Niebieski węgiel („blue carbon”), czyli pochłanianie CO2 przez przybrzeżne ekosystemy

7 miesięcy temu

Niebieski węgiel („blue carbon”) to termin, który często się przewija, gdy mowa o ograniczaniu globalnego ocieplenia i wychwycie dwutlenku węgla z atmosfery. Nazwa nawiązuje do koloru z jakim kojarzy nam się środowisko, w jakim „niebieski węgiel” jest magazynowany. A są to morza, oceany i ich wybrzeża. Dlaczego poświęca im się coraz więcej uwagi?

Morskie magazyny węgla

Terminem „niebieski węgiel” (ang. blue carbon) najczęściej określa się organiczny węgiel magazynowany przez zbiorowiska roślinne znajdujące się na wybrzeżach mórz, w tym namorzyny, łąki morskich traw i słone bagna. W biomasie i glebie/osadach tych ekosystemów może znajdować się choćby kilka razy więcej węgla na jednostkę powierzchni niż w lasach porastających lądy. Według szacunków EPA (Environmental Protection Agency, Agencja Ochrony Środowiska w USA), w 1 ha amerykańskiego lasu namorzynowego zawarte jest tyle tego pierwiastka, co w ponad milionie litrów benzyny. Z tego względu ekosystemy „niebieskiego węgla” są wskazywane jako istotny element mitygacji zmiany klimatu (Macias i in., 2017, Fenessy i in., 2021, Hilmi i in., 2021, Quevedo i in., 2023).

Morskie ekosystemy jak torfowiska

Znajdują się one na wszystkich kontynentach poza Antarktydą i zajmują według raportu IPCC z 2022 r. ok. 35 milionów hektarów. W sumie gromadzą ok. 9-30 Gt węgla organicznego. Rozbieżności w szacunkach wynikają m.in. z tego, iż tempo kumulacji węgla może być bardzo różne w zależności od danej lokalizacji, co ma wpływ na zakres niepewności przy obliczaniu wielkości magazynów (Ouyang i Lee, 2020, Fenessy i in., 2021, Macreadie i in., 2021, Williamson i Gattuso, 2021, Cooley i in., 2022).

Duża zdolność do magazynowania węgla wynika głównie z beztlenowych warunków panujących w osadach porastanych przez te ekosystemy. Brak tlenu spowalnia rozkład i – podobnie jak dzieje się w torfowiskach na lądzie – zgromadzone szczątki mogą zostać wycofane z bieżącego cyklu węglowego choćby na tysiące lat w sprzyjających warunkach. Te szczątki to zarówno korzenie czy części roślin jak i cząstki nanoszone rzekami czy prądami morskimi (Ouyang i Lee, 2020, Fenessy i in., 2021) (zobacz też: Torfowiska: istotny gracz światowego cyklu węglowego).

W przypadku namorzynów i słonych bagien warunki beztlenowe sprzyjają też (niestety) emisjom N₂O i CH_4.Wpływają one na bilans przepływów węgla, jednak zasadniczo ekosystemy te są „pochłaniaczami” netto.

Bardziej skomplikowana sytuacja ma miejsce w przypadku podmorskich łąk traw. istotną rolę odgrywają tu procesy związane z tworzeniem i rozpuszczaniem węglanów. Związki te znajdują się w organizmach tworzących łąki (np. glonach wapiennych) a także w osadach. Gdy tempo kalcyfikacji (tworzenia struktur wapiennych) przewyższa w tych ekosystemach tempo fotosyntezy, mogą być one źródłem emisji CO₂. Choć zagadnienie to jest badane dopiero od kilku lat, to naukowcy skłaniają się do tego, iż kalcyfikacja jest równoważona przez rozpuszczanie węglanów w podłożu, co powoduje, iż łąki są jednak „pochłaniaczami” netto. Do tego efektywnie gromadzą materię organiczną w osadach, co dodatkowo niweluje straty z kalcyfikacji. Procesy związane z rozpuszczeniem węglanów z osadów zachodzą także w namorzynach i naukowcy szacują, iż pełnią istotną rolę w pochłanianiu węgla przez te ekosystemy. Wraz ze zmieniającymi się warunkami w oceanach sytuacja może jednak wyglądać w przyszłości inaczej (Saderne i in., 2020, Van Dam i in., 2021, Williamson i Gattuso, 2021, Howard i in., 2023).

Niebieski węgiel głębin

Konwencja ramsarska definiuje „błękitny węgiel” szerzej – oprócz tego co zawierają namorzyny, słone bagna itp. wlicza tu także węgiel gromadzony przez ekosystemy otwartego morza. Niekiedy ten węgiel magazynowany z dala od wybrzeży jest nazywany „niebieskim węglem głębin” (ang. deep blue carbon).

W osadach na dnie morskim, gdzie opadają organiczne szczątki, w warstwie 1 m, znajduje się ok. 2300 GtC – prawie 2 razy więcej niż w takiej samej warstwie w glebach na lądach – 80% z tego w głębinach. Magazyn ten, jeżeli nie jest niszczony, może przetrwać tysiące, a choćby miliony lat. Zagrożeniem dla niego jest m. in. wydobywanie ropy i gazu spod dna morskiego, górnictwo podmorskie oraz połów ryb z użyciem włók dennych (trałowanie). Emisje z naruszonych osadów w tym ostatnim przypadku szacowane są na ok. 1 GtCO₂, rocznie – mniej więcej tyle samo ile wynoszą emisje z lotnictwa.

Dodatkowo, trałowanie zmniejsza dopływ organicznego węgla z płytszych regionów bliżej wybrzeży do głębin, gdzie ma on większą szansę być dłużej zmagazynowany. Przykładowo obliczenia dla północno-zachodniej części Morza Śródziemnego wskazują, iż spadek ten może wynosić choćby 60%.

Ochrona przed eksploatacją regionów o szczególnie dużej zawartości węgla (np.: na szelfach kontynentalnych) mogłaby być więc ważnym działaniem w polityce klimatycznej. Niestety w tej chwili jedynie ok. 2% takich magazynów jest zlokalizowanych na obszarach wysoko lub w pełni chronionych.

Oprócz węgla gromadzonego w osadach, uwagę w kontekście mitygacji zmiany klimatu przyciągają ostatnio również lasy wodorostów położone dalej od wybrzeży (np.: gronorosty Sargassum), a choćby odtwarzanie populacji ryb czy wielorybów do historycznych wielkości (Co mają ryby i wieloryby wspólnego z klimatem możesz przeczytać tu 5 przykładów tego, jak wymieranie zwierząt dokłada się do ocieplania Ziemi) (Atwood i in., 2020, Fenessy i in., 2021, Hilmi i in., 2021, raport McKinsey, 2022).

Ilustracja 5. Jak wygląda połów włokami dennymi (trałowanie)?

Znikające namorzyny

Jeśli ekosystemy na wybrzeżach są nienaruszone, mogą służyć jako magazyny organicznego węgla przez setki czy tysiące lat. Niestety w stosunku do czasów przedprzemysłowych utraciliśmy już według różnych szacunków od 25 do 50% z nich łącznie. Powoduje to, iż zarówno zmniejsza się ich potencjał do pochłaniania CO₂ jak i rośnie ryzyko uwolnienia węgla zgromadzonego w osadach. Podobnie jak w przypadku torfowisk, jest to często „starożytny węgiel”, wycofany „z obiegu” dawno temu (Lovelock i Reef, 2020, Fenessy i in., 2021) (zobacz też: Torfowiska – kolejne dodatnie sprzężenie zwrotne zmiany klimatu). Szacuje się, iż na skutek niszczenia ekosystemów „błękitnego węgla” co roku dostaje się do atmosfery średnio 0,5 Gt CO₂. Połowa z tego to skutek wycinania namorzynów np. pod akwakultury krewetek. Ta ilość równa jest mniej więcej rocznym emisjom CO₂ Wielkiej Brytanii. Doliczenie tego do globalnych emisji z wylesiania podnosi je choćby o 10%, a wielkość strat ekonomicznych wynikających z tego szacowana jest choćby na 40 miliardów dolarów rocznie (Fenessy i in., 2021, Hilmi i in., 2021).

Rekordziści sekwestracji

Podmorskie łąki tworzone przez posydonię, mogą sekwestrować 50 razy więcej węgla na hektar niż las tropikalny. Pomagają także w ograniczaniu erozji wybrzeży. Od końca XIX w. powierzchnia zajmowana przez nie skurczyła się jednak globalnie o 13-50%. Choć w ostatnich dekadach tempo ich niszczenia spadło, to łąki te odtwarzają się niezwykle powoli, a zmieniające się warunki w morzach mogą dodatkowo hamować ten proces (Marba i in., 2014, Serrano i in., 2021, Hendriks i in., 2022).

Za gorąco by magazynować węgiel

Oprócz bezpośredniego niszczenia ekosystemom „błękitnego węgla” zagrażają min. zanieczyszczenie wody, wzrost poziomu morza a także podnosząca się temperatura oceanów, w tym występowanie morskich fal gorąca. Wpływ tego ostatniego problemu jest widoczny np.: w przypadku lasów brunatnic. Glony te zaczynają zamierać na krańcach swojego zasięgu, szczególnie gdy dodatkowo występują inne niekorzystne czynniki powodowane działalnością ludzi. Stres cieplny powoduje też, iż funkcjonują gorzej jako „pochłaniacze” CO₂. Przykładowo lasy wodorostów w cieplejszej części północno-wschodniego Atlantyku gromadzą około 70% mniej węgla niż te znajdujące się w chłodniejszych regionach. Podobna sytuacja może mieć miejsce w przypadku podmorskich łąk traw. Zmiana klimatu nasila także ryzyko susz i podnosi energię fal, co szkodzi słonym bagnom i namorzynom (Lovelock i Reef, 2020, Fenessy i in., 2021, Hilmi i in., 2021, Cooley i in., 2022, Plaisted i in., 2022) (zobacz też: Skwar w oceanie, część 1: coraz dłuższe morskie fale gorąca).

Mimo tych zagrożeń lasy namorzynowe, podmorskie łąki i słone bagna są traktowane jako ważne elementy strategii mitygacyjnych opartych na ekosystemach. Już teraz wiele państw uwzględnia ekosystemy „błękitnego węgla” w swoich politykach klimatycznych np.: wliczając ich udział do Deklarowanych Celów Krajowych (ang. NDC=nationally determined contributions) czy włączając do programów typu REDD. Często podkreśla się przy tym dodatkowe korzyści, które oferują, ułatwiając adaptację do zmiany klimatu czy wypełnienie Celów Zrównoważonego Rozwoju. Chronią przed powodziami i erozją wybrzeża: działają podobnie do naturalnych falochronów, łagodząc siłę fal i zapobiegając niszczeniu brzegów. Są naturalnymi „filtrami” wody, a także miejscami o dużej bioróżnorodności. Zapewniają pożywienie i schronienie dla wielu gatunków zwierząt, w tym ryb, będących ważnym źródłem wyżywienia i zarobku w wielu nadmorskich społecznościach. Usługi dostarczane przez te ekosystemy mają często wartość wielu setek milionów dolarów. Przykładowo odtworzenie mokradeł Everglades (Floryda, USA) przyniosłoby sumaryczną korzyść ekonomiczną w wysokości 1,8 mld dolarów (Richardson i in., 2014, Fenessy i in., 2021, Wedding i in., 2021, Quevedo i in., 2023).

Mały, ale istotny sojusznik

Raport specjalny IPCC dotyczący oceanów i kriosfery (SROCC) szacował, iż odtwarzanie tych ekosystemów najprawdopodobniej nie jest w stanie zmniejszyć obecnych emisji o więcej niż 2%. Uwzględniał jednak tylko ekosystemy z roślinami okrytonasiennymi (czyli bez np. glonów) i nie szacował ich udziału w tworzeniu osadów w głębinach morskich (np.: poprzez wynoszenie materiału organicznego z prądami z dala od lądów). Nowsze szacunki mówią o 3% do 2030 r., z czego ochrona ma potencjał ograniczać emisje o ok. 0,3 Gt CO_2e rocznie, a odtwarzanie o 0,8. Co więcej osady np. namorzynów mogą gromadzi węgiel przez kolejne tysiąclecia. Jest to związane z warunkami beztlenowymi spowalniającymi rozkład, przez co węgiel wolniej wraca do obiegu. Dodatkowo warstwa wody ogranicza wymianę węgla pomiędzy osadami a atmosferą, a roślinność spowalniając przepływ wody chroni osady przed wymywaniem. Wszystko to powoduje, iż ekosystemy “błękitnego węgla” są bardziej trwałym magazynem węgla niż gleby na lądach, które dość gwałtownie mogą ulec wysyceniu (czyli zgromadzić pewną “maksymalną” ilość węgla organicznego), a uwolnienie z nich węgla następuje stosunkowo łatwo np.: w przypadku pożarów czy niewłaściwej gospodarki rolnej czy leśnej. Aby ekosystemy “błękitnego węgla” mogły jednak być naszym sojusznikiem w walce o zahamowanie wzrostu globalnej temperatury muszą być chronione, a zmiana klimatu nie może postępować w tempie, które przekroczy ich zdolności adaptacyjne (Ouyang i Lee, 2020, Hilmi i in., 2021, Macreadie i in., 2021) (zobacz też: Glebowe magazyny węgla – jak je chronić przed erozją?).

Niestety dalsze ocieplenie może spowodować degradację ekosystemów „niebieskiego węgla”. W przypadku łąk morskich już przekroczenie 2,3°C w stosunku do czasów przedprzemysłowych wywrze na nie silny negatywny wpływ, łącznie z ryzykiem utraty zgromadzonego przez nie węgla. W przypadku słonych bagien ten próg wynosi 3,1°C, a dla namorzynów 3,7°C. Pogarszanie zdrowotności tych zbiorowisk będzie jednak następowało dużo wcześniej przed tymi „krytycznymi” wartościami – wiele wskazuje, iż już ma to miejsce. Pokazuje to, iż żadne naturalne rozwiązania nie mają szansy pomóc w ograniczeniu tempa ocieplania, jeżeli przez cały czas będziemy spalać paliwa kopalne (Williamson i Gattuso, 2021, Cooley i in., 2022).

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: dr Natalia Szymańska

Idź do oryginalnego materiału