مقدمة: بنوك الكربون الحية
تمثل الغابات أحد أكثر أنظمة تنظيم المناخ تطوراً على وجه الأرض, تعمل كمصارف كربون ديناميكية من خلال عمليات كيميائية حيوية معقدة. تمتص هذه النظم البيئية الأرضية تقريبًا 2.6 مليار طن متري من ثاني أكسيد الكربون سنويا, أي ما يعادل ثلث ثاني أكسيد الكربون المنبعث من احتراق الوقود الأحفوري. تشكل العلاقة المعقدة بين النظم البيئية للغابات والكربون الجوي عنصرا أساسيا في دورة الكربون العالمية, جعل الحفاظ على الغابات واستعادتها استراتيجيات لا غنى عنها في جهود التخفيف من تغير المناخ في جميع أنحاء العالم.
علم احتجاز الكربون الشجري
يعمل عزل الكربون في الغابات من خلال آليات بيولوجية متعددة, مع التمثيل الضوئي بمثابة المحرك الرئيسي لاستيعاب الكربون. تمتص الأشجار ثاني أكسيد الكربون من خلال الثغور, تحويله إلى كربوهيدرات من خلال عمليات التمثيل الضوئي مع إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي. يتم تخصيص الكربون المحتجز لمكونات الشجرة المختلفة: تقريبًا 50% إلى الكتلة الحيوية الخشبية, 20% إلى الجذور, 15% إلى الأوراق, و 15% إلى الفروع. وتحول هذه العملية البيولوجية الغابات إلى خزانات كبيرة للكربون, مع الغابات الناضجة التي تخزن الكربون لعدة قرون في الكتلة الحيوية الحية, الأخشاب الميتة, القمامة, والتربة. تُظهر الغابات الاستوائية كفاءة عالية في عزل الكربون, مع وصول صافي الإنتاجية الأولية 10-15 طن متري من الكربون لكل هكتار سنويا, أعلى بكثير من المعتدلة (5-8 طن كربون/هكتار/سنة) والغابات الشمالية (2-5 طن كربون/هكتار/سنة).
آليات تخزين الكربون في النظم البيئية للغابات
تمتد قدرة الغابات على الاحتفاظ بالكربون إلى ما هو أبعد من الأشجار الحية لتشمل خزانات متعددة. يمثل الكربون العضوي في التربة أكبر تجمع للكربون الأرضي, تحتوي على ما يقرب من 1,500 جيجا طن من الكربون على مستوى العالم، أي أكثر من ضعف كمية الكربون الموجودة في الغلاف الجوي. تتراكم تربة الغابات الكربون من خلال الإفرازات الجذرية, المواد النباتية المتحللة, والنشاط الميكروبي. يختلف عمق واستقرار الكربون في التربة بشكل كبير عبر أنواع الغابات, مع تخزين الغابات الشمالية لما يصل إلى 80% من الكربون الموجود في التربة, بينما تحافظ الغابات الاستوائية على توزيع أكثر توازناً للكربون فوق الأرض وتحت الأرض.
مخزون الكربون الحرجي العالمي وتوزيعه
يعكس التوزيع الكوكبي للكربون الحرجي التدرجات المناخية, خصائص التربة, وتاريخ إدارة الغابات. تحتوي الغابات الاستوائية على ما يقارب 55% من الكربون الحرجي العالمي, على الرغم من التغطية فقط 20% من مساحة الأراضي الحرجية. ويخزن حوض الأمازون وحده ما يقدر بنحو 150-200 مليار طن متري من الكربون، أي ما يعادل 15-20 سنوات من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية الناجمة عن النشاط البشري بالمعدلات الحالية. الغابات الشمالية, بينما تظهر إنتاجية أقل, تتراكم كمية كبيرة من الكربون في التربة العضوية والأراضي الخثية, مع تخزين الغابات الشمالية الروسية تقريبًا 300-400 طن متري من الكربون لكل هكتار. عادة ما تخزن الغابات المعتدلة 150-300 طن متري من الكربون لكل هكتار, مع اختلافات حسب تكوين الأنواع, البنية العمرية, والممارسات الإدارية.
التهديدات التي تواجه مصارف الكربون في الغابات
تمثل إزالة الغابات وتدهورها التهديدات الأكثر إلحاحا لتخزين الكربون في الغابات, مسؤول عن حوالي 12-15% من انبعاثات الغازات الدفيئة العالمية. بين 2015-2020, خسر العالم تقريبًا 10 مليون هكتار من الغابات سنوياً, في المقام الأول في المناطق الاستوائية. أبعد من إزالة الغابات بشكل كامل, ويهدد تغير المناخ نفسه بالوعات الكربون في الغابات من خلال مسارات متعددة: زيادة وتيرة وشدة حرائق الغابات, الوفيات الناجمة عن الجفاف, تفشي الحشرات, وتغيير الظروف المناخية التي قد تجعل مواقع الغابات الحالية غير مناسبة لأنواع معينة. ال 2020 حرائق الغابات في منطقة الأمازون أطلقت ما يقدر بـ 1.5 مليار طن متري من ثاني أكسيد الكربون, في حين أن غزو خنفساء اللحاء في غابات أمريكا الشمالية أدى إلى مقتل الأشجار التي تغطي ملايين الهكتارات, تحويل بالوعات الكربون إلى مصادر الكربون.
استراتيجيات إدارة الغابات لتحسين الكربون
يمكن للإدارة الإستراتيجية للغابات أن تعزز بشكل كبير إمكانية عزل الكربون مع الحفاظ على السلامة البيئية. يمكن لتقنيات قطع الأشجار ذات التأثير المنخفض أن تقلل من انبعاثات الكربون الناتجة عن عمليات الغابات عن طريق 30-50% مقارنة بالطرق التقليدية. تسمح فترات التناوب الممتدة للغابات بتراكم المزيد من الكتلة الحيوية قبل الحصاد, بينما يحافظ قطع الأشجار الانتقائي على بنية الغابات وكربون التربة. يجمع التجديد الطبيعي المدعوم بين الحماية والحد الأدنى من التدخل لتسريع عملية تعافي الغابات, في كثير من الأحيان بتكلفة أقل من إعادة الزرع النشط. تعمل النظم الرعوية الحرجية على دمج الأشجار مع الإنتاج الحيواني, تخزين 20-50% المزيد من الكربون من المراعي الخالية من الأشجار. وتبين هذه الأساليب أن إدارة الغابات على النحو الأمثل للكربون لا تحتاج إلى استبعاد الاستخدام الاقتصادي, بل يتطلب المزيد من التطور, الممارسات المستنيرة بيئيا.
مبادرات إعادة التشجير والتشجير
اكتسبت مبادرات زراعة الأشجار على نطاق واسع أهمية كبيرة باعتبارها استراتيجيات للتخفيف من آثار تغير المناخ, مع التزامات لاستعادة 350 مليون هكتار من الغابات 2030 من خلال مبادرات مثل تحدي بون. لكن, تتطلب إعادة التشجير الناجحة دراسة متأنية لاختيار الأنواع, ملاءمة الموقع, والإدارة على المدى الطويل. عادة ما يتم تخزين مزارع الزراعة الأحادية 40-60% أقل من الكربون مقارنة بالغابات الطبيعية وتوفر منافع مشتركة أقل للتنوع البيولوجي. إن الاستعادة البيئية التي تركز على الأنواع المحلية وعمليات التجديد الطبيعي تؤدي عمومًا إلى نتائج متفوقة في مجال الكربون والتنوع البيولوجي. ال “الشجرة الصحيحة, المكان الصحيح” لقد اكتسب المبدأ قوة جذب, إدراك أن التشجير غير المناسب يمكن أن يقلل من البياض, استنزاف الموارد المائية, أو الإضرار بالنظم البيئية المحلية.
أطر السياسات والأدوات الاقتصادية
ويتطلب الحفاظ الفعال على الكربون في الغابات بيئات سياسية داعمة وآليات اقتصادية تعترف بقيمة الغابات القائمة. خفض الانبعاثات الناجمة عن إزالة الغابات وتدهورها + (الحد من الانبعاثات الناجمة عن إزالة الغابات وتدهورها) يمثل الإطار الدولي الأبرز, تقديم حوافز مالية للحفاظ على الغابات في البلدان النامية. تمكن أسواق الكربون أصحاب الغابات من توليد إيرادات من عزل الكربون, مع تداول أسواق الكربون الطوعية 300 مليون طن متري من مكافئ ثاني أكسيد الكربون 2021. يجب أن تثبت مشاريع تعويض الكربون في الغابات الإضافة, الدوام, ومنع التسرب لضمان السلامة البيئية. توفر النهج القضائية التي تعمل على مستوى الولاية أو المستوى الوطني مزايا مقارنة بالنهج القائمة على المشاريع من خلال معالجة دوافع إزالة الغابات بشكل أكثر شمولاً والحد من مخاطر التسرب.
الابتكارات التكنولوجية في رصد الكربون في الغابات
تُحدث التقنيات المتقدمة ثورة في قياس الكربون في الغابات, إعداد التقارير, والتحقق (MRV). الاستشعار عن بعد بواسطة الأقمار الصناعية, وخاصة تقنيات LiDAR والرادار, يتيح تقديرًا دقيقًا للكتلة الحيوية الموجودة فوق سطح الأرض عبر مناطق واسعة. التحقيق في ديناميكيات النظام البيئي العالمي (جيدي) أداة على متن محطة الفضاء الدولية توفر ملاحظات ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لبنية الغابات, تحسين تقييمات مخزون الكربون بشكل كبير. تقوم خوارزميات التعلم الآلي بتحليل صور الأقمار الصناعية للكشف عن إزالة الغابات في الوقت الفعلي تقريبًا, تمكين الاستجابة السريعة. يؤدي هذا التقدم التكنولوجي إلى تقليل تكاليف المراقبة وزيادة الشفافية, معالجة العوائق الحاسمة أمام إدارة الكربون في الغابات والمشاركة في سوق الكربون.
خاتمة: دمج حماية الغابات في استراتيجية المناخ
يمثل عزل الكربون في الغابات قوة, ثبت, والحل المناخي الفعال من حيث التكلفة الذي يمكن أن يحقق ما يقرب من ثلث تخفيضات الانبعاثات التي يحتاجها العالم 2030 للحفاظ على مسار مناخي قابل للحياة. لكن, ويتطلب تحقيق هذه الإمكانية الالتزام المستمر بحماية الغابات, تحسين الإدارة, والترميم على نطاق واسع. يعتمد النجاح على دمج الاستراتيجيات القائمة على الغابات مع إزالة الكربون من أنظمة الطاقة وتحويل الممارسات الزراعية. مع اكتساب حلول المناخ الطبيعي الاعتراف, ويجب ألا يقتصر تقييم الغابات على كونها مصادر للأخشاب أو عقبات أمام التنمية, ولكن كبنية تحتية أساسية لاستقرار المناخ, الحفاظ على التنوع البيولوجي, ورفاهية الإنسان. يشكل الحفاظ على مصارف الكربون في الغابات وتعزيزها ضرورة بيئية واستراتيجية مناخية عملية تتطلب التنفيذ الفوري على نطاق عالمي.
الأسئلة المتداولة
ما هي كمية الكربون التي يمكن لشجرة واحدة عزلها؟?
عادة ما تكون الشجرة المعتدلة الناضجة عازلة 10-40 كيلوغرام من الكربون سنوياً, يعادل 35-150 كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون. على مدار عمرها, قد تتراكم شجرة واحدة 1-5 طن متري من الكربون, اعتمادا على الأنواع, ظروف النمو, وعمر.
هل تقوم الغابات الأصغر سنا أو الأكبر سنا بعزل المزيد من الكربون؟?
تظهر الغابات الأصغر سنًا عمومًا معدلات عزل سنوية أعلى لأنها تتراكم الكتلة الحيوية بسرعة, في حين تحتوي الغابات القديمة على مخزونات أكبر من الكربون. تستمر الغابات الناضجة في عزل الكربون, في المقام الأول في التربة والحطام الخشبي الخشن, تحدي فكرة أن الغابات القديمة محايدة للكربون.
كيف يمكن مقارنة عزل الكربون في الغابات بالحلول التكنولوجية مثل الالتقاط المباشر للهواء؟?
احتجاز الكربون في الغابات أمر مكلف حاليًا $10-50 لكل طن متري من ثاني أكسيد الكربون, أقل بكثير من التقاط الهواء المباشر ($100-600 للطن الواحد). توفر الغابات منافع مشتركة بما في ذلك موائل التنوع البيولوجي, تنظيم المياه, والحفاظ على التربة التي لا يمكن للأساليب التكنولوجية تكرارها.
هل يمكن للغابات المزروعة أن تضاهي الغابات الطبيعية في تخزين الكربون?
عادة ما يتم تخزين مزارع الزراعة الأحادية 40-60% أقل كربونًا من الغابات الطبيعية ذات العمر المماثل. تقترب مزارع الأنواع المحلية المتنوعة من مستويات الكربون في الغابات الطبيعية بمرور الوقت, ولكن قد يستغرق الأمر عقودًا إلى قرون لتطوير مخزون مكافئ من الكربون في التربة.
ما مدى ديمومة تخزين الكربون في الغابات؟?
يواجه تخزين الكربون في الغابات مخاطر تغير المناخ, حرائق, الآفات, وقرارات استخدام الأراضي في المستقبل. تتطلب الدوام حماية وإدارة مستمرة. قد يستمر الكربون الموجود في المنتجات الخشبية لعقود أو قرون, بينما يمكن أن يظل الكربون في التربة مستقرًا لآلاف السنين في ظل الظروف المناسبة.
ما هو الفرق بين التشجير وإعادة التحريج?
تؤدي إعادة التشجير إلى إنشاء غابات على الأراضي التي كانت تحتوي في السابق على غابات, في حين أن التشجير ينشئ غابات على أراض لم يتم تشجيرها في التاريخ الحديث (عادة 50+ سنين). وكلاهما يمكن أن يعزز عزل الكربون, ولكن إعادة التشجير توفر عموما فوائد أكبر للتنوع البيولوجي.
كيف يؤثر تغير المناخ على قدرة الغابات على عزل الكربون?
تختلف التأثيرات المناخية على المستوى الإقليمي: قد تواجه بعض الغابات “التسميد الكربوني” من ارتفاع ثاني أكسيد الكربون, بينما يواجه آخرون انخفاض النمو بسبب الجفاف, الإجهاد الحراري, أو القيود الغذائية. تشهد العديد من الغابات زيادة في معدل الوفيات بسبب الضغوطات المرتبطة بالمناخ, وربما تحويلها من بالوعات الكربون إلى مصادر.
ما هو الدور الذي تلعبه أراضي الخث الاستوائية في تخزين الكربون في الغابات؟?
تخزن غابات مستنقعات الخث الاستوائية كميات غير متناسبة من الكربون - تصل إلى 6,000 طن متري لكل هكتار - في المقام الأول في التربة المشبعة بالمياه. عندما استنزفت للزراعة, تصبح هذه النظم البيئية مصادر هامة للكربون, مع تجاوز انبعاثات الأراضي الخثية الإندونيسية في بعض الأحيان انبعاثات الوقود الأحفوري من العديد من الدول المتقدمة مجتمعة.