2022/08/16 森林如何在時間的流逝中損失了8,000年的碳儲存量

森林如何在時間的流逝中損失了8,000年的碳儲存量
發表日期：2022-7-28
作者：Jason McLachlan；翻譯：思維環境科技有限公司；校稿：張泰隆
引用來源：https://phys.org/news/2022-07-forests-lost-years-carbon.html
 

圖說：1900年，伐木者於現在的密西根州休倫-馬尼斯蒂國家森林公園砍伐樹木。
 
現今，「種樹」似乎是因應氣候變遷的最佳解答。近日在網上預訂租車時，作者被要求勾選一個複選框，來種植一棵樹，以抵消汽車預期可能的二氧化碳排放量。2020年時，作者在美國印第安納州州長發起了一項在五年內種植100萬棵樹的提議，目前進度已完成了四分之一。
 
集中於植樹的主要原因，是想利用樹木的力量從大氣中去除多餘的二氧化碳並將其轉化為木材，進而將碳安全地封存幾十年到幾個世紀。
 
雖然只是個理論。
 
問題在於，儲存在樹木中的碳，面臨著許多挑戰。像是：熱浪、砍伐、害蟲和野火都會破壞樹木，並再次釋放碳。因此，大多數儲存在森林木中的碳測量只能追溯到幾十年前。
 
作者領導的古生態觀測網路（Paleo-Ecological Observatory Network, PalEON）計畫由美國國家科學基金會（National Science Foundation）資助，致力於重新訂定計畫，讓過去10,000年美國樹木中儲存的碳量逐漸減少。
 
我們在新的重建規劃發現，中西部上游的森林在過去8,000年內獲得近10億噸的碳，使碳儲存的量整整翻了一倍。然後，在短短150年的時間裡，幾乎所有的碳全都分散在大氣層中。
 
我們從經驗中學到了教訓，認知到樹種、人類行為和氣候變遷都可能有巨大影響。
 

圖說：碳封存隨著時間變化，到1850年，以每公頃的兆克或公噸為單位。
 
森林如何獲得又損失了10億噸的碳
 
森林故事要從10,000年前說起，當時曾經覆蓋北美大部分地區的勞倫泰冰蓋從中西部上游（現在的美國密西根州、威斯康辛州、明尼蘇達州以及伊利諾州和印第安納州的北部邊緣）消退。在自然暖化的早期階段，冰河時代的針葉樹林逐漸萎縮，取而代之的是由南部向北緩慢擴散的新樹種。
 
氣候經歷了溫暖和涼爽的時期，野火的頻率和強度發生變化，以及美洲原住民對土地管理策略的轉變，林木的生長線在數千年中起起落落。
 
先前的研究假設，在工業時代前的幾千年裡，儲存在樹木中的木質生物質數量相對穩定。然而，我們發現，在歐美先民們開始砍伐大片森林之前，中西部上游中的森林已經穩定地儲存了8,000年的碳。
 
在大部分地區裡，森林主要被長壽型物種主導，這些物種可以儲存大量的碳，並將其轉變為生物質。這其中兩個物種分別是美國山毛櫸和東部鐵杉。
 
一粒花粉的歷史
 
藉由調查遠古時期的微小花粉和公共土地，我們知道了很多事情。在森林被砍伐之前，當時19世紀中期的政府承包商進行了一系列高度詳細的調查。
 

圖說：兩種吸收大量碳的樹種如何在中西部上游遷移，以及該地區西部森林和草原之間的變化線。
 
每年，樹木都會釋放花粉，其中一些花粉會落入湖中，然後沉入泥漿中並形成化石。科學家們可以研究湖底沉積的花粉化石橫切面，以確定它的年齡和當時生長的樹木類型。如果發生大火，沉積物中的花粉類型便會顯現出來。
 
近期發表在《科學》雜誌上的一項研究中，安．雷霍（Ann Raiho）博士和其他古生態觀測網路（PalEON）成員使用精密的統計模型進行調查，根據湖泊沉積物中發現的花粉化石，繪製了中西部上游的生物質變化。公共土地調查就如同羅塞塔石碑（是破解象形文字的關鍵，從此就成為解謎之鑰的代名詞），該調查將19世紀的植被與化石花粉樣本聯繫起來，使我們能夠根據木質生物質的數量來校正花粉數量。
 
從10,000年的森林生長和衰退學到的教訓
 
從過去的生物質積累地圖來看，為森林可長期儲存碳的能力，提供了樂觀的理由，但也提出了兩個警告。
 
樂觀的看法是，當森林以美洲山毛櫸和東部鐵杉等古老樹種為主的樹木擴張時，數千年來，林木以木質生物質的形式儲存了大量的碳。特別在較潮濕的中部和東部地區，這兩個數種貢獻了大量的碳封存。
 
第一個警告是，當氣候變暖和乾燥時，西部的森林會萎縮。
 
第二個警告是計畫可能會中止。儘管中西部上游森林儲存的碳，比過去8,000年損失的碳多10億噸，但由於伐木和耕作，這些碳在短時間內又回到了大氣中。我們發現過去150年木質生物質的下降速度是10,000年內的10倍。
 
展望未來
 
這對現今的植樹工作意味著什麼？
 
如果我租來的汽車樹碰巧是一棵美國山毛櫸，如果它在中西部上游繁殖一片古老的森林，那麼未來的森林便可以複製數千年來儲存碳的過程。
 
雖然假設乾旱、害蟲和野火等這些全球暖化議題並不會使這些努力付諸東流。但最近的一項研究表明，世界各地的森林可能正在失去對氣後變遷的抵抗力。
 
氣候變遷可能加劇其他威脅，也會削弱老樹儲存碳的能力。例如，山毛櫸樹皮病會讓真菌殺死它們，這種病菌正在威脅中西部上游的山毛櫸樹。
 
最後，社區將不得重新將碳封存的價值與其他優先事項重新排序。
 
從保護的角度來看，在過去10,000年中，高生物質的古老山毛櫸和鐵杉森林，以及低生物質的橡樹熱帶草原都是組成中西部植被的重要部分。然而，開闊的橡樹林現在已經瀕臨滅絕，保育橡樹林的做法如控制燒傷一樣，包括阻止他們競爭物種美國山毛櫸。
 
過去的經驗是我們未來管理森林時的指引方針，但要找出答案並不容易。