Takich warunków na Ziemi nie było od 10 mln lat. Nastała nowa era

Amazonia od lat postrzegana jest jako jeden z kluczowych pochłaniaczy dwutlenku węgla, ale jej stan szybko się pogarsza. W najnowszym badaniu kierowanym przez zespół Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley naukowcy opisują wyłanianie się nowego typu klimatu, który nazwali hipertropikami. Jest znacznie gorętszy i bardziej suchy niż dotychczasowy. Jak podkreśla autor pracy Jeff Chambers, "znajduje się poza granicą tego, co uważamy obecnie za las tropikalny".

Według projekcji, jeśli emisje gazów cieplarnianych pozostaną wysokie, do r. 2100 eksremalnie suche i gorące warunki mogą panować nawet 150 dni w roku. Oznacza to radykalną zmianę w funkcjonowaniu największego lasu deszczowego świata. Już teraz wiadomo, że po silnych suszach rośnie stężenie CO₂ w atmosferze, Badacze wskazują, że stres termiczny i wodny zwiększa roczną śmiertelność drzew o 55 proc.

Przez trzy dekady zespół monitorował las w pobliżu Manaus, korzystając m.in. z dwóch wież pomiarowych i czujników umieszczonych w pniach drzew. Z danych wynika, że szczególnie szybko umierają gatunki rosnące najszybciej i mające stosunkowo lekkie drewno. "Wykazaliśmy, że drzewa szybkorosnące, o niskiej gęstości drewna, były bardziej podatne, ginęły w większej liczbie niż drzewa o dużej gęstości drewna" - mówi Chambers. To zła wiadomość dla wtórnych, odrastających fragmentów lasu, gdzie takich gatunków jest więcej.

Zespół z Berkeley po raz pierwszy dokładnie określił fizjologiczny próg, po którego przekroczeniu drzewa zaczynają tracić zdolność utrzymania obiegu wody. Hipertropikalne epizody pojawiają się, gdy objętościowa wilgotność gleby spada do około jednej trzeciej. Gdy wody jest mniej, liście zamykają aparaty szparkowe, by ograniczyć transpirację. Wówczas roślina przestaje pobierać dwutlenek węgla i zaczyna głodować.

Drugim mechanizmem jest hydrauliczne załamanie. Zbyt sucha i gorąca atmosfera sprzyja powstawaniu pęcherzyków powietrza w naczyniach przewodzących. Chambers wyjaśnia, że zwykle rośliny "są całkiem dobre w odizolowywaniu problemu i po prostu mówią: jestem gotów poświęcić tę gałąź. Ale jeśli pęcherzyków jest wystarczająco dużo, drzewo po prostu umiera".

Skutki są długotrwałe. Z trzydziestoletnich danych wynika, że wzrost śmiertelności pojawia się w roku następującym po ekstremalnej suszy. To także moment, w którym silniej cierpią drzewa młode, rosnące po wcześniejszym wyrębie. W efekcie ekosystem może tracić zdolność regeneracji w takim tempie, jakie narzuca mu globalne ocieplenie.

Analizy modeli klimatycznych pokazują, że do końca stulecia duże obszary Amazonii mogą przesunąć się do strefy temperatur wyższych niż 99. percentyl historycznego klimatu tropikalnego. Oznacza to powrót do warunków, które ostatnio panowały od 10 do 40 mln lat temu, gdy Ziemia była znacznie gorętsza. Hypertropiki to nie tylko wyższe temperatury, lecz także dłuższe i dotkliwsze susze, pojawiające się już nie tylko w porze suchej, lecz również w miesiącach uznawanych dotąd za najbardziej mokre.

Chambers ostrzega, że podwyższona śmiertelność roślin nie ograniczy się do samej Amazonii. Podobne tendencje mogą dotknąć lasów deszczowych Afryki Zachodniej i południowo-wschodniej Azji. W ujęciu całego globu oznacza to poważne ograniczenie naturalnego pochłaniania dwutlenku węgla, a tym samym jeszcze szybszy wzrost jego koncentracji w atmosferze. Tropikalne lasy na całym świecie pochłaniają dziś więcej emisji pochodzących z działalności człowieka niż jakikolwiek inny biom.

Choć roczna śmiertelność drzew wynosi niewiele ponad 1 proc., dodatkowe 0,55 proc. kumuluje się z roku na rok i potęguje efekt degradacji. Badacze podkreślają, że obecne epizody gorących susz są zwiastunami przyszłych warunków i oferują unikalną szansę zrozumienia, jak zachowa się las deszczowy w świecie cieplejszym o kolejne stopnie.

Wnioski z pracy są jednoznaczne: przyszłość Amazonii zależy od tempa redukcji emisji. "Wszystko zależy od tego, co zrobimy" - mówi Chambers. "To od nas zależy, w jakim stopniu rzeczywiście stworzymy klimat hipertropikalny. Jeśli będziemy emitować gazy cieplarniane, ile tylko chcemy, bez żadnej kontroli, stworzymy go szybciej".

Badacze podkreślają też znaczenie długoterminowego monitoringu. Sieć wież pomiarowych i czujników w Amazonii, budowana od lat 90., umożliwia śledzenie pełnego cyklu wodnego i węglowego, a także obserwowanie, jak drzewa radzą sobie w skrajnych warunkach. To jedno z nielicznych miejsc na Ziemi, gdzie tak dokładna infrastruktura działa przez ponad trzy dekady.

Nowe wyniki wpisują się w dłuższą historię badań zespołu Chambersa nad "pamięcią" amazońskiego lasu. Już jego najwcześniejsze analizy pokazały, że przeciętny wiek drzewa o średnicy 10 centymetrów to około 180 lat, a niektóre osobniki w badanych płatach mają ponad 1000 lat. Oznacza to, że Amazonia działa jak niezwykle długoterminowy magazyn węgla, którego stabilność była dotąd oparta na powolnej rotacji drzew i relatywnie przewidywalnym klimacie.

Eksperyment BIONTE, prowadzony w lasach na północ od Manaus, pozwolił też zajrzeć w przyszłość obszarów już przekształconych przez człowieka. Część z nich była w przeszłości selektywnie wycinana, co sprzyjało pojawieniu się gatunków szybkorosnących o lekkim drewnie. Z nowych analiz wynika, że takie wtórne lasy mogą w warunkach hipertropików tracić drzewa szybciej niż dojrzałe fragmenty. Autorzy pracy odwołują się jednocześnie do wcześniejszych badań, które wskazywały na duży potencjał wtórnych lasów Ameryki Łacińskiej do pochłaniania węgla, ale tylko pod warunkiem, że nie są stale osłabiane przez suszę, ogień i fragmentację.

W cytowanych w artykule pracach pojawia się też ostrzeżenie, że długotrwała degradacja lasu może przewyższyć skutki samego wylesiania, jeśli wycinka, pożary i gorące susze będą wciąż powracać. Hipertropiki mogą ten proces przyspieszyć, zmniejszając margines bezpieczeństwa dla starodrzewów i ograniczając zdolność odnowy młodych drzew. W praktyce oznacza to, że polityka klimatyczna nie może ograniczać się do zatrzymania deforestacji, lecz musi brać pod uwagę także ochronę jakości istniejących lasów i ich wrażliwość na ekstremalne susze.