没有足够的树木来抵消二氧化碳排放 - 而且从来没有

一天早上在2009年，我坐在一辆冰淇淋的公共汽车上，在哥斯达黎加的山坡上蜿蜒蜿蜒，从柴油烟雾中闪烁着我的许多手提箱。它们含有成千上万的试管和样品瓶，牙刷，防水笔记本和两种衣服的变化。

我正在前往拉塞尔瓦生物站的路上，在那里我要花几个月的时间研究潮湿，低地雨林对越来越普遍的干旱的反应。在狭窄的高速公路的两侧，树木像水彩画一样进入纸上，给出了在云层中沐浴的无限原始森林的印象。

当我凝视着窗外的潮流，我想知道我是如何希望了解一个如此复杂的景观。我知道全世界的数千名研究人员正在努力解决同一问题，试图了解热带森林在迅速改变的世界中的命运。

我们的社会要求这么多这些脆弱的生态系统，可控制数百万人的淡水可用性，是地球陆地生物多样性的三分之二。我们越来越多地对这些森林提出了新的需求 - 为我们拯救我们引起的气候变化。

植物吸收大气中的CO 2，将其转化为叶子，木材和根。这次日常奇迹刺激了植物 - 特别快速地生长的热带树木 - 可以作为气候变化的自然制动，捕捉大部分由化石燃料燃烧发出的二氧化碳。世界各地，政府，公司和保护慈善机构已经承诺保护或植物大量的树木。

这个故事是对话洞察力和Apple新闻编辑之间的合作，Insights团队的洞察力团队产生长期的新闻，并与从事项目进行解决的不同背景的学者合作，以解决社会和科学挑战。

但事实是，抵消社会的碳排放量没有足够的树木 - 从来没有。我最近对可用的科学文献进行了审查，以评估多少碳森林可以自由地吸收。如果我们绝对最大化地球上所有土地的植被量可能会持有，我们将碳水化碳排放大约10年的温室气体排放量。之后，碳捕获可能没有进一步增加。

然而，我们物种的命运与森林的生存和他们包含的生物多样性有宽敞的联系。通过冲到数百万树木进行碳捕获，我们是否可以无意中损害森林属性，使他们对我们的福祉至关重要？为了回答这个问题，我们不需要考虑植物如何吸收二氧化碳，也需要如何为土地上的生态系统提供坚固的绿色基础。

植物在称为光合作用的过程中将CO 2气体转化为简单的糖。然后使用这些糖来构建植物的活体。如果捕获的碳最终在木头中最终，它可以从大气中锁定数十年。随着植物死亡，它们的组织经历衰减并掺入土壤中。

虽然该过程天然释放CO 2通过呼吸（或呼吸）的微生物呼吸（或呼吸），所述微生物的呼吸（或呼吸）分解死亡生物，植物碳的一些部分可以在地下仍然是几十年甚至几个世纪的地下。陆地植物和土壤在一起持有约2,500千年碳 - 比在大气中保持的约三倍。

因为植物（尤其是树木）是碳的绝佳天然仓库，所以有意义，增加世界各地的植物丰富可以吸取大气二氧化碳浓度。

植物需要四种基本成分来生长：光，CO 2，水和营养素（如氮和磷，具有植物肥料中存在的相同元素）。全球成千上万的科学家研究植物增长如何与这四种成分相比变化，以预测植被如何应对气候变化。

这是一个令人惊讶的具有挑战性的任务，因为人类通过加热全球，改变降雨模式，将大片森林切成小碎片并在他们不属于的外来物种引入外来物种，这是一个令人惊讶的挑战性的任务。土地上还有超过350,000种开花植物，每个人都以独特的方式响应环境挑战。

由于人类改变了地球的复杂方式，关于植物可以从大气吸收的精确碳的精确量有很多科学辩论。但研究人员与土地生态系统具有有限的占用碳的能力。

如果我们确保树木有足够的水饮用，森林将成长高，郁郁葱葱，营造着较小的光线的阴暗檐篷。如果我们在空气中增加CO 2的浓度，植物将热切地吸收它 - 直到它们不能再从土壤中提取足够的肥料来满足他们的需求。就像一个贝克一样制作蛋糕，在寿命的特定配方之后，植物需要特定比率的CO 2，氮和磷。

为了认识到这些基本限制，科学家们估计地球的土地生态系统可以持有足够的额外植被来吸收来自大气的40％至100兆缩略的碳。一旦实现了这种额外的增长（一个花费几十年的过程），就没有容量在土地上进行额外的碳储存。

但我们的社会目前正在以每年的碳的10兆缩略的碳含量倒入大气层中。自然过程将努力跟上全球经济产生的温室气体的洪水。例如，我计算出从墨尔本到纽约城的往返飞行中的单个乘客大致两倍的碳（1600 kg c），直径的橡树树半米中包含的碳（1600 kg c）。

尽管所有这些良好的植物增长都良好的身体限制，但增加了增加植被覆盖的大规模努力，以减轻气候急救 - A所谓的“基于自然”气候解决方案。绝大多数这些努力专注于保护或扩大森林，因为树木含有比灌木或草更多次的生物量，因此代表碳捕获潜力。

然而，土地生态系统的碳捕获的根本误解可能具有破坏性后果，导致生物多样性损失和二氧化碳浓度的增加。这似乎是一种悖论 - 如何种植树木对环境产生负面影响？

答案位于自然生态系统中碳捕获的微妙复杂性。为避免环境损害，我们必须避免建立他们自然不属于的森林，避免“不断的激励措施”，以削减现有的森林以促进新的树木，并考虑今天种植的幼苗如何在未来几十年中出租。

在进行任何扩张森林栖息地之前，我们必须确保树木在正确的位置种植，因为并非所有的土地生态系统都可以或应该支持树木。种植树木在通常由其他类型的植被主导的生态系统中往往不能导致长期碳封存。

一个特别是说明性的例子来自苏格兰泥炭泥 - 大量的土地，低洼的植被（大多数苔藓和草）在不断潮湿，潮湿的地面上增长。因为酸性和涝渍土壤中的分解非常慢，所以死亡植物在很长的时间内积聚，产生泥炭。这不仅仅是保留的植被：泥炭沼泽也让人致辞所谓的“沼泽尸体” - 在千禧年之前的男女几乎完整的遗骸。事实上，英国泥炭地含有比在国家森林中的碳更多更多的碳。

但在20世纪后期，一些苏格兰沼泽地被抛弃了树木种植。干燥土壤允许树幼苗建立，也造成泥炭腐烂加速。生态学家Nina Friggens和Exeter大学的同事估计，干燥泥炭的分解比生长树木释放出更多的碳。显然，泥炭地可以在留给自己的设备时最佳保障气候。

草原和大草原也是如此，火灾是景观的自然部分，并且经常燃烧种植的树木，在他们不属于。这一原则也适用于北极苔藓，冬季雪地覆盖着本地植被，反射光线和热量回到空间。这些领域种植高大，黑叶树木可以增加热能吸收，导致局部变暖。

但即使在森林栖息地种植树木也会导致消极的环境结果。从碳封存和生物多样性的角度来看，所有森林都不是平等的 - 自然所建立的森林含有更多种类的植物和动物，而不是种植园森林。他们也经常持有更多的碳。但旨在促进树木种植的政策可能无意地激励森林砍伐落实丰富的自然栖息地。

最近的一个高调榜样涉及墨西哥政府的Sembrando Vida计划，该计划为种植树木的土地所有者提供直接付款。问题？许多农村土地所有者削减了成熟的旧森林到植物幼苗。这一决定虽然从经济观点来看，但导致数千公顷的成熟森林造成了数千公顷。

该示例展示了作为碳吸收机的树木狭窄的焦点的风险。许多良好的含义组织寻求种植成长最快的树木，因为这意味着从大气层中的CO 2“绘图”的更高速度。

然而，从气候观点来看，事实不是树木可以生长的速度，但它在成熟度下含有多少碳，碳在生态系统中持续了多长时间。作为森林时代，它达到了生态学家称之为“稳定状态” - 这是每年由树木吸收的碳量通过植物本身的呼吸和数万亿的分解微生物释放的二氧化碳完全平衡。

这种现象导致了旧森林对气候缓解不用的错误感知，因为它们不再迅速增长并汇集额外的二氧化碳。对问题的误导“解决方案”是优先考虑在已经建立的森林保护之前种植的树木。这类似于排出浴缸，使得水龙头可以打开完全爆炸：从水龙头的水流大于之前 - 但是浴缸的总容量没有变化。成熟的森林就像是含碳的浴缸。它们对大型但有限的碳产生了重要的贡献，可以锁定在土地上，并且扰乱它们几乎没有获得。

如何每隔十几年减少快速生长森林并被重新植入的情况，用摘录的木材用于其他气候战斗目的？如果收获的木材可以是一家非常好的碳商店，如果它最终留在长寿的产品（如房屋或其他建筑物），以这种方式使用令人惊讶的小木材。

同样，如果这减少了化石燃料的总消耗，那么燃烧的木材可能会产生积极的气候影响。但森林管理为生物燃料种植园，对生物多样性的保护提供了很少的方式，以及一些研究首先提出了生物燃料对气候的好处。

土地生态系统中碳捕获的科学估计取决于这些系统如何应对他们将在未来几十年中面临的挑战。地球上的所有森林 - 即使是最原始的 - 也容易受到变暖，降雨变化，越来越严厉的野火和污染物，漂移通过地球的大气电流。

然而，其中一些污染物含有许多氮气（植物肥料），这可能会使全球森林成为增长增长。通过生产大量的农药和燃烧的化石燃料，人类已经大量增加了植物使用的“反应性”氮气量。将一些氮气溶解在雨水中并到达森林地板，可以刺激某些地区的树木生长。

作为一名年轻的研究员清新的研究生院，我想知道一种被称为季节性干燥热带森林的类型的水平生态系统，可能对这种效果特别敏感。只有一种方法可以找到：我需要施肥整个森林。

与我的博士后顾问，生态学家詹妮弗力量以及专家植物学家DanielPérezAvilez致力于森林的一个区域，大约是两个足球场，并将其分成16个地块，随机分配给不同的肥料治疗。在接下来的三年（2015-2017）中，该地块成为地球上最集中研究的森林碎片之一。我们测量了每个单独的树干的生长，具有名为树枝状仪的专业手工制造仪器。

我们使用篮子捕捉从树上落下的死叶并在地面上安装网袋，以追踪根的生长，这是痛苦地洗掉土壤并称重。实验中最具挑战性的方面是应用肥料本身，每年三次持续。穿着雨衣和护目镜以保护我们的皮肤抵抗腐蚀性化学品，我们将背部安装的喷雾器拖入致密的森林中，确保化学品均匀地施加到森林地板上，同时我们在我们的橡皮涂层下出汗。

不幸的是，我们的装备没有提供任何针对愤怒的黄蜂的保护，其巢常被隐藏在悬垂的分支中。但是，我们的努力是值得的。三年后，我们可以计算每个情节中产生的所有叶子，木材和根，并评估在研究期间捕获的碳。我们发现，森林中大多数树木没有受益于肥料 - 相反，增长与给定年份的降雨量强烈贴合。

这表明只要干旱继续加剧，氮污染不会增加这些森林的树木生长。为了使其他森林类型（湿润或干燥器，更年轻，更旧，温暖或较冷）对此进行相同的预测，需要重复这些研究，并通过几十年来通过类似实验制定的知识库。然而研究人员在争夺时间。像这样的实验缓慢，艰苦的工作，有时候会破坏的工作和人类更快地改变了地球的面貌，比科学界可以回应。

支持自然生态系统是战略阿森纳的重要工具，我们将需要打击气候变化。但是土地生态系统永远无法吸收化石燃料燃烧释放的碳的数量。通过树种植计划而不是被抑制为虚假自满，而是需要在他们的来源中切断排放，并搜索额外的策略以消除已经积累在大气中的碳。

这是否意味着目前的保护和扩大森林的运动是一个糟糕的想法？强调没有。自然栖息地，特别是森林的保护和扩张绝对至关重要，以确保我们的星球的健康状况至关重要。温带温带和热带地区的森林在土地上每十种种类中的八种含有八种，但它们正在增加威胁。我们星球的居民居住的居住土地近一半致力于农业，森林清除农田或牧场正在继续安培。

与此同时，气候变化引起的大气混乱正在加剧野火，干旱恶化，系统地加热行星，对他们支持的森林和野生动物造成升级的威胁。这对我们的物种意味着什么？研究人员再次又一次地证明了生物多样性和所谓的“生态系统服务”之间的强烈联系 - 自然世界向人性提供的众多好处。

碳捕获只是一个不可估量的长名单中的一个生态系统服务。生物多样性生态系统提供了一种令人眼花缭乱的药物活性化合物，激发了新药的创造。他们以途径直接（想起蛋白质的主要来源是野生鱼类的数百万的人）和间接的方式提供粮食安全（例如，大部分作物被野生动物授粉）。

自然生态系统和数百万种居住的物种仍然激发了彻底改变人类社会的技术发展。例如，服用聚合酶链式反应（“PCR”），允许犯罪实验室捕获犯罪分子和当地药房以提供Covid测试。仅仅是可能的，因为只有由生活在温泉中的卑微细菌合成的特殊蛋白质。

作为生态学家，我担心森林在气候缓解中的作用的简单性观点将无意中导致他们的下降。许多树种植努力关注种植的树苗数量或它们的初始增长率 - 这两者都是森林终极碳储存能力的差，甚至较差的生物多样性指标。更重要的是，将自然生态系统视为“气候解决方案”，给出了误导性的印象，即森林可以像无限的吸收拖把一样清除越来越多的人类造成的二氧化碳排放量。

幸运的是，许多致力于森林扩张的大型组织正在将生态系统健康和生物多样性纳入其成功的指标。一年多一点，我在墨西哥的尤卡坦半岛参观了一项巨大的重新造林实验，由行星厂操作 - 世界上最大的树木种植组织之一。在实现大规模生态系统恢复中固有的挑战后，植物的行星已经开始了一系列实验，以了解森林发展早期的不同干预措施可能会改善树生存率。

但那并非全部。该网站的研究人员由科学李兰威登主任领导，将研究这些同样的做法如何通过为森林发育而生长的种子的理想环境来跳跃 - 开始恢复原生生物多样性。这些实验也将有助于土地管理人员决定种植树木何时以及何时何地何地何地益于生态系统，并且在森林再生可能自然发生的地方。

将森林视为生物多样性的水库，而不是简单地储存碳，使决策使得并可能需要在政策中转变。我全都意识到了这些挑战。我花了整个成年生活，研究和思考碳循环，我有时候看不到树木的森林。几年前一天早上，我坐在哥斯达黎加的雨林地板上测量来自土壤的二氧化碳排放量 - 相对较快的密集和孤独的过程。

当我等待测量完成时，我发现了一个草莓毒镖青蛙 - 一个小巧，宝石 - 明亮的动物的大小我的拇指 - 跳起到附近树的树干。兴趣，我看着她在悬崖植物的叶子中持有的小水池的进展，其中一些蝌蚪懒散。一旦青蛙达到这个微型水族馆，微小的蝌蚪（她的孩子，原样）兴奋地振动，而他们的母亲沉积了未受精卵，为他们吃饭。当我后来学到时，这个物种的青蛙（Oophaga Pumilio）仍然非常勤奋地照顾他们的后代，母亲的长途旅程每天都会重复，直到蝌蚪发展

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