Klimatske promene i šume
Šume zahvataju oko 4,1 x 109 ha površine na Zemlji. Šume, koje predstavlju značajan rezervoar ugljenika, identifikovane su kao važan potencijal za ublažavanje globalnog zagrevanja preko njihovog kapaciteta za vezivanje i akumuliranje ugljenika.
Klimatske promene i šume su suštinski povezani. Sa jedne strane, globalna promena klime je već pogodila šume kroz povećanu srednju godišnju temperaturu, promenom količine padavina i sve češćim ekstremnim vremenskim događajima. Istovremeno, šume i drvo koje produkuju, vezuju i čuvaju ugljen-dioksid, koji ima glavnu ulogu u podržavanju klimatskih promena. Sa druge strane, uništene, prekomerno eksploatisane i paljene šume postaju izvor gasova staklene bašte, ugljen-dioksida.
Sagorevanjem fosilnih goriva oslobađa se ugljen-dioksid u atmosferu, doprinoseći povećanju njegove koncentracije u atmosferi i kao posledica toga, globalnom otopljavanju i klimatskim promenama. Drveće i šume ublažavaju ove promene uklanjajući ugljen-dioksid iz vazduha i konvertujući ga fotosintezom u ugljenik, koji zatim čuvaju u obliku drveta i vegetacije, u procesu nazvanom „zarobljavanje ugljenika“. Prema procenama IPCC, u svetskim šumama je akumulirana ogromna količina ugljenika. Dok atmosfera sadrži oko 750 milijardi tona ugljenika u vidu ugljen-dioksida, šume sadrže oko 2000 milijarde tona ugljenika. Približno 500 milijardi tona ugljenika je akumulirano u drveću i žbunju i 1500 milijardi tona u tresetištima, zemljištima i šumskoj prostirci. Od navedene količine, svake godine kruži atmosferom oko oko 100 milijardi tona. Nivo ugljen-dioksida ostao je gotovo nepromenjen za 6000 godina, a sada zahteva izvanredan sistem ekološke kontrole i ravnoteže. Čak i mala promena u brzini fotosinteze, raspadanja i respiracije može za nekoliko decenija uzrokovati velike promene u nivou CO2, a time i globalne klime.
Prema teoriji, ugljen-dioksid može da kao fertilizer poboljša rast i razvoj biljaka, tako da šume mogu da prirašćuju brže zbog povećanog nivoa CO2 u atmosferi. Eksperimenti u laboratorijskim uslovima su pokazali da dvostruko povećanje nivoa ugljen-dioksida dovodi do početnog povećanja rasta od 20 – 120% s prosečnim povećanjem od 40% (Eamus & Jarvis, 1989). U nekim slučajevima, međutim, povećanje nivoa ugljen-dioksida, samo privremeno potpomaže rast, a s daljim povećanjem koncentracije CO2, može čak i da ga redukuje. Smanjenje rasta može biti uzrokovano povećanjem skroba u lišću i redukcijom fotosinteze (Wullschleger et al., 1990).
Povećane temperature teoretski povećavaju stopu svih hemijskih i biohemijskih procesa u biljkama i zemljištu na sličan način ukoliko je supstrat dostupan, sve do tačke kada je enzim dezintegrisan. Temperaturna zavisnost difuzije u tečnoj fazi i protoka mase predvođene osmotskim pritiskom slična je kao kod metaboličkih procesa (Thornley & Johnson, 1990).
Temperatura utiče na fotosintetski proces pogađajući sadržaj pigmenta, stopu fotosinteze pri svetlosnom zasićenju, fotohemijsku efikasnost i fotoinhibiciju. U ravnoteži, efekat većih temperatura u umerenim područjima je pozitivan. Sadržaj fotosintetskih pigmenata je tipično povećan na većim temperaturama (Michelsen et al. , 1996; Ormrod et al. , 1999). Temperaturna zavisnost fotosinteze zasićene svetlošću ima dva oblika. Javlja se trenutni odgovor na temperaturu, koji uglavnom raste u rasponu temperatura od 25 - 40°C i pada rapidno na nula sa slabljenjem funkcije proteina, i ne može biti aklimatizovana danima i nedeljama (Berry & Björkman, 1980). Aklimatizacija može da promeni temperaturni optimum i do 10°C (Battaglia et al., 1996).
Oko 20% težine drveta čini ugljenik, a kao dodatak ovome, ukupna šumska biomasa takođe ima ulogu „skladišta ugljenika“. Na primer, organske materije iz šumskog zemljišta – kao što je humus nastao kao produkt dekompozicije biljnog materijala – takođe skladište ugljenika. Kao rezultat, šume skladište enormne količine ugljenika: prema istraživanju FAO, duplo više nego što se nalazi slobodnog u atmosferi. Destrukcija šuma, sa druge strane, dodaje oko 6 milijardi tona ugljen-dioksida u atmosferu svake godine, a prevencija oslobađanja ovog zarobljenog ugljenika je važna za ravnotežu ciklusa ugljenika i vitalna za konzervaciju životne sredine (FAO). Približno 7,6 milijardi tona ugljenika se emituje u atmosferu svake godine, od čega 6 milijardi tona potiče od sagorevanja fosilnih goriva a 1,6 milijardi od uništavanja šuma (IPCC, 1992).
Borealne šume predstavljaju oko 50% svetskih netaknutih šuma i najvažnije svetsko skladište ugljenika čuvajući oko 22% ukupnog ugljenika na Zemljinoj površini i skoro duplo više ugljenika po jedinici površine od tropskih šuma. Kanadske borealne šume čuvaju oko 186 milijardi tona ugljenika u šumskim i tresetnim ekosistemima što je ekvivalentno vrednosti emisije ugljenika za 27 godina stopom iz 2003. godine, poreklom od fosilnih goriva. Naučnici smatraju da je uporedo sa redukcijom emisija, zaštita ovih skladišta ugljenika kritično za zaštitu planete od globalnog otopljavanja.
Permafrost predstavlja stalno zamrznuto zemljište, sediment i stene koje ostaju zamrznute u periodu od najmanje dve godine. Oko 25% Zemljinog kopna je pokriveno permafrostom uključujući oko 50% površine Kanade. Ugljenik je uskladišten pod zamrznutim tlom kroz spori proces zamrzavanja i otapanja koji pomera organsku materiju dublje u zemljište gde je sačuvana od dekompozicije usled niskih temperatura. Otapanje permafrosta dramatično povećava dekompoziciju organske materije sa oslobađanjem ugljenika u atmosferu (IBCC).
Korišćenje šuma u borbi protiv klimatskih promena ne podrazumeva samo njihovu zaštitu od seče već i pošumljavanje novih područja i reforestaciju obešumljenih predela. Posebno u tropskim predelima, gde vegetacija rapidno napreduje i samim tim brže uklanja ugljenik iz atmosfere, pošumljavanje može dovesti do uklanjanja velikih količina ugljenika iz atmosfere za relativno kratko vreme. Ovde, šume mogu da skladište preko 15 tona ugljenika po hektaru godišnje u biomasi i drvetu. FAO i drugi eksperti procenili su da udeo zadržavanja ugljenika koji bi nastao kao rezultat redukovane deforestacije, obnavljanja šuma i sađenja šumskih plantaža može biti i do 15% emisije ugljenika sagorevanjem fosilnih goriva u narednih 50 godina. Upotreba drveta za proizvodnju konstrukcija i nameštaja takođe deluje kao odvod za ugljenik – na ovaj način ugljenik se može skladištiti vekovima. Zamenom plastike, aluminijuma i cementa, koji zahtevaju ogromne količine fosilnih goriva u proizvodnji, drvetom, ima važnu ulogu u kontekstu redukcije emisije gasova staklene bašte. Korišćenje drveta za ogrev, umesto nafte, uglja i prirodnog gasa, ima kao posledicu emisiju gasova staklene bašte ali održivim šumarstvom ova emisija može da se kompenzuje sađenjem šuma.
Jedna od posledica klimatskih promena koja pogđa šumske ekosisteme je i veća učestalost ekstremnih vremenskih događaja, koji dovode do velikih gubitaka u drveću. Procena nastale štete na šumama tokom hurikana Ivan iz 2004. godine kreće se u stotinama miliona dolara samo u 12 najviše pogođenih država SAD-a. Pored direktnog uticaja, poplave i oluje pogađaju vodene tokove od kojih drveće zavisi, imajući negativan uticaj na zravlje šuma.
Promena klime takođe otvara put ne-nativnim, invazivnim vrstama da napadnu oštećeni ekosistem. Promene u temperaturama i količini padavina može da favorizuje najezde insekata, kako u borealnim šumama na severu, tako u umerenim i tropskim zasadima drveća sa razarajućim posledicama.
Klimatske promene takođe pogađaju šumske ekosisteme promenom dinamike šumskih požara. Iako je većina požara izazvana ljudskim faktorom, njihova rasprostranjenost i veća učestalost usled visokih temperatura i vetrova su posledica klimatskih promena. Isto tako, regionalne suše su jasno povezane sa učestalošću i intenzitetom požara. U Portugaliji, 2003. godine, oko 400 000 hektara šume je spaljeno tokom letnjeg vrućinskog talasa, najveća spaljena površina u toku jedne godine u istoriji ove zemlje (FAO).
Mogućnosti prilagođavanja uslovima promene klime
U zavisnosti od kapaciteta vrste drveta da se adaptira na nove klimatske uslove, klimatske promene i globalno otopljavanje mogu da promene čitave predele pod šumama širom sveta. Rasprostranjenost svake biljne vrste zavisi od temperaturnog opsega i rasporeda padavina, a budući da klimatske promene pogađaju globalnu temperaturu i obrazac padavina, očekivano je da će distribucija vrsta drveća pratiti ove promene. Prema istraživanjima FAO, vrste drveća imaju tendenciju da se pomeraju kako na više nadmorske visine tako i na veće geografske širine kao odgovor na klimatske promene. Prema ovom scenariju, oblast drveća na severnoj hemisferi ima potencijal širenja za 100 km severno, dok se južna granica može povući za isti red veličina sa svakim stepenom otopljavanja iznad regionalnih temperatura.
Uticaj otopljavanja koji će dovesti do pomeranja vegetacijskih zona u pravcu severa, može dovesti do propadanja šuma u toku samo jedne generacije. Prema izveštaju State of the World’s Forests (2001), šume umerenog pojasa će biti najviše ugrožene zagrevanjem u području viših geografskih širina i promenom režima padavina u područjima nižih geografskih širina. Povećanjem srednje temperature vazduha za 2,6ºC do polovine ovog veka, u odnosu na nivo iz 1970-ih godina, klimatske zone će se pomerati prema polovima brzinom od 5 km godišnje. U ovakvim uslovima je teško predvideti štetan uticaj na prirodno podmlađivanje šuma. Dok uticaj na početku može biti pozitivan, približavanjem sastojine zrelom dobu, promena ekoloških uslova može biti toliko velika da dođe do odumiranja šume (Kadović & Medarević, 2007).
Slično tome, naučnici predviđaju da se industrijski važna vrsta bora Pinus taeda može povući za 350 km severno sa južne granice na jugoistoku Sjedinjenih Država (Peters, 1992). U Švedskoj, u prvoj polovini 20. veka, areal breze Betula pubescens proširen je severno u područje tundre kao odgovor klimatskim promenama (Kullman, 2004). Pored pomeranja areala severno, vrste se pomeraju na veće nadmorske visine, kao rezultat klimatskih promena. Na austrijskim Alpima, visokoplaninske biljne vrste „migriraju“ na veće visine brzinom od jednog do četiri metra godišnje u poslednjem veku. U istom periodu, temperatura na području centralnih Alpa je povećana za 0,7°C (Grabherr et al., 1994). Međutim, ovakav trend čini mnoge vrste osetljivijim na genetičke i uslove sredine budući da su planinska staništa tipično ograničene veličine, što ograničava diverzitet populacija i samim tim njihov genofond.
Neće sve vrste drveća odgovoriti pomeranjem svog areala – neke vrste imaju veći kapacitet da se adaptiraju na nove klimatske uslove i nastavljaju da manje više okupiraju trenutna staništa. Za druge vrste, klimatske promene prevazilaze njihove mogućnosti da se adaptiraju, što dovodi do izumiranja. FAO upozorava, da će očekivane klimatske promene u budućnosti biti toliko rapidne, da mnogi šumski ekosistemi neće moći da se adaptiraju ili premeste u drugu klimatsku zonu, što će dovesti do odumiranja šuma i vrsta u velikim razmerama.
Williams i saradnici (2003) su demonstrirali potencijal klimatskih promena u tropskim kišnim šumama Australije da dovede do mnogih izumiranja. Pomoću bioklimatskih modela spacijalne distribucije regionalnih endemičnih vertebrata kišnih šuma predvideli su efekte globalnog otopljavanja na distribuciju vrsta. Predviđa se da će povećanje temperatura rezultirati u značajnoj redukciji ili potpunom gubitku najvažnijih staništa regionalno endemičnih vertebrata. Stopa izumiranja izazvanih nestankom najvažnijih staništa je žestoka, nelinearna, sa gubicima koji se povećavaju rapidno sa povećanjem temperature od 2°C i u korelaciji sa drugim faktorima izazvanim klimatskim promenama. Australijski vlažni tropski bioregion je veoma raznovrstan, često sa visokim stepenom endemizma, te predstavlja važno područje biodiverziteta. Istraživanje je pokazalo da su ovi ekosistemi izrazito ugroženi klimatskim promenama (Williams et al., 2003).
Promena klime i zaštita biodiverziteta šuma
Planiranje upravljanja šumama u opšte ciljeve ističe zaštitu biodiverziteta šuma kao jedan od prioriteta, polazeći od globalno usvojene definicije da održivo gazdovanje šumama podrazumeva upravljanje i korišćenje šuma i šumskih zemljišta na takav način i u takvom obimu da se očuva biodiverzitet, a produktivnost, obnavljanje, vitalnost i potencijal šuma da budu na nivou kojim bi se zadovoljile ekološke, ekonomske i socijalne potrebe današnje i budućih generacija, kako na lokalnom, tako i na nacionalnom nivou, a da se pri tom ne ugroze i oštete neki drugi ekosistemi (Medarević et al., 2007).
Prema izveštaju o globalnoj promeni klime (1994) “Uticaj klimatskih promena na poljoprivredu, šumarstvo i prirodne ekosisteme” kao potencijalno negativni uticaji ističu se:
1. Negativni efekti kao posledica povećanja intenziteta i frekvencije ekstremnih atmosferskih pojava kao što su suša, olujne nepogode i ekstremno visoke temperature, intenziviranje erozije zemljištau uslovima uvećane evapotranspiracije i širenje areala pojedinih izazivača biljnih bolesti i parazita. Naša zemlja se nalazi u graničnom području sa najvećom frekvencijom pojave suše. Na umerenim i višim geografskim širinama očekuje se produžavanje vegetacionog perioda, kao posledica globalnog zagrevanja vazduha.
2. Pomeranje klimatskih zona. Rast srednje temperature vazduha imaće za posledicu pomeranje klimatskih a usled toga i vegetacionih zona kako po geografskoj širini tako i po nadmorskoj visini. Pri tome bi promena temperature za samo jedan stepen uslovila njihovo pomeranje ka polovima za 200 – 300 km. odgovarajuće pomeranje ka većim nadmorskim visinama se procenjuje na 150 – 200 m.
3. Globalno zagrevanje atmosfere imaće za posledicu pomeranje određenih tipova šumskih zajednica ka polovima za nekoliko stotina kilometara i promenu njihove strukture. Isto se očekuje i u visinskom pogledu. Pored toga, u nekim oblastima se može očekivati povećana smrtnost drveća kao posledica stresa i napada insekata i biljnih bolesti, promene u brzini rasta, otežana regeneracija kao i povećanje šteta usled šumskih požara i atmosferskih nepogoda. Zagađen vazduh, kisele kiše kao i proces zakišeljavanja zemljišta su faktori, koji uz klimatske promene, mogu imati za posledicu ozbiljno pogoršanje stanja šumskih ekosistema.
4. Očekivane klimatske promene će prouzrokovati ozbiljne promene u prirodnim šumskim ekosistemima, koje će se ogledati ne samo u njihovoj dislokaciji, već i promeni njihove strukture.
5. Očekuje se smanjenje biološke mogućnosti za adaptaciju, ograničenje raznovrsnosti. Najugroženije su zajednice i vrste čije su mogućnosti za adaptaciju ograničene, kod nas to su planinske, ostrvske i priobalne zajednice, rezervati, odnosno endemične vrste, vrste koje naseljavaju specifična staništa, kao i vrste sa sporom i otežanom reprodukcijom. Ključni problem je prilagođavanje šumskih ekosistema na klimatske promene koje se odvijaju velikom brzinom. Preduzimanje odgovarajućih mera u upravljanju šumama može u izvesnoj meri da smanji ekološke i društveno-ekonomske posledice mogućeg propadanja šuma pod uticajem klimatskih promena.
Na više od 2/3 teritorije Srbije srednja letnja temperatura uvećava se za više od jednog stepena za 100 godina, u periodu 1951-2005. Najbrži rast letnje temperature, više od 2°C za 100 godina, imaju područja na severu i zapadu Srbije, područje Beograda i Timočke krajine. Očekivani efekti ovakvih promena klime na duge odseke vremena u odnosu na šumske ekosisteme, šumske zajednice i vrste drveća, žbunja i prizemne vegetacije koji ih čine su:
1. Pomeranje granica pojedinih tipova šuma u odnosu na geografsku širinu i nadmorsku visinu;
2. Drugačija prirodna preraspodela površina tipova šuma u njihovom međusobnom odnosu;
3. Povlačenje pojednih zajednica pod pritiskom drugih i njhovo nestajanje, gledano na duži rok;
4. Drugačiji sastav pojedinih biljnih zajednica uz nestajanje jednih i pojavu drugih vrsta u odnosu na spratovnost i socijalni položaj;
5. Promena odnosa pojedinih vrsta drveća prema svetlosti;
6. Šumske zajednice će biti izloženije različitim negativnim uticajima koji su direktna ili indirektna posledica promena klime. Navedeni efekti će se direktno odraziti na mogućnost očuvanja biološke raznovrsnosti i realnost racionalnog upravljanja ovim resursom. Pored toga, navedeni očekivani efekti direktno utiču i na mogućnost i intenzitet planiranja održivog gazdovanja šumama.
Literatura
- Crawford RMM. 1989. Studies in plant survival. Oxford: Blackwell Scientific Publications
- Dubois AD, Ferguson DK. 1988. Additional evidence for the climatic history on pine in the Cairngorms, Scotland, based on radiocarbon dates and tree-ring d/h ratios ± reply, Review of Paleobotany and Palynology 54: 181±185.
- Eamus, D., Jarvis, P. G. (1989): The direct efects of increase in the global atmospheric CO2 concentration on natural and commercial temperate trees and forests, Advanced in Ecological Research, 19: 1-55.
- FAO: http://www.fao.org/
- Gear AJ, Huntley B. 1991. Rapid changes in the range limits of Scots Pine 4000 years ago. Science 251: 544±547.
- Grabherr, G., Gottfried, M. & Pauli, H.: 1994: Climate effects on mountain plants, Nature, 369, 448
- Grace J, Allen S, Wilson C. 1989. Climate and meristem temperatures of plant communities near the tree-line, Oecologia 79: 198±204.
- Grace, J., Berninger, F. Nagy, L.: 2002: Impacts of Climate Change on the Tree Line, Annals of Botany 90: 537-544
- Huntley B. 1991. How plants respond to climate change: migration rates, individualism and the consequences for plants communities, Annals of Botany 67 (suppl.): 15±22.
- IBCC: http://www.interboreal.org/
- IPCC (2007): Climate Change 2007: The Physical Science Basis – Sumarry for Policymakers. Geneva, Website: htpp/www.ipcc.ch
- Josifović, M. (1964): Poljoprivredna fitopatologija. Naučna knjiga, Beograd: 1-573.
- Karadžić, D. (1983): Bolesti četina crnog bora (Pinus nigra Arn.), Zaštita bilja, 34(3), br. 165:329-342
- Karadžić, D., Knežević, M., Mihajlović, Lj. (1990): Uzroci sušenja crnog bora (Pinus nigra Arn.) u kulturama na Zlatiboru sa predlogom mera zaštite. Zaštita bilja, 41(2), br. 192: 191-200
- Karadžić, D., Milijašević, T. (2005): Najčešće pepelnice na šumskim drvenastim vrstama i njihov značaj, Glasnik Šumarskog fakulteta, Beograd, 91: 9-29
- Karadžić, D.: Klimatske promene i njihov potencijalni uticaj na prouzrokovače bolesti šumskog drveća i žbunja in Kadović, R., *Medarević, M. (eds.), Šume i promena klime, Zbornik radova, Univerzitet u Beogradu – Šumarski fakultet, Beograd, 2007
- Krstić, M. (1958): nezabeležene fitopatološke pojave u rasadnicima i šumama Srbije, Zaštita bilja 45, Beograd: 75-79
- Kullman L. 1981. Recent tree limit dynamics of Scots pine (Pinus sylvestris L) in the southern Swedish Scandes. Wahlenbergia 8: 3±67.
- Kullman L. 1988. Holocene history of the forest-alpine tundra ecotone in the Scandes Mountains (central Sweden) New Phytologist 108: 101±110.
- Kullman, L.: 2004, Early Holocene Appearance of Mountain Birch (Betula pubescens ssp. tortuosa) at Unprecedented High Elevations in the Swedish Scandes: Megafossil Evidence Exposed by Recent Snow and Ice Recession, Arctic, Antarctic, and Alpine Research, Vol. 36, No. 2 (May, 2004), pp. 172-180
- Medarević, M., Banković, S., Šljukić, B., Sviličić, A.: Održivo upravljanje šumama – šumski biodiverzitet i promena klime in *Kadović, R., Medarević, M. (eds.), Šume i promena klime, Zbornik radova, Univerzitet u Beogradu – Šumarski fakultet, Beograd, 2007
- Mihajlović, Lj.: Uticaj promene klime na štetne šumske insekte in Kadović, R., Medarević, M. (eds.), Šume i promena klime, *Zbornik radova, Univerzitet u Beogradu – Šumarski fakultet, Beograd, 2007
- Oquist G, Huner NPA. 1991. Effects of cold acclimation on the susceptibility of photosynthesis to photoinhibition in Scots pine and in winter and spring cereals: a fluorescence analysis, Functional Ecology 5: 912±100.
- Paulsen J, Weber UB, KoÈrner Ch. 2000. Tree growth near treeline: abrupt or gradual reduction with altitude? Arctic, Antarctic and Alpine Research 32: 14±20.
- Pears NV. 1968. Post glacial tree-lines of the Cairgorm Mountains, Scotland, Transactions of the Botanical Society of Edinburgh 40: 361±394.
- Peters, R. L.: 1992, Conservation of Biological Diversity in the Face of Climate Change, in: R. L. Peters and T. E. Lovejoy (eds.), Global Warming and Biological Diversity, Yale University Press, New Haven, Connecticut, pp. 15–26.
- Solomon, A., Cramer, W. (1993): Biospheric implications of global environmental changem in Allen M. Solomon and Herman H. Shugart (eds.), Vegetation Dynamics and Global Change, Chapman and Hall, New York, p. 41
- Stanhill G, Cohen S. 2001. Global dimming: a review of the evidence for a widespread and significant reduction in global radiation with discussion of its probable causes and possible agricultural consequences, Agricultural and Forest Meteorology 107: 255±278
- Stevens GC, Fox JF. 1991. The causes of treeline, Annual Review of Ecology and Systematics 22: 177±191.
- Tranquillini W. 1979. Physiological ecology of the alpine treeline. Berlin: Springer.
- Williams SE, Bolitho EE, Samantha F. 2003. Climate change in Australian tropical rainforests: an impending environmental catastrophe. Proc Roy Soc Biol Sci 270:1887–92.
- Wilson C, Grace J, Allen S, Slack F. 1987. Temperature and stature, a study of temperatures in montane vegetation, Functional Ecology 1: 405±414.
- Wullschleger, S. D. et al.: On the potential for a CO2 fertilization effect on forest trees – an assessment of 58 controled exposure studies and estimates on the biotic growth factor. In Woodwell, G. M. (ed.), Biospheric Feedbacks in the Global Climate System: Will the Warming Speed the Warming?, Oxford University Press.
