‌گویند که در حالی‌که جهان با منبع اصلی انتشارات کربنی (سوخت‌های فسیلی) گلاویز است، جنگل‌ها می‌توانند راهکار موقت مهمی باشند.

نخستین کشف مرتبط با اینکه گیاهان کربن‌دی‌اکسید را از هوا می‌گیرند، به دهه‌ی ۱۷۸۰ برمی‌گردد؛ زمانی که جین سنبیر کشیش سوئیسی گیاهان را در شرایط مختلف محیطی پرورش داد. او نشان داد که گیاهان کربن‌دی‌کسید را از هوا گرفته، تجزیه می‌کنند و کربن آن را مورد استفاده قرار می‌دهند؛ ایده‌ای که توسط اکتشافات بعدی در مورد مکانیسم‌های فتوسنتز تایید شد. پس از گذشت بیش از دو قرن، شواهد سنبیر مولفه‌ی مهمی از برنامه‌ریزی‌های طرح‌های مبارزه با افزایش تجمع کربن‌دی‌اکسید در اتمسفر به‌شمار می‌آید. بر این اساس، درختان می‌توانند برای دهه‌ها یا حتی قرن‌ها، کربن را در چوب و ریشه‌های خود ذخیره کنند. قرارداد آب‌و‌هوایی سال ۱۹۹۷ که با نام پیمان کیوتو نیز شناخته می‌شود، از کشورهای ثروتمند می‌خواست که برای محدود کردن انتشارات گازهای گلخانه‌ای، روی ذخیره‌ی کربن در جنگل‌ها تکیه کنند. در عمل به‌علت روندهای مالی و عوامل دیگر، کشورهای معدودی این کار را انجام دادند.

در مذاکرات بعدی چهارچوبی باهدف قادر ساختن کشورهای ثروتمند برای ارائه‌ی پرداخت‌هایی به کشورهای گرمسیری فقیرتر به‌منظور کاهش انتشارات حاصل از جنگل‌زدایی و افزایش ذخیره‌ی کربن در جنگل‌ها، تعیین شد. این چارچوب به‌موجب توافق نامه‌ی سال ۲۰۱۵ پاریس که کشورها را متعهد به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌کرد، قانونی شد و بیش از پنجاه کشور متعهد به ایجاد پوشش درختی یا حفاظت از جنگل‌های موجود شدند. چنین طرح‌هایی نیازمند اطلاعات دقیقی درمورد مقدار کربنی که در جنگل‌ها ذخیره می‌شود، است.

طی چند دهه‌ی گذشته دانشمندان برای تهیه‌ی برآوردهای ملی از کاهش کربن و منفعت حاصل از ایجاد پوشش گیاهی توسط مطالعه‌های میدانی و استفاده از اطلاعات ماهواره‌ای تلاش‌هایی انجام داده‌اند. در سال ۲۰۱۱، یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که جنگل‌ها در سرتاسر جهان محل ذخیره‌ی بزرگی برای کربن هستند و نسبت‌به گازهایی که آن‌ها طی تنفس و پوسیدگی تولید می‌کنند، کربن بیشتری طی فتوسنتز و تولید چوب تولید می‌کنند. اگرچه این بدان معنا نیست که تمام جنگل‌ها موجب خنک شدن سیاره می‌شوند. دهه‌هاست دانشمندان می‌دانند برگ درختان نسبت‌به دیگر پوشش‌های گیاهی و مزارع و زمین‌های بایر، مقدار بیشتری از گرمای خورشید را جذب می‌کنند. جنگل‌ها می‌توانند سطح آلبدوی زمین را کاهش دهند به این معنا که سیاره مقدار کمتری از نور ورودی به زمین را به فضا بر می‌گرداند و این امر منجر به گرم شدن بیشتر می‌شود. این اثر به‌خصوص در عرض‌های بیشتر و در کوهستان‌ها یا مناطق خشک که در آن‌ها درختان کونیفر دارای برگ‌های تیره‌ی دارای رشد آهسته سطح زمین را می‌پوشانند، برجسته‌تر است.

نادین اونگر شیمیدان اتمسفری در دانشگاه ییل یکی از نخستین مطالعات جهانی را روی بخشی از این چالش انجام داده است: تاثیر ترکیبات آلی فرار یا VOCها که توسط درختان منتشر می‌شود. یکی از این ترکیبات ایزوپرن است، هیدروکربن کوچکی که می‌تواند از طرق مختلف موجب گرم شدن زمین شود. این هیدروکربن می‌تواند با نیتروژن اکسید موجود در هوا واکنش نشان دهد و موجب تشکیل ازن شود که وقتی در بخش پایین اتمسفر جای می‌گیرد، یک گاز گرم‌کننده‌ی قوی است. ایزوپرن همچنین می‌تواند طول عمر متان اتمسفری را که یک گاز گلخانه‌ای دیگر است، افزایش دهد. با این‌همه، ایزوپرن می‌تواند ازطریق کمک به تولید ذرات آئروسلی که نور خورشیدی را به دام می‌اندازند، دارای تاثیر خنک‌کنندگی نیز باشد.

اونگر با استفاده از یک مدل زمین-سیستم اثرات انتشارات شیمیایی حاصل از جنگل را برآورد کرده است. نتایج او نشان می‌دهد که در طول دوره‌ی صنعتی، تبدیل جنگل به زمین‌های کشاورزی دارای تاثیر کلی ناچیزی روی اقلیم بوده است. از بین بردن جنگل‌ها، کربن ذخیره شده در درختان را آزاد می‌کند اما در عین حال آلبدوی زمین را نیز افزایش می‌دهد (منجر به خنک شدن می‌شود) و از میزان انتشارات ترکیبات آلی فرار می‌کاهد. اونگر به‌عنوان یک نتیجه پیشنهاد می‌کند که جنگل‌زدایی می‌تواند دارای اثرات اقلیمی نامشخصی باشد. درختان در مناطق گرمسیری و معتدل مقادیر عظیمی از ایزوپرن منتشر می‌کنند که در بیشتر طرح‌های جنگلی در نظر گرفته نمی‌شوند.

جنگل‌های شمالی که در عرض‌های جغرافیایی بالاتر قرار گرفته‌اند، عمدتا ترپن‌ها را منتشر می‌کنند. این ذرات با ایجاد آئروسل‌ها می‌توانند نور خورشید را بلوکه کرده و تشکیل ذرات ابر را تقویت کنند. او خاطر نشان کرد که مطالعه‌ی او یک مطالعه‌ی مقدماتی بوده و خواستار افزایش نظارت روی مواد شیمیایی حاصل از جنگل‌ها و تعاملات جوی آن‌ها شد. او در نیویورک تایمز دراین مورد مطلبی تحت عنوان «برای نجات زمین، درخت نکارید» نوشت با این استدلال که تاثیر گرم‌کنندگی یا خنک‌کنندگی جنگل‌ها روی آب‌و‌هوا مشخص نیست و کاشت درختان یک استراتژی خطرناک برای مبارزه با تغیرات اقلیمی است. این مقاله و به‌ویژه عنوانی که برای آن انتخاب شده بود، موجب بروز یک سونامی از اعتراضات پژوهشگرانی شد که این گزارش را به‌عنوان تهدیدی برای سال‌ها پژوهش تلقی کردند. گروهی از دانشمندان مشتکل از سی دانشمند علوم جنگل، در پاسخ به این مطلب در وب‌سایت مونگابی نوشتند که «ما شدیدا با این پیام پروفسور اونگر مخالفیم».

در ارتفاع ۳۰۴متری از سطح زمین در جنگل‌های سیبری مرکزی، برج بلندی ساخته شده است که مقادیر گازها و آئروسل‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. چنین برج بلندی در آمازون نیز وجود دارد که این اندازه‌گیری‌ها را برفراز جنگل‌های بارانی گرمسیری انجام می‌دهد

اونگر می‌گوید که او تهدید به مرگ شده است و حتی برخی از همکارانش دیگر با او صحبت نمی‌کنند. اگرچه برخی از دانشمندان توافق دارند که باید تاثیرات ترکیبات آلی فرار حاصل از جنگل‌ها مورد بررسی قرار گیرد. در مطالعات بعدی تجزیه‌و‌تحلیل‌های سال ۲۰۱۴ را که اونگر انجام داده بود، هم تایید و هم رد شدند.

گروهی از پژوهشگران تحت هدایت دومینیک اسپراکلن و کاترین اسکات، مدلی را برای مطالعه‌ی تاثیر آئروسل‌های حاصل از جنگل‌ها روی تشکیل ابر و منعکس کردن نور خورشید، اجرا کردند. آن‌ها نتیجه گرفتند که اثر خالص ترکیبات آلی فرار حاصل از جنگل‌ها، خنک کردن آب‌و‌هوای کلی جهان است. اونگر برخی از فرضیات اسکات و اسپراکلن را مورد پرسش قرار می‌دهد. اونگر و اسپراکلن در حال مباحثه درمورد استفاده از یک طرح آزمایشی مشترک هستند بلکه بتواند اختلافات آن‌ها حل کند. آلکس گونتر از دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید:

به عقیده‌ی من، ما هنوز به اندازه‌ی کافی نمی‌دانیم.

آخرین یافته‌ها حتی موجب ایجاد پیچیدگی‌های بیشتر شده‌اند. سونیتا پانگالا از دانشگاه لنکستر زمان زیادی را صرف پژوهش در جنگل‌های بارانی آمازون کرد و در آن مناطق اتاقک‌های اندازه‌گیری گاز را روی بیش از ۲۳۰۰ درخت نصب کرد. پانگالا می‌گوید:

چیزی که موجب تعجب ما شد، میزان انتشار این گازها بود.

او به‌همراه وینست گوچی در دانشگاه اوپن در میتون‌کینز انگلستان و همکارانشان در سال ۲۰۱۷، گزارش کردند که درختان مسئول حدود نیمی از انتشارات متان در آمازون هستند. پژوهشگران قبلا فرض می‌کردند که متان مستقیما از خاک وارد هوا می‌شود و توسط میکروب‌های خاک تولید می‌شود. پژوهش جدید نشان می‌دهد که درختان می‌توانند مجرای دیگری برای متان باشند. این امر می تواند علت وجود متان بیشتر روی زمین‌های مرطوب و باتلاقی مناطق گرمسیری نسبت‌به آن‌چه در خاک تنها انتشار می‌یابد، باشد.

در مطالعه‌ای که در اکتبر گذشته منتشر شد، گوچی و همکارانش متوجه شدند که هم متان و هم نیتروس‌اکسید که هر دو از گازهای گلخانه‌ای هستند، از درختان جنگل‌های مرتفع منتشر می‌شوند. میزان اهمیت جهانی این یافته‌ها هنور مشخص نیست. طبق برآوردهای پانگالا و گوچی، اثر خنک‌کنندگی درختان از طریق گرفتن کربن، از تاثیر گرمایی حاصل از انتشارات متانی و نیتروس‌اکسید درختان بیشتر است.

اما کریستوفر کاوی دانشمند علوم زیست‌محیطی در نیویورک، نشت متان را از درختان زمین‌های غیرباتلاقی در جنگل‌های معتدل نشان داده است و استدلال کرده است که چنین انتشاراتی در برخی از موارد مزایای اقلیمی درختان را بیش از اندازه‌ای که دانشمندان تصور می‌کند، کاهش می‌دهد. او می‌گوید: «این واقعا یک پیام ناراحت‌کننده است».

اونگر می‌گوید:

هیاهوی اخیر درمورد این نتایج، بر لزوم به حساب آوردن تمام تاثیرات جنگل‌ها تاکید می‌کند. همانطور که ما می‌دانیم درختان گرمسیری در حال گرفتن کربن‌دی‌اکسید موجود در اتمسفر هستند، باید از این موضوع نیز آگاه باشیم که آن‌ها متان و ترکیبات آلی فرار را نیز وارد اتمسفر می‌کنند.

دانشمندان مدافع جنگل‌ها می‌گویند اگرچه انجام پژوهش‌های بیشتر همیشه خوب است، نتایج کنونی به اندازه‌ای هستند که استفاده از جنگل‌ها برای مبارزه با تغییرات اقلیمی را به‌ویژه با توجه به فوریت فعلی این مشکل، موجه کنند.

پژوهشگران درصدد استفاده از مدل‌های کامپیوتری پیچیده و داده‌های بزرگ‌تر برای تعیین اینکه جنگل‌ها در مناطق مختلف دقیقا از نظر اقلیمی چه کاری انجام می‌دهند، هستند. در برخی مواد نتایج غیرمنتظره بوده است. در اکتبر گذشته گروهی از پژوهشگران به رهبری سباستین لویسائرت در دانشگاه آمستردام انواع مختلفی از سناریوهای مدیریت-جنگل اروپایی را مدل‌سازی کردند. پژوهشگران نتیجه گرفتند که هیچ‌کدام از سناریوها دارای تاثیر قابل‌توجهی روی اقلیم جهانی نبود، زیرا اثرات تیره شدن سطح و تغییرات پوشش ابر حاصل از هر جنگل می‌تواند مزایای مرتبط با ذخیره‌سازی کربن توسط درختان را خنثی کند. کریستوفر ویلیامز در دانشگاه کلارک برای برآورد تاثیرات اقلیمیِ ایجاد جنگل‌ها در بخش‌های مختلف آمریکا، داده‌های ماهواره‌ای را با ارقام مربوط به ذخیره‌ی کربن تلفیق کرد. او در مطالعه‌ی مقدماتی خود دریافت که افزودن درختان به سواحل غربی آمریکا و مناطق شرق رودخانه‌ی می‌سی‌سی‌پی از لحاظ اقلیمی موثر است. اما تغییرات آلبدو در بیشتر موارد موجب می‌شود که کاشت درخت در منطقه‌ی کوه‌های راکی و جنوب غربی آمریکا روش نامناسبی از نظر اقلیمی باشد زیرا درختان کونیفر که می‌توانند در این مناطق رشد کنند، تیره‌اند و نسبت‌به خاک منطقه یا برفی که در آن منطقه می‌بارد، مقدار بیشتری از نور خورشید را جذب می‌کنند.

او امیدوار است که این پژوهش منجر به ارائه‌ی روشی استاندارد شود که مدیران جنگلداری بتوانند از آن برای ارزیابی تاثیرات اقلیمی پروژه‌های جنگداری استفاده کنند. اگرچه یافتن چنین برنامه‌ریزانی برای اثبات این روش‌ها کاری چالش برانگیز است. ویلیامز متوجه شد که برخی از مخالفت‌ها در زمینه‌ی اثرات آلبدو ازسوی نمایندگان شرکت‌هایی است که امیدوارند اعتبارات کربنی خود را برای پروژه‌های ایجاد جنگل بفروشند. او می‌گوید:

حتی دیگر دانشمندان گاهی اندازه‌ی اثر آلبدو یا حتی وجود آن را باور ندارند. من شنیده‌ام که برخی از دانشمندان می‌گویند حتی اگر ما متوجه شویم که جنگل‌ها تاثیر چندانی روی خنک شدن زمین ندارند، ما این نتیجه را منتشر نخواهیم کرد.

برای بررسی تاثیرات اقلیمی جنگل‌ها باید در مطالعات بلندمدت گازها و مواد شیمیایی را که درختان منتشر و جذب می‌کنند، ردیابی کرد. پژوهشگران در حال استفاده از یک برج ۳۲۵متری در آمازون هستند تا جریان کربن، آب و دیگر مواد شیمیایی را در منطقه‌ای باوسعت صدکیلومتر مربع از جنگل‌های بارانی دست‌نخورده در مانائوس برزیل تحت نظارت قرار دهند. برج مشابهی در سیبری نیز همین کار را انجام می‌دهد.

پژوهشگران برج‌های پژوهشی کوچک‌تری را نیز برای جمع‌آوری نمونه‌های مشابهی از صدها منطقه در سرتاسر جهان و در میان انواع مختلف جنگل‌ها ایجاد کرده‌اند؛ برای مثال به‌زودی یک برج در نروژ، اولین برجی خواهد بود که این داده‌ها را در یک جنگل در این کشور جمع‌‌آوری خواهد کرد. اما بسیاری از مناطق مهم هنوز تحت پوشش قرار نگرفته‌اند. در این رابطه ناسا دو وسیله راه‌اندازی کرده است که به‌زودی تصویر هماهنگ‌تری از ذخایر کربن جنگل‌ها فراهم خواهد کرد.

دانشمندانی که درمورد تاثیرات اقلیمی مباحثه می‌کنند، مشتاق کار روی این داده‌ها هستند و حتی کسانی که به‌شدت معتقدند پروژه‌های جنگلی می‌توانند با تغییرات اقلیمی مبارزه کند، از اینکه مطالعات جامع‌تر موجب افزایش دقت نتایج شوند، استقبال می‌کنند. آلیس تصدیق می‌کند که در تجزیه‌و‌تحلیل او فقط اثرات آلبدو در نظر گرفته شده است و در این مطالعه ترکیبات آلی فرار و متان آزاد شده از درختان درنظر گرفته نشده است. او می‌گوید:

لازم است که صادقانه اثرات دیگر را نیز در نظر بگیریم و درمورد آن چه برنامه‌ریزی می‌کنیم، بیشتر دقت کنیم.