8 دقیقه
پس‌روی یک مرز سیاره‌ای
فعالیت‌های انسانی بخش بزرگی از سطح خشکی زمین را فراتر از حدود محلی تعریف‌شده برای چیزی که پژوهشگران اکنون «یکپارچگی عملکردی زیستکره» می‌نامند برده است. تیمی چندملیتی به رهبری مؤسسه پوتسدام برای پژوهش تأثیرات اقلیمی (PIK)، با همکاری دانشگاه BOKU وین، مرز سیاره‌ای این عملکرد را با جزئیات مکانی و تاریخی دقیق ترسیم کردند. مقاله منتشرشده در نشریه One Earth نتیجه می‌گیرد که حدود ۶۰٪ از سطح خشکی جهانی اکنون خارج از فضای عملیاتی امن تعریف‌شده محلی قرار دارد و ۳۸٪ در وضعیت پرخطر است. این تغییرات بازتاب قرنها تغییر کاربری زمین است که به‌ویژه در اروپا، آسیا و آمریکای شمالی شدت یافته است.
جوامع انسانی برای غذا، الیاف، سوخت و همچنین اهداف رو به گسترش استفاده از بیوماس برای کاهش تغییرات اقلیمی به زیستکره وابسته‌اند. اما همین تقاضا—کشاورزی، جنگلداری، برداشت باقیمانده‌ها و گسترش انرژی زیست‌توده‌ای—توان گیاهان را برای حفظ چرخههای کربن، آب و نیتروژن که زیربنای ثبات اکوسیستمها هستند، کاهش میدهد.
یکپارچگی عملکردی زیستکره چیست و چرا اهمیت دارد
یکپارچگی عملکردی زیستکره توانایی پوشش گیاهی و اکوسیستمهای همراه آن را برای جذب و اختصاص دوباره انرژی حاصل از فتوسنتز توصیف می‌کند تا جریانهای مادی—کربن، آب و نیتروژن—که فرایندهای سامانهٔ زمین را پایدار می‌سازند، حفظ شوند. این مفهوم یکی از عناصر اصلی چارچوب حدود سیاره‌ای است. وقتی پوشش گیاهی و ساختار سالم اکوسیستم دیگر قادر به نگهداری این جریانها نیستند، اکوسیستمها آسیب‌پذیرتر می‌شوند: کربن‌جوی‌ها تضعیف می‌شوند، توازن آب تغییر می‌یابد، چرخههای مواد مغذی مختل می‌گردد و تنوع زیستی کاهش می‌یابد.
به‌روزرسانی ۲۰۲۳ چارچوب حدود سیاره‌ای جریانهای انرژی هدایت‌شده توسط فتوسنتز را به‌عنوان محور ثبات سیاره‌ای برجسته کرد. مطالعهٔ جدید به سرپرستی PIK آن بینش را بهصورت عملیاتی درمی‌آورد و دو شاخص مکمل را در طول فضا و زمان اندازه‌گیری می‌کند: سهم تولید زیست‌تودهٔ طبیعی که توسط انسان‌ها تصاحب شده است (از طریق برداشت، چوب‌بری، باقیمانده‌ها و تغییر کاربری زمین) و یک شاخص جداگانهٔ ریسک بی‌ثباتی اکوسیستم که تغییرات ساختاری پوشش گیاهی و عدم‌تعادل در چرخههای آب، کربن و نیتروژن را پی‌گیری می‌کند.
روش‌ها: مدلسازی با رزولوشن بالا و بازهٔ زمانی بلند
تیم از مدل جهانی زیستکره LPJmL برای شبیه‌سازی روزانهٔ جریانهای آب، کربن و نیتروژن در سراسر جهان با رزولوشن مکانی تقریباً نیم‌درجه استفاده کرد. LPJmL اقلیم، پوشش زمین و داده‌های استفادهٔ انسانی از زمین را یکپارچه می‌کند تا شرایط سالانه را از ۱۶۰۰ تا زمان حاضر بازسازی کند. با ترکیب تولید فتوسنتزی مدل‌شده با الگوهای تاریخی برداشت و تغییر کاربری و مقایسهٔ خروجی‌ها با آستانه‌های بوم‌شناختی شناخته‌شده در ادبیات علمی، پژوهشگران هر سلول شبکه را به یکی از سه وضعیت اختصاص دادند: فضای عملیاتی امن، منطقهٔ افزایش ریسک یا منطقهٔ پرخطر.
دو شاخص، یک تصویر از فشار
- تصاحب تولید زیست‌توده توسط انسان: این معیار سهمی از تولید طبیعی پوشش گیاهی را که به‌سمت مصارف انسانی هدایت می‌شود یا از طریق کشت و تراکم سطح از دست می‌رود، اندازه‌گیری می‌کند. سهم‌های بزرگ‌تر به‌معنای باقی‌ماندن انرژی اکولوژیک کمتر برای حفظ فرایندهای بومی است.
- خطر بی‌ثباتی اکوسیستم: یک شاخص چندمتغیره که تغییرات ساختاری پوشش گیاهی و عدم‌تعادل‌های سیستمی در چرخههای آب، کربن و نیتروژن را ثبت می‌کند—نشانه‌های اولیه‌ای که نشان میدهد اکوسیستمها به نقاط آستانه نزدیک می‌شوند.
ترکیب این دو شاخص نقشه‌ای مکانی و صریح از جایی که حدود عملکردی زیستکره عبور شده و جاهایی که ریسک‌ها در حال افزایش‌اند تولید می‌کند.
مسیر تاریخی و الگوهای منطقه‌ای
اجرای مدل‌ها نشان میدهد که نخستین نقض‌های قابل‌توجه حدود محلی زیستکره از حوالی سال ۱۶۰۰ در عرض‌های میانی آغاز شد. تا سال ۱۹۰۰، حدود ۳۷٪ از زمین‌ها خارج از حدود امن محلی بودند و ۱۴٪ در وضعیت پرخطر بودند. این نسبت‌ها از آن زمان تاکنون به‌ترتیب به ۶۰٪ و ۳۸٪ افزایش یافته‌اند. این خط زمانی نشان میدهد که استفادهٔ فشرده از زمین و تغییرات اکوسیستم پیش از دوره‌ای بوده که گرمایش انسان‌ساخت اقلیم به استرس اصلی سیاره‌ای تبدیل شد؛ تغییر کاربری زمین مدت‌ها است که ثبات سامانهٔ زمین را بازساخته است.
از نظر مکانی، بیشترین گذر از حدود در مناطقی رخ میدهد که تاریخچهٔ طولانی کشاورزی فشرده و تغییر کاربری زمین دارند—اروپا، بخش‌های بزرگی از آسیا و بخش‌های گسترده‌ای از آمریکای شمالی. مناطق گرمسیری نیز فشار فزاینده‌ای را نشان می‌دهند، جایی که گسترش اراضی زراعی، مراتع و مزارع کاشت، تولید بومی و یکپارچگی اکوسیستم را کاهش داده است.
پیامدها برای سیاست اقلیمی، راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت و انرژی زیستی
این مطالعه یک مصالحهٔ بحرانی را تأکید می‌کند: پیشنهادهایی برای افزایش مقیاس بیوماس برای انرژی یا حذف کربن (برای مثال، انرژی زیستی با جذب و ذخیره‌سازی کربن—BECCS) ریسکِ تخریب بیشتر عملکردهای زیستکرهای را که به تنظیم اقلیم کمک میکنند، در پی دارند اگر بهصورت مونوکالچرهای وسیع اجرا شوند یا به جذب‌های کربن طبیعی باقیمانده آسیب بزنند. همان‌طور که یوهان روکستروم، مدیر PIK و یکی از نویسندگان، استدلال می‌کند، سیاست‌گذاران باید حفاظت از زیستکره و اقدام اقلیمی را به‌عنوان یک چالش یکپارچه در نظر بگیرند. بازسازی و حفاظت از پوشش گیاهی طبیعی، کاهش تقاضای بیش از حد برای زیست‌توده و اولویتبخشی به شیوه‌های کاربری زمین که جریانهای انرژی فتوسنتزی را حفظ یا تقویت میکنند، اساسی است.
فناوری‌ها و سیاست‌هایی که میتوانند فشار بر زیستکره را کاهش دهند شامل کشاورزی احیایی، کشاورزی جنگل‌پوش (آگروفارستری)، افزایش کارایی برداشت، توقف تغییر کاربری اکوسیستمهای بومی و اولویتبخشی به راهبردهای اقلیمی کم‌بیوماس در صورت امکان هستند. مدل‌های دقیق با رزولوشن بالا مانند LPJmL و پیشرفت‌های سنجش از دور ماهواره‌ای برای شناسایی نقاط داغ ریسک و ردیابی پیشرفت در طول زمان حیاتی‌اند.
دیدگاه تخصصی
دکتر مایا چِن، بوم‌شناس خشکی و استادیار وابسته در مؤسسهٔ تغییرات زیست‌محیطی جهانی، اظهار می‌کند: "این مطالعه قاطع است زیرا استفادهٔ انسانی از بیوماس را مستقیماً به از دست رفتن قدرت تنظیم‌کنندگی زیستکره پیوند میدهد. اندازه‌گیری CO2 به‌تنهایی کافی نیست؛ باید جریانهای انرژی که اکوسیستمها را تغذیه میکنند اندازه‌گیری شوند. پیام برای تصمیم‌گیران روشن است: گسترش بی‌رویه بیوماس بدون معیارهای سختگیرانه برای تنوع زیستی، سلامت خاک و توازن آب ممکن است به‌جای حمایت از جذب کربن و تاب‌آوری، آنها را تضعیف کند."
دکتر چن می‌افزاید که گام‌های قابل‌اجرا شامل هدفگیری زمینهای بسیار تخریبشده و حاشیه‌ای برای احیا، سرمایه‌گذاری در نظام‌های غذایی پایدار با عملکرد بالا برای کاهش تقاضای زمین و اجرای پروژه‌های کاهش کربن مثبت برای طبیعت است که از اکوسیستمهای غنی از کربن موجود حفاظت کنند.
زمینۀ علمی و سیاستی گسترده‌تر
مطالعهٔ PIK بر پیشرفت‌های چندرشته‌ای در علوم سامانهٔ زمین و پژوهش‌های حدود سیاره‌ای بنا شده است. این کار مکمل ارزیابی‌های سنجش از دور تغییر پوشش زمین، مطالعات تجربی عملکرد اکوسیستم و تحلیل‌های سیاستی گزینه‌های کاهش مبتنی بر زمین است. با ارائهٔ نقشه‌ای جهانی و سالانه از یکپارچگی عملکردی زیستکره از سال ۱۶۰۰، این پژوهش یک زمینهٔ تاریخی فراهم می‌آورد که میتواند در ارزیابی اهداف بازسازی و هدایت مذاکرات بین‌المللی اقلیم مفید باشد.
برای سیاست بین‌المللی اقلیم و تنوع زیستی، نتیجهٔ کلیدی این است که حفظ یا بازسازی یکپارچگی عملکردی زیستکره اثرات کاهش اقلیم را افزایش میدهد: اکوسیستمهای سالم کربن را نگه می‌دارند، چرخههای هیدرولوژیک را تنظیم میکنند و شدت‌های اقلیمی را تعدیل میکنند. در مقابل، استخراج بیش از حد انرژی فتوسنتزی و تغییر کاربری گستردهٔ زمین گزینه‌های بشریت برای تثبیت اقلیم را محدود خواهد کرد.
نتیجه‌گیری
تحلیل جدید از PIK و همکاران نشان میدهد که بیشتر سطح خشکی زمین دیگر در چارچوب حدود ایمن زیستکره در سطح محلی عمل نمی‌کند: ۶۰٪ خارج از منطقهٔ امن و ۳۸٪ در خطر بالا قرار دارد. محرک‌ها دیرپا هستند—عمدتاً کشاورزی و سایر اشکال تصاحب زیست‌توده—و پیامدها دامنه‌ای شامل تاب‌آوری اقلیمی، تنوع زیستی و رفاه انسانی دارند. بازسازی جریانهای انرژی هدایت‌شده توسط فتوسنتز و حفاظت از جاذبهای کربن طبیعی باقیمانده باید به‌عنوان ارکان مرکزی سیاست مؤثر اقلیمی در نظر گرفته شوند. ترکیب مدلسازی زیستکره با رزولوشن بالا، حکمرانی قوی‌تر بر کاربری زمین و سرمایه‌گذاری‌های مثبت برای طبیعت، مسیرهایی را برای کاهش ریسک و بازیابی فضای عملیاتی امن برای مردم و سیاره فراهم می‌آورد. نقشهٔ یکپارچگی عملکردی زیستکره که این مطالعه تولید کرده است، ابزار تشخیصی و هشداری است دربارهٔ میزان وابستگی رفاه انسانی به سلامت سیارهٔ زنده.
منبع: sciencedaily
.avif)
نظرات