Univerzita Karlova v Praze Úloha lesů v globálním cyklu uhlíku a v globálních klimatických změnách JANA ALBRECHTOVÁ Univerzita Karlova v Praze Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Atmosférický uhlík a teplota na Zemi Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Záznamy CO2 a teploty z analýzy ledových vrtů v Antarktickém ledu Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Oxid uhličitý je hlavní skleníkový plyn Skleníkový efekt http://www.greenpeace.org/international/photosvideos/photos/greenhouse_effect Oxid uhličitý je hlavní skleníkový plyn Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Oxid uhličitý a teplota Země 2007 380 ppm Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Oxid uhličitý a teplota Země 2050 550 ppm Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Oxid uhličitý a teplota Země Pokud nedojde k žádným změnám 950 ppm Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Globální změny v teplotě Země za posledních 1000 let Oteplování Země v tomto století nemá obdobu v posledních 1200 letech Mann, M. E., R. S. Bailey, and M. K. Hughes, 1999: Geophysical Research Letters 26, 759. Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

1979 2003 NASA satelitní fotografie: 3% úbytek ledu během jedné dekády Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

(http://www. nrdc. org/globalWarming/qthinice (http://www.nrdc.org/globalWarming/qthinice.asp); NASA satelitní snímek 2003 Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Předpověď změn v ploše arktického ledu Zdroj:Corell, R. W., 2004: Impacts of a warming Arctic. Arctic Climate Impact Assessment (www.acia.uaf.edu) Cambridge University Press (www.cambridge.org). Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Ohrožené oblasti při vzestupu mořské hladiny Výška hladiny moře nad současnou hladinou http://www.globalwarmingart.com Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Nebezpečí zatopení oblastí pří vzestupu mořské hladiny Výška hladiny moře nad současnou hladinou http://www.globalwarmingart.com Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Zdroj: National Center for Atmospheric Research, USA Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Planeta se bude oteplovat následujících 50 let nezávisle na současných politických rozhodnutích Zdroj: National Center for Atmospheric Research, USA Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Planeta se bude oteplovat následujících 50 let nezávisle na současných politických rozhodnutích Možné změny Nutná adaptace Zdroj: National Center for Atmospheric Research, USA Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Závěry Změna klimatu je faktická a musíme něco udělat, aby se zabránilo nebezpečným změnám způsobeným činností člověka. Nápravná opatření se projeví nejdříve za 50 let (Eugene S. Takle, Iowa USA), proto se musíme soustředit i na krátkodobá opatření Čím déle budeme čekat, tím méně možností a šancí na úspěch máme Regionální změny v důsledku oteplování budou složité a jsou špatně předvídatelné. Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Atmosférický uhlík a lesy Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Globální emise CO2 změny ve využívání půdy spalování fosilních paliv This graph illustrates the contribution of GHG emitted to the atmosphere from the combustion of fossil fuels as compared with changes in land-use. Clearly the most significant amounts come from the burning of fossil fuels. However, the IPCC estimates that land-use change emissions, dominated by tropical deforestation, averaged about 2.2 billion metric tonnes of CO2 per year during the ’90s, equivalent of up to 25% of all global human induced emissions. Work conducted by Woods Hole Research Centre indicate that from 1850 to 2000 about 155 billion metric tonnes were released to the atmosphere as a result of changes in Land use, 85% of which is from forests either logged or converted to other uses. The rest comes largely from the cultivation of prairie soils. Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Zdroj: C.D. Keeling and T.P. Whorf Mauna Loa měsíční záznamy koncentrace oxidu uhličitého: Keelingův záznam 1958 - 2007 Data jsou k dispozici: The data URL for getting monthly Mauna Loa data is: http://scrippsco2.ucsd.edu/data/in_situ_co2/monthly_mlo.csv Zdroj: C.D. Keeling and T.P. Whorf Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Čistá primární produkce (fotosyntéza): černá - fialová – modrá – zelená – žlutá – oranžová - červená Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Biom. Plocha. zásoba ulhíku (Gt C). (106 km2). vegetace. půda. celkem Biom Plocha zásoba ulhíku (Gt C) (106 km2) vegetace půda celkem poměrně (Gt/106 km2) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Tropické lesy 17.6 212 216 428 24 Temperátní lesy 10.4 59 100 159 15 Boreální lesy 13.7 88 471 559 41 Tropické savany 22.5 66 264 330 15 Temperátní pastviny 12.5 9 295 304 24 Pouště/polopouště 45.5 8 191 199 4 Tundra 9.5 6 121 127 13 Mokřady 3.5 15 225 240 69 Zemědělské ekosystémy 16.0 3 128 131 8 CELKEM 151.2 466 2011 2477 16 Source: I.P.C.C. About ½ of the Earth’s terrestrial C is stored on forests. Forest C storage is equal to about 175 years of global carbon emissions. Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Boreální lesy Pokrývají méně než 15% celkového povrchu pevnin Obsahují 30% celkového uhlíku v pevninských ekosystémech Clearly terrestrial ecosystems play and crucial role in climate regulation and changes in landuse, particularly deforestation make a significant contribution to the global pool of GHG. So let look at this a bit more closely for boreal and tropical ecosystems. The boreal region covers just under 15% of the global land surface, but contains over 30% of all carbon contained in the terrestrial biome. This is largely due to the disproportionate amount of carbon held in boreal soils compared to other forest biomes. Canada is unique in the world in having the largest biosphere relative to our population. We have 7% of the world’s land area, 10% of the world’s forests, but 0.5% of the world's population. Every year Canada’s biological systems takeup and release about 10 to 20 times the amount of CO2 that we put into the atmosphere through fossil fuel combustion. Until recently this vast area of boreal forest in Canada was largely unaffected by large scale resource extraction activities. Today however this is not the case. But we have a unique opportunity now to develop land-use plans that recognize the huge contribution these forests make to global carbon cycles. Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Tropické lesy Tropické lesy: 70 % světové biodiverzity 13.7 - 15.5 milionů hektarů ročně je ztraceno v důsledku tropického odlesňování 175 tun uhlíku na hektar je vypuštěno do atmosféry v důsledku odlesňování tropických lesů They are the home to 70 percent of the world's plants and animals -- more than 13 million distinct species (Anon., 1996). The tropical forests contain 70 per cent of the world's vascular plants, 30 per cent of all bird species, and 90 per cent of invertebrates. How much forest is being lost annually to deforestation? The Food and Agriculture Orgnaization has estimated that the annual rates of deforestation in developing countries between 1980 and 1990 ranged from 13.7 million to 15.5 million hectares. With the clearing of forests on such a massive scale and the burning of most of the wood associated with them, there has been an enormous release of greenhouse gases into the atmosphere. The above-ground biomass of tropical moist forests (those most subject to deforestation) is often more than 175 tonnes of carbon per hectare. When cleared and burned, much of this carbon ends up in the atmosphere as carbon dioxide. Most of this loss in forest cover is the result of land clearing for agricultural use. Unlike forest fires that are burned and regenerate growth, deforestation destroys the forest as a "carbon reservoir" for the future because the land on which the trees grew is converted to other uses that have a lower carbon sequestration potential. The Amazon at a Glance Basin area 7 million sq km (2.7 million sq mi) 1/4 th of the world’s species 20% of world’s flow of freshwater 7 trillion tons of water evaporated each year Deforestation in 2002 (Brazil): 25,000 km2 Average Deforestation (Brazil): 18,000 km2 since 1990 % Deforested: 16 (650,000 km2) Forest clear-cutting in the Brazilian Amazon increased ~ 30% from 2001 (18,165 km2) to 2002 (23,266 km2) and 2004 (23,750 ± 950 km2) (INPE 2004). Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Změna klimatu a biodiversity Klimatické rozšíření druhů se bude posouvat směrem k pólům a vyšším nadmořským výškám Mnoho druhů nyní ohrožených vymře Některé ekosystémy jsou obzvláště citlivé ke změnám klimatu Pro daný ekosystém mají větší šanci na adaptaci se společenství s větší biodiverzitou než se sníženou biodiverzitou Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Úbytek druhů ptáků v lesních oblastech Zdroj: Millennium Ecosystem Assessment Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Tree Physiology Behind Forest Role in Global Climate Change Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Globální cyklus uhlíku: Role rostlin Základní otázka: Co potřebují rostliny k růstu? FOTOSYNTÉZA 6 CO2 + 12 H2O ---SVĚTLO + chlorofyl ---> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Výměna plynů                                                  CO2 O2 http://www.gp.com/EducationalinNature/water/treewater.html Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

                                                 Výměna plynů Během fotosyntézy spotřebovává strom CO2 z atmosféry a produkuje kyslík. Kyslík a voda se pak vypařují z listů během procesu zvaného evapotranspirace. http://www.gp.com/EducationalinNature/water/treewater.html Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Kolik vody projde stromem? Zdravý strom vysoký 30 metrů má přibližně 200 000 listů. Takhle velký strom může vstřebat 55 000 litrů vody z půdy a vypustit je do vzduchu evapotranspirací během jediné vegetační sezóny! http://www.gp.com/EducationalinNature/water/treewater.html Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Energetická bilance evapotranspirace lesa Jeden velký strom může vypustit do atmosféry až 400 litrů vody denně! Ochlazovací účinek jednoho stromu: Evaporace: - 1 L vody…. energie 0.7 kWh - 400 L ……… 400 x 0.7=280 kWh To znamená: Ochlazovací kapacita stromu během 12 hodinového dne odpovídá 280/12=23 kW: = Kapacita 460 chladniček (s příkonem 50 W) = Kapacita 10 klimatizačních zařízení Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

The New England Regional Assessment Available On-Line at: http://www.necci.sr.unh.edu/ Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Roční změny teploty – regionální vážený průměr + 0.74 °F Od roku 1895: V New Hampshire je patrné více než dvojnásobný rozdíl (oteplení) oproti regionálnímu průměru (+0.92o C), zatímco v sousedním Maine došlo k poklesu změny teploty (-0.21o C). Available On-Line at: http://www.necci.sr.unh.edu/ Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Úloha lesních ekosytémů v globálním cyklu uhlíku Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Globální cyklus uhlíku: Role rostlin Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Jak mnoho uhlíku je uloženo v lesních ekosystémech? Global Carbon Cycle: Role of Plants Jak mnoho uhlíku je uloženo v lesních ekosystémech? Lesy obsahují okolo 50% celkového uhlíku na pevninách (1 150 gT) Okolo ½ z toho: stromy Boreální lesy jsou největším zásobníkem uhlíku Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Kde všude je uhlík uložen v lese? Biomasa stromu na prodej Opad odmuřelé biomasy Půdní organická vrstva Rostliny v podrostu Půda do hloubky 1 m (mikroorganismy, půdní biota, organická hmota) Stromy (včetně kořenů, mykorhizy a odumřelé biomasy Zdroj: Will Price, Pinchot Institute for Conservation, www.pinchot.org Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Global Carbon Cycle: Role of Plants Jak hospodaření s lesem může ovlivnit emise a globální koloběh uhlíku ? Velký potenciál - Odlesňování a kácení: 25% celkových emisí CO2 Zlepšení v hospodaření lesa může přinést až 170 mT uhlíku /rok v roce 2010 (IPCC) (okolo 3% celkových emisí CO2) Změna existujících ‘přirozených’ lesů na lesy obhospodařované může vyústiti ve významné ztráty v ukládání uhlíku a ztráty biodiverzity. Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Jak může lesní hospodářství ovlivnit koncetraci uhlíku v atmosféře? Global Carbon Cycle: Role of Plants Jak může lesní hospodářství ovlivnit koncetraci uhlíku v atmosféře? údržba a obnova lesa zalesňování Zamezit mýcení lesů Účinné lesní hospodářství Produkty z lesa Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Příležitost pro lesy Přímé snížen emisí Omezení odlesňování, ochrana lesů před přeměnou v jiné využití krajiny Omezení poškozování lesů lidskou činností Zpomalení/zastavení degradace zemědělské půdy (např. přechod k „bio“ zemědělství) There are significant opportunities to mitigate and adapt to climate change, while protecting and enhancing biodiversity 2003 CBD Technical Report based on the best available scientific knowledge, including that provided by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The reports concludes that there are significant opportunities for mitigating climate change, and for adapting to climate change while enhancing the conservation of biodiversity. Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Příležitost pro lesy Nepřímé snížení emisí CO2 pomocí jeho „vychytávání“ Obnova přirozených lesů v odlesněných nebo poškožených oblastech (např. biologické koridory) Rozvoj agro-lesnických aktivit a pěstování původních druhů stromů Zdokonalení lesního hospodářství (např. delší sklizňové cykly) Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007

Závěry Lesy představují téměř 25% problému globálních změn klimatu a musí být součástí řešení Se správnými opatřeními a akcemi – zvýšíme uložení uhlíku i biodiverzitu Četné pozitivní důsledky těchto opatření v hospodaření s lesem Jana Albrechtová, Department of Plant Physiology, Charles University in Prague, Czech Republic Oct. 2007