Zmierňovanie klímy a biodiverzita na pevnine

Vedecká štúdia, ktorá sa zaoberá vplyvom rôznych stratégií zmierňovania klimatických zmien na biodiverzitu. Konkrétne skúma dopad lesných a bioenergetických stratégií na rozsahy výskytu 14 234 druhov stavovcov. Štúdia využíva rozsiahle dátové sady o biotopoch, klíme a výskyte druhov na modelovanie toho, ako tieto stratégie ovplyvňujú dostupné biotopy a klimatické podmienky pre rôzne druhy.

Metodológia

1. Zber a príprava dát:
   • Získavanie údajov o biodiverzite, klíme, využití pôdy a ďalších podporných údajoch.
   • Používanie údajov o výskyte druhov z Global Biodiversity Information Facility (GBIF) a IUCN.
   • Čistenie a spracovanie dát, vrátane odstraňovania záznamov mimo očakávaného rozsahu a filtrovania fosílnych záznamov.
   • Vytvorenie dvoch sád záznamov výskytu pre vtáky: „hniezdiace“ a „nehniezdiace“.
   • Získanie globálnych klimatických premenných z Coupled Model Intercomparison Project (CMPIP6) a IPCC.
   • Použitie globálnej mapy biotopov IUCN, ktorá modifikuje dáta Copernicus landcover z roku 2015 s použitím záznamov o biodiverzite.
   • Projekcia zmien v zložení biotopov do roku 2050 na základe frakčných pokrytí 32 rastlinných funkčných typov.
   • Získanie máp súčasných zásob uhlíka v rastlinnej biomase a v pôde.
   • Použitie máp maximálneho percenta pokrytia stromami, globálnych biomov a sedimentárnych paniev.
2. Vytvorenie máp areálu výskytu (AOH) pre každý druh:
   • Modelovanie bioklimatickej obálky každého druhu pomocou MaxEnt modelov distribúcie druhov (SDM).
   • Kombinovanie bioklimatickej obálky s údajmi o biotopoch a afinitami druhov k biotopom na vytvorenie máp AOH.
   • Zohľadnenie rôznych scenárov šírenia druhov, vrátane nulového, obmedzeného a ideálneho šírenia.
3. Modelovanie vplyvov konverzie biotopov spôsobených LBMS:
   • Posudzovanie vplyvov zalesňovania (reforestation and afforestation) a bioenergetických plodín.
   • Identifikácia pixelov, ktoré sú biophysical schopné podporovať stromy prostredníctvom prirodzeného rastu.
   • Vylúčenie pixelov, kde by zisky uhlíka boli offsetované zmenami v albede.
   • Rozlišovanie medzi reforestation a afforestation na základe historických biotopov.
   • Modelovanie vplyvov bioenergetických plodín s dôrazom na trávnaté porasty.
   • Aktualizácia AOH máp pre každý druh po aplikovaní zalesňovacích a bioenergetických stratégií.
4. Výpočet dopadov LBMS na zmierňovanie klímy:
   • Výpočet množstva atmosférického uhlíka odstráneného zalesňovaním a ukladaním uhlíka z bioenergetických plodín.
   • Zohľadnenie emisií uhlíka spojených s hnojením bioenergetických plodín.
   • Výpočet uhlíkového benefitu nahradením fosílnych palív bioenergiou.
   • Modelovanie sekvestrácie uhlíka prostredníctvom zachytávania a ukladania uhlíka (CCS) v geologických zásobníkoch.
   • Prevod množstva uhlíka na zmeny v priemernej úrovni globálneho otepľovania a regionálne zmeny v bioklimatických premenných.
   • Výpočet zmien v AOH každého druhu v závislosti od zmien v bioklimatických premenných.
5. Agregácia výsledkov:
   • Prezentovanie výsledkov na úrovni druhov, vrátane logaritmického pomeru zmien AOH.
   • Výpočet priestorovo špecifických zmien v AOH, priemerných naprieč všetkými druhmi.
   • Identifikácia, ktorá LBMS je lepšia pre biodiverzitu v danom pixeli.

Hlavné zistenia

• Zalesienie má pre niektoré druhy pozitívny vplyv, zatiaľ čo pre iné negatívny.
• Bioenergetické plodiny majú potenciál na zmiernenie zmeny klímy, ale môžu mať negatívny dopad na biodiverzitu.
• Vplyv lesných a bioenergetických stratégií sa líši v závislosti od druhu a regiónu.
• Klimatické zmeny môžu významne ovplyvniť rozsahy druhov bez ohľadu na implementáciu LBMS.
• Štúdia zdôrazňuje dôležitosť zohľadňovania rôznych vplyvov LBMS (konverzia biotopov a zmierňovanie klímy) a ich vzájomné ovplyvňovanie.

Zdroje neistoty

• Použitie jedného SDM modelu (MaxEnt) a rovnakých prediktorových premenných pre všetky druhy.
• Neistota v mapách globálneho potenciálu rastu lesov, sekvestrácie uhlíka a albeda.
• Zjednodušené modelovanie vplyvu klímy na druhy.
• Neistota vyplývajúca z modelovania šírenia a adaptácie druhov.
• Nedostatok detailov o tom, ako druhy využívajú rozličné biotopy.

Wniosek

Štúdia poskytuje komplexný prehľad o vplyvoch lesných a bioenergetických stratégií na biodiverzitu. Výsledky ukazujú, že je dôležité brať do úvahy komplexné vplyvy LBMS na rôzne druhy a regióny, a nie sa zameriavať iba na globálne ukazovatele. Je potrebné dôsledne zvážiť kompromisy medzi zmierňovaním klímy a ochranou biodiverzity pri rozhodovaní o implementácii LBMS. Ďalší výskum by sa mal zamerať na zlepšenie modelov a zohľadňovanie ďalších faktorov ovplyvňujúcich vplyv LBMS na biodiverzitu. Wiosna

Glosár kľúčových pojmov

• AOH (Area of Habitat): Plocha biotopu, predstavuje oblasť, ktorá je pre daný druh vhodná z hľadiska klímy a typov biotopov.
• Bioclimatická obálka: Rozsah klimatických podmienok, ktoré je daný druh schopný tolerovať, vyjadrený ako relatívna miera vhodnosti jednotlivých miest.
• LBMS (Land-Based Mitigation Strategy): Pozemná mitigačná stratégia, metóda alebo postup využívania pôdy na zníženie emisií skleníkových plynov alebo odstraňovanie uhlíka z atmosféry.
• Reforestácia: Obnova lesa na miestach, kde historicky lesy existovali.
• Aforestácia: Výsadba lesa na miestach, ktoré boli historicky nelesné.
• MaxEnt: Druhový distribučný model založený na princípe maximálnej entropie, ktorý sa používa na modelovanie rozloženia druhov na základe ich výskytu a environmentálnych premenných.
• GBIF: Global Biodiversity Information Facility, globálna databáza údajov o výskyte druhov.
• SDM (Species Distribution Model): Druhový distribučný model, vytvára predpovede o priestorovom rozložení druhov.
• Bilineárna interpolácia: Metóda na odhadovanie hodnôt medzi dvoma známymi údajmi, použitá na resamplovanie dát.
• Kriging: Metóda interpolácie na odhadovanie priestorových hodnôt na základe polohy a hodnoty okolitých bodov.
• Pseudo-absencie: Údaje o miestach, kde sa predpokladá, že daný druh nevyskytuje, ktoré sa používajú na trénovanie modelov druhového rozloženia.
• Sedimentárne panvy: Geologické štruktúry vhodné na dlhodobé ukladanie uhlíka.
• Biom: Veľký ekosystém s charakteristickou vegetáciou a klímou.
• Albedo: Miera odrazivosti povrchu zeme voči slnečnému žiareniu, môže ovplyvňovať otepľovanie a ochladzovanie.
• SSP2-RCP4.5: Spoločná sociálno-ekonomická cesta 2 (SSP2) v kombinácii s reprezentatívnou cestou koncentrácií 4.5 (RCP4.5), jeden z referenčných scenárov pre budúci vývoj klímy.
• Lignocelulózové rastliny: Rastliny, ktorých hlavnou zložkou je celulóza, lignín a hemicelulóza. Používajú sa na výrobu bioenergie.