absztrakt

egy új hipotézis azt sugallja, hogy az erdőtakaró sokkal nagyobb szerepet játszik a csapadék meghatározásában, mint azt korábban elismerték. Megmagyarázza, hogy az erdős régiók hogyan generálnak nagy mennyiségű áramlást a légköri vízgőzben. E hipotézis szerint a kontinentális belső terekben, például az Amazonas és a Kongó vízgyűjtőiben csak a belsőtől a partig szinte folyamatos erdőborítás miatt fordul elő nagy mennyiségű csapadék. A mögöttes mechanizmus hangsúlyozza a párolgás és a páralecsapódás szerepét a légköri nyomáskülönbségek kialakulásában, és számos olyan jelenséget számlál, amelyeket a meglévő modellek figyelmen kívül hagynak. Azt sugallja, hogy még a lokalizált erdővesztés is néha száraz körülményekre fordíthatja a nedves kontinenst. Ha túléli a vizsgálatot, ez a hipotézis átalakítja az erdőveszteséget, az éghajlatváltozást, a hidrológiát és a környezetvédelmi szolgáltatásokat. Új kutatási irányokat kínál a makroökológia és a tájökológia, a hidrológia, az erdő helyreállítása és a paleoklímák területén. Ez is meggyőző új motivációt nyújt az erdő megőrzéséhez.

az élet a Föld hidrológiai ciklusától függ, különösen azoktól a folyamatoktól, amelyek a nedvességet az óceánokból a szárazföldre szállítják. A növényzet szerepe továbbra is ellentmondásos. Sok részben erdős régió helyi lakosai úgy vélik, hogy az erdők “vonzzák” az esőt, míg a legtöbb modern éghajlati szakértő nem ért egyet. De egy új hipotézis azt sugallja, hogy a helyi emberek helyesek lehetnek.

a világ hidrológiai rendszerei gyorsan változnak. Az élelmezésbiztonságot számos régióban erősen fenyegeti a változó csapadékminták (Lobell et al. 2008). Eközben az erdőirtás már csaknem öt százalékkal csökkentette az erdőkből származó gőzáramlást (becslések szerint évente 3000 köbkilométer a globális földi származtatott összesen 67 000 km3), a lassulás kevés jelével (Gordon et al. 2005). Soha nem volt sürgetőbb annak megértése, hogy a növényzet borítása hogyan befolyásolja az éghajlatot.

Makarieva és Gorshkov kifejlesztettek egy hipotézist annak magyarázatára, hogy az erdők hogyan vonzzák a nedves levegőt, és hogyan maradnak nedvesek az olyan kontinentális régiók, mint az Amazonas-medence (Makarieva et al. 2006, Makarieva és Gorshkov 2007, valamint a kapcsolódó online beszélgetések; a továbbiakban együttesen: “Makarieva és Gorshkov”). A következmények jelentősek. A hagyományos modellek általában “mérsékelt” 20-30 százalékos csapadékcsökkenést jósolnak a kontinentális méretű erdőirtás után (Bonan 2008). Ezzel szemben Makarieva és Gorshkov azt sugallják, hogy még a viszonylag lokalizált tisztások is teljes kontinentális éghajlatot válthatnak át nedvesről szárazra, a csapadékmennyiség több mint 95% – kal csökken a belső térben.

míg Makarieva és Gorshkov publikációi technikai jellegűek, részletezik a hipotézisük mögött meghúzódó fizikát, az alapgondolatokat és azok jelentőségét a szélesebb közönség számára magyarázzuk el. Kezdjük azzal, hogy megjegyezzük, hogy az ötletek miért hitelesek és érdemesek. Ezután összefoglaljuk az erdő-éghajlat kölcsönhatások hagyományos megértését és Makarieva és Gorshkov javaslatait. A trópusi erdőkre koncentrálunk. Miután megvizsgáltuk, mi teszi ezeket az erdőket különlegessé, megvizsgáljuk a makarieva és Gorshkov hipotézisével kapcsolatos különféle következményeket és kutatási lehetőségeket. Végül hangsúlyozzuk ezen ötletek fontosságát az erdővédelem szempontjából.

hiteles

a jelentős kutatások ellenére a globális éghajlatot meghatározó mechanizmusok továbbra sem ismertek. Az éghajlatfizikával kapcsolatos konszenzusos összefoglalóknak több szót kell fordítaniuk a bizonytalanságok részletezésére, mint a tényekre (például az IPCC 2007). Az elmúlt évtizedek elismert előrelépései ellenére nem minden kulcsfontosságú betekintést jegyeznek fel azonnal a közzétett cikkek ezrei között. Makarieva és Gorshkov munkája, amely a légköri viselkedés egyenleteire összpontosít, úgy tűnik, hogy igazságtalanul figyelmen kívül hagyták. Saját értékelésünk, valamint szakértői kollégáink értékelése, akikkel konzultáltunk, az, hogy Makarieva és Gorshkov hipotézise érdekes és fontos. Most meg kell vizsgálni és értékelni kell.

konvencionális megértés

az erdőirtás szerepet játszik a csapadék csökkenésében különböző régiókban (beleértve a Száhel-övezetet, Nyugat-Afrikát, Kamerunot, Közép-Amazóniát és Indiát), valamint a monszunok gyengülésében (Fu et al. 2002, Gianni et al. 2003, Malhi és Wright 2005). De a kapcsolatok továbbra is bizonytalanok.

megfigyelések azt sugallják, hogy a kiterjedt erdőirtás gyakran csökkenti a felhőképződést és a csapadékmennyiséget, és hangsúlyozza a szezonalitást (Bonan 2008). Az erdőtisztítások különálló, konvekció által vezérelt “vegetációs szellőt” okozhatnak, amelyben nedves levegőt szívnak ki az erdőből (Laurance 2005). Úgy gondolják, hogy a lombkorona érdességéből és a hőmérséklet-vezérelt konvekcióból eredő légköri turbulencia magyarázza a csapadék lokalizált növekedését, amely néha töredezett erdőtakaróval jár (Bonan 2008).

mivel a kísérleti vizsgálatok lehetőségei korlátozottak, az éghajlatkutatók nagymértékben támaszkodnak a szimulációs modellekre, hogy elősegítsék megértésüket. A legtöbb modern modell az erdőirtás utáni Csapadék helyi csökkenését vonja maga után, valamint a regionális, sőt az interkontinentális éghajlati hatásokat (Bonan 2008). Az éghajlat-modellezők számára az erdőirtással kapcsolatos legfontosabb változások a csökkent levélterület-index, a gyökeresedés mélysége, a lombkorona érdessége és az érdesség hossza (a légáramlást befolyásoló intézkedések) és a magasabb albedo (visszaverő képesség). De ezek a változások, kölcsönhatásaik és befolyásaik, valamint a kontextusoktól és skáláktól való függőségük csak tág értelemben érthetők. Továbbra is sok a bizonytalanság, különösen a párolgás, a konvekció, a felhőképződés, az aeroszolok és a felszínborítás hatását illetően, valamint arról, hogy a felhőtakaró változásai hogyan alakulnak a csapadék változásaiban (IPCC 2007).

újrahasznosítás

a légköri nedvesség az óceáni és a szárazföldi párolgásból származik. A földi forrásokból származó esőt, amely hozzájárul a helyi csapadékhoz, “újrahasznosítottnak” nevezik.”A nedves kontinentális belső terek hagyományos magyarázatai hangsúlyozzák az ilyen újrahasznosítást-de összeadódnak-e a számok?

az újrahasznosított eső aránya, amely a vizsgált terület kiterjedésétől függ, kevés következetes különbséget mutat a nedves és a száraz régiók között: becslések szerint 25-60% az Amazonasban (pl. Marengo 2005), 28% a Nílus régióban (Mohamed et al. 2005), több mint 50% a nyári eső az Egyesült Államok középnyugati részén (Bosilovich and Schubert 2002), és több mint 90% a Száhel-övezetben (Savenije 1995). A nedves régiókban rejtélyes nem az újrahasznosítás aránya, hanem az a kérdés, hogy mi hajtja a légköri nedvesség befelé áramló áramlását, amely a folyókon keresztül kifolyó anyag helyettesítéséhez szükséges (Savenije 1996).

a hagyományos elmélet nem ad egyértelmű magyarázatot arra, hogy a kontinentális belső terek sík síkságai hogyan tartják fenn a nedves éghajlatot. Makarieva és Gorshkov azt mutatják, hogy ha csak “hagyományos mechanizmusokat” alkalmaznak (beleértve az újrahasznosítást is), akkor a csapadéknak exponenciálisan csökkennie kell az óceánoktól való távolsággal. A kutatók korábban zavarba ejtették a hiányzó mechanizmust a megfigyelt csapadékminták elszámolására (Eltahir 1998). Makarieva és Gorshkov hipotézise elegáns megoldást kínál: “pumpának” nevezik.”

a légköri nedvességszivattyú

a hőmérséklet és a konvekció által vezérelt Nyomásgradienseket a hagyományos meteorológiai tudományokban a légáramlás fő mozgatórugóinak tekintik. Makarieva és Gorshkov azzal érvelnek, hogy a párolgás és a páralecsapódás fontosságát figyelmen kívül hagyták.

Makarieva és Gorshkov felhívják a figyelmet arra a tényre, hogy tipikus légköri körülmények között a vízgőz parciális nyomása a föld felszíne közelében jelentősen meghaladja a fölötte lévő légkörben lévő víz súlyát. Azt állítják, hogy ez az egyensúlyhiány erőteljes légáramlást generálhat. Az erő abból adódik, hogy a hőmérséklet és a nyomás egyaránt csökken a troposzféra (alacsonyabb légkör) magasságával. Amikor a függőleges hőmérséklet csökkenése (a “lapse rate”) kisebb, mint a kritikus értéke 1.2 Celsius fok (C) / km, a légköri víz statikus és gázállapotban maradhat. De a globális átlagos elévülési arány több, mint 6 Kb / km. Ennél a magasabb sebességnél a vízgőz emelkedik és kondenzálódik. A légköri térfogat csökkenése, amely a gáz-folyadék fázisváltás során következik be, a Légnyomás csökkenését okozza. Ezt a nyomáscsökkenést rutinszerűen figyelmen kívül hagyták.

a Föld felszínéhez közeli légáramok oda áramlanak, ahol a nyomás a legalacsonyabb. Makarieva és Gorshkov szerint ezek a területek rendelkeznek a legmagasabb párolgási sebességgel. Egyenlítői éghajlaton az erdők magasabb párolgási sebességet tartanak fenn, mint más borítástípusok, beleértve a nyílt vizet is. Így az erdők máshonnan nedves levegőt szívnak be; minél nagyobb az erdőterület, annál nagyobb a nedves levegő mennyisége (lásd az 1.ábrát). Ez a további nedvesség emelkedik és kondenzálódik, pozitív visszacsatolást generálva, amelyben a nedves területek felett felhőként kondenzálódó víz nagy része máshonnan származik. A mozgatórugók (napsugárzás) és az alapvető termodinamikai fogalmak és kapcsolatok ugyanazok, mint a hagyományos modellekben, így a legtöbb viselkedés azonos—a különbség a kondenzáció beépítésében rejlik.

Makarieva és Gorshkov becslései, amelyek magukban foglalják a kondenzáció okozta térfogatváltozásokat, azt sugallják, hogy ha az erdőtakaró elegendő, elegendő nedves levegő jut be ahhoz, hogy a kontinensek belsejében magas Csapadék maradjon. A számok most összeadódnak: így, a kondenzáció mechanizmust kínál annak magyarázatára, hogy a kontinentális Csapadék miért nem csökken mindig az óceántól való távolsággal.

párolgás és erdők

kétféle párolgást különböztetünk meg. A transzpiráció a növényeken belüli párolgási fluxus; a növények ezt az áramlást a sztómáik (a leveleken és más felületeken lévő pórusok) szabályozásával határozzák meg. A nedves felületekről, talajokról, nyílt vízből történő párolgás szintén fontos. Az, hogy melyik út járul hozzá leginkább az Általános párolgáshoz, a körülményektől függ (Calder 2005, Savenije 2004).

az erdők több nedvességet párologtatnak el, mint más növényzet, jellemzően 10-szeresére meghaladva a lágyszárú borítás fluxusát (Calder 2005). A zárt trópusi erdők általában évente több mint egy méter vizet párologtatnak el (Gordon et al. 2005). Néhány elpárolog több mint két méter (Loescher et al. 2005).

az erdő párolgása előnyös a lombkorona magasságából és érdességéből, ami turbulens légáramlást eredményez. Ezt “szárítókötél-effektusnak” nevezték, mivel ugyanaz az oka annak, hogy a ruhanemű gyorsabban szárad egy vonalon, mint amikor a földre fektetik (Calder 2005). Ha a nedvesség elegendő, az erdő párolgását elsősorban a napsugárzás és az időjárás korlátozza (Calder et al. 1986, Savenije 2004). A nagy trópusi fák naponta több száz liter vizet képesek kiszivárogni (Goldstein et al. 1998).

a vízkészletek fontosak. A nagy szármennyiségű növények lehetővé teszik a transzpiráció felülmúlását gyökérfelvétel, mivel a szár vízkészletei nappal kimerülnek, éjszaka pedig feltöltődnek (Goldstein et al. 1998, Sheil 2003). A fák (és az erdei lianák) általában mélyebb gyökerekkel rendelkeznek, mint más növényzet, és így szárazság idején hozzáférhetnek a föld alatti nedvességhez (Calder et al. 1986, Nepstad et al. 1994). Sok erdei talaj jó vízszivárgással és tárolással rendelkezik—az erdőirtás során gyakran elveszett tulajdonságok (Bruijnzeel 2004). Fontos lehet a talajvíz függőleges transzlokációja az erdő talajprofilján keresztül a gyökerek által éjszaka (Lee et al. 2005). Egyes helyeken-különösen a felhőerdőkben és a parti ködnek kitett erdőkben-a bőséges bryophyták és a sűrű lombozat hozzájárul a hatékony köd – és harmatmegfogáshoz (Dietz et al. 2007).

Makarieva és Gorshkov azt sugallják, hogy az erdők befolyásolhatják az eső esését. A csapadék akkor következik be, amikor a kondenzált nedvesség felhalmozódott, és az emelkedő nedves levegő által generált felhajtóerő elég alacsony. Megjegyzik, hogy a párolgás csökken, amikor a növények bezárják a sztómájukat, amint az a nap második felében gyakran előfordul, hogy enyhítsék a nedvességterhelést (Pons and Welschen 2004). Ez a csökkenés segíthet megmagyarázni, hogy a legtöbb trópusi eső miért esik Dél után sok szárazföldi (de nem tengeri) környezetben (Nesbitt and Zipser 2003). Ez az előrejelzés vizsgálatot igényel.

Csapadék transects

Makarieva és Gorshkov hipotézise kétféle partot jósol a kontinentális belső Csapadék trendekhez (a regionális izohyetsre merőleges transzektális utat követve ; Savenije 1995). Azt javasolják és demonstrálják, hogy a helyszíntől és a szezonalitástól függetlenül az erdőmentes transzektusok az éves csapadékmennyiség közel exponenciális csökkenését mutatják a parttól való távolság növekedésével, míg a jól erdős transzektusok nem mutatnak semmit (2.ábra).

a globális éghajlati modellek illeszkedhetnek ezekhez a csapadékmintákhoz, de nem jósolják meg őket. Ez egy fontos megkülönböztetés. Ahogy Makarieva és Gorshkov megjegyzi: “széles körben elismerik ,hogy a légköri konvekció modern ábrázolása a GCMs-ben paraméterezés, nem elmélet.”

szezonális csapadék

hogyan alkalmazható Makarieva és Gorshkov hipotézise a szezonális trópusokon? Ezek a monszun éghajlatok két állapot között váltanak: nedves és száraz. Ezt a váltást az egyenlítői régiókon kívüli napenergia éves ritmusa, valamint a szárazföldre és a tengerekre gyakorolt eltérő hatása vezérli. A klasszikus hőmérséklet-alapú magyarázat helyett Makarieva és Gorshkov nézete szerint a váltás a relatív párolgási fluxusoktól függ. A csökkentett napenergiájú évszakokban a szárazföld kevesebb nedvességet párolog el, mint a nyílt víz (az óceáni párolgás még télen is jelentős marad), a tengerek pedig levegőt szívnak a szárazföldről, ami száraz évszakhoz vezet (lásd az 1C.ábrát). Amikor az erősebb napsütés visszatér, a napenergia ismét elegendő ahhoz, hogy a Föld több nedvességet párologtasson el, mint a szomszédos tengerek, ami a klasszikus monszunokat jelző légáramok ingadozását okozza. A váltás a párolgási-csapadékrendszer pozitív visszajelzéseitől függ.

a trópusi esőzések nem minden szezonális eltolódása hasonló. A trópusi Dél-Amerika nagy része hosszan tartó száraz évszakot tapasztal—de a tengerpartra és a partról áramló légáramok egyértelmű váltása nélkül (Zhou és Lau 1998). Nevezetesen, ezeknek az erdőknek a hatalmas területei zöldek maradnak a száraz évszakban azáltal, hogy hozzáférnek a mély talajnedvesség-tartalékokhoz, amelyeket minden nedves évszakban feltöltenek (Juarez et al. 2007, Myneni et al. 2007). Az ebből eredő száraz évszakos párolgás nem képes teljes mértékben legyőzni az alacsonyabb tengeri Légnyomás hatását, de Makarieva és Gorshkov szerint kicsi lehet a különbség, és növelheti a szárazföldi eső valószínűségét.

Makarieva és Gorshkov hipotézise szerint a nedves évszakok hamarabb kezdődhetnek, ha magas szárazföldi párolgás előzi meg őket, és később kezdődhetnek (vagy egyáltalán nem), ha a párolgás alacsony. Ez az előrejelzés összhangban van a dél-amazóniai megfigyelésekkel, ahol a súlyos aszály csökkenti a növényzet átterjedési képességét, és késlelteti a nedves évszak kezdetét (Fu and Li 2004). Az erdőveszteség és a csökkent párolgás így csökkentheti a monszun esőzések behatolását és csökkentheti a nedves évszak időtartamát.

térbeli összefüggések és kapcsolási állapotok

Makarieva és Gorshkov elképzelései egyetértenek, de messze túlmutatnak a hagyományos éghajlati modelleken, amelyek azt sugallják, hogy a tengerparttal nem rendelkező éghajlati rendszerek, mivel az óceánok kevésbé pufferelik őket, érzékenyebbek a felszínborítás változására, mint a part menti területek (Zhang et al. 1996), míg az erdőveszteségnek a part menti régiókban általában szélesebb éghajlati hatása van (van der Molen et al. 2006). Makarieva és Gorshkov szerint, ha a partoktól a kontinentális belső terekig a nedves levegő közvetítéséhez szükséges közel folyamatos erdő megszakad, a légköri nedvesség áramlása leáll. Így a part közelében lévő erdősáv megtisztítása elegendő lehet a nedves kontinentális belső tér kiszáradásához. Továbbá, elegendő erdő megtisztítása a nagyobb erdőövezeten belül a nettó nedvesség szállítását az óceánról a szárazföldre a szárazföldre válthatja, így az erdők maradványai kiszáradhatnak. Nyilvánvaló, hogy ezeket a kockázatokat fel kell mérni és meg kell érteni.

illusztrációként Makarieva és Gorshkov azt javasolják, hogy az erdős Ausztráliát az őskori telepesek sivataggá “váltották”. Az őslakosok égése csökkentette a parti erdőket, ami kontinentális kiszáradáshoz vezetett. Ez hiteles? Az esküdtszék nem dönt. Az emberek az utolsó jégkorszakban érkeztek Ausztráliába, amikor a világ nagy része szárazabb volt, mint most. Természetesen Ausztráliát a múltban jól erdősítették, de aztán ismét száraz epizódok fordultak elő az emberi érkezés előtt (Morley 2000).

további bizonyítékok keresése

Hol máshol kereshetnénk bizonyítékot Makarieva és Gorshkov hipotézise mellett vagy ellen, a transzszekciós adatokon és a monszunok időzítésén kívül? Feltehetően az eltűnő erdővel körülvett mély kontinentális belső terekben a minta ideális lenne. Sajnos, ahol jó hosszú távú adatok állnak rendelkezésre az esőről és az erdőről, azok a part menti régiókból származnak, ahol a tengeri éghajlat uralkodik, és a hegyvidéki régiókból, ahol a csapadékot a terep szabályozza. A széles körben idézett megfigyelés, miszerint a dél-indiai Karnataka most erősen erdőirtott lábánál egy évszázad csapadékrekordja az éves esőnapok csak csekély csökkenésével jár, tehát nem túl megvilágító (Meher-Homji 1980).

az éghajlati változékonyságra vonatkozó adatok még inkább feltáróak lehetnek: Makarieva és Gorshkov hipotézise azt sugallja, hogy az erdők elvesztése a stabilizáló visszacsatolások elvesztésével és a megnövekedett éghajlati instabilitással jár. Brazília Atlanti erdejében éppen ilyen összefüggést fedeztek fel a csökkentett fafedél és a csapadékmennyiség helyi évközi változásának növekedése között (Webb et al. 2005).

új vizsgálatok

Makarieva és Gorshkov hipotézise számos különböző területre vonatkozik. Röviden megvizsgálunk néhányat.

vízhozamok.

Makarieva és Gorshkov jóslata és kimutatása az erdők és nem erdős területek különböző csapadékmintáiról meggyőző. De ezek általánosítások: figyelmen kívül hagyják a felszínformák és a fedéltípusok variációit az egyes transzektusokon belül, valamint a légkeringési minták hatását (az ideális transzekt irány az év során változik). Nem jósolják meg a nedves levegő viselkedését vegyes erdők / nem erdőterületek felett-azokon a régiókban, ahol az erdőtakaró gyakran a leggyorsabban eltűnik. Műholdas megfigyelések (pl. 2009) és különböző meglévő adatok, mint például a nemzetközi geoszféra Bioszféra Program transects, jobban megvilágíthatják ezeket a mintákat (lásd www.igbp.kva.se). A több terepi adat mellett helyi és regionális szimulátorokra van szükség, amelyekben mechanizmusok, forgatókönyvek és következmények feltárhatók.

a módosított tájak hidrológiai kompromisszumai skálafüggőek. A terepi adatok által jól ellenőrzött standard nézetben az erdei lombkorona jelentős csökkenése kevesebb vízvesztést eredményez a párolgás és a megnövekedett helyi lefolyás miatt (Calder 2005). Ezzel szemben Makarieva és Gorshkov hipotézise azt sugallja, hogy az erdők által elpárolgott víz általában érdeklődéssel tér vissza, így az erdők kimerülése esetén a csapadék csökkenése várható, ami alacsonyabb lefolyáshoz vezet egy szélesebb régióban.

tűz.

a tűzkár szerepe az erdőpusztulásban megalapozott pozitív visszacsatolás: ha egy erdő már égett, vagy más módon zavart és megrongálódott, gyúlékonyabbá válik, és így nagyobb valószínűséggel újra ég (Laurance 2005). Makarieva és Gorshkov hipotézise szárazságot ad ehhez a ciklushoz. A tűz károsítja azokat a tulajdonságokat, amelyek nedvesen és nem gyúlékonyan tartják az erdőket—ugyanazok a tulajdonságok, amelyek makarieva és Gorshkov szivattyúját vezetik. A tűz csökkenti a levélterületet és a hidraulikus emelésért felelős gyökérsűrűséget, ezáltal gyengíti a növényzet azon képességét, hogy fenntartsa az aljnövényzet páratartalmát. A csökkentett párolgás viszont csökkenti a csapadékot, ami fokozott aszályhoz, nagyobb gyúlékonysághoz és fokozott tűzveszélyhez vezet—így további és nemkívánatos pozitív visszacsatolást ad a lebomlási ciklusban.

vegetációs visszajelzések.

Makarieva és Gorshkov hipotézise kérdéseket vet fel a visszacsatolások Tájökológiai szerepével kapcsolatban. Például a legversenyképesebb levélfenológiai viselkedés az éghajlattól függ. A fák között az örökzöld lombozatot kedveli a magas szezonális kiszámíthatatlanság és a nedvesség rendelkezésre állásának alacsony szezonális változása, míg a lombhullató lombozatot az intenzív és kiterjedt aszályok, valamint a szezonális kiszámíthatóság (Givnish 2002). Ezenkívül néhány lombhullató fa öblít (pl., új leveleket termelnek) jóval az esőzések előtt—és néhányuk csak utána—jönnek, az előbbieket kiszámíthatóbb szezonális összefüggésekben, az utóbbiakat pedig szabálytalanabb körülmények között részesítik előnyben. Makarieva és Gorshkov hipotézise azt sugallja, hogy ezek a viselkedések befolyásolják a párolgás sebességét, befolyásolják az éghajlatot. A monszun régiókban az örökzöld és a Korán kipiruló lombhullató növényzet arra ösztönzi a száraz évszakot, hogy hamarabb és rendszeresebben érjen véget, míg a későn kipiruló lombhullató erdők hosszabb száraz évszakokat tapasztalnak. Makarieva és Gorshkov hipotézisét alkalmazva arra számítunk, hogy ezek a fenológiai viselkedések kedveznek azoknak az éghajlati viszonyoknak, amelyekhez a legjobban alkalmazkodnak.

de nem minden visszajelzés szükségszerűen pozitív. Például az örökzöld lianák a lombkorona jelentős részét teszik ki számos szezonális trópusi erdőben, ahol dominanciájukat a hosszú száraz évszak kedveli (Schnitzer 2005). Az ebből eredő csapadéknövekedésnek a fákat kell előnyben részesítenie a lianákkal szemben.

evolúció és kialakuló stabilitás.

az erdők úgy fejlődtek, hogy esőt generáljanak? Ez az elképzelés a kialakuló önstabilizáló viselkedés sokat vitatott lehetőségeit érinti (vagy” Gaia”; például Lenton and van Oijen 2002). A fák és az erdők számos alkalommal fejlődtek ki a Föld története során, ami arra utal, hogy ismétlődő tendencia gazdag, önellátó szárazföldi élőhelyek létrehozása. Ahogy az előző megbeszélések szemléltetik, lehetőség van az önstabilizáló kölcsönhatások kialakulására (Lásd még Makarieva and Gorshkov 2007). De, mivel a hatékony erdőszivattyúhoz szükséges tulajdonságok az egyes fák számára is előnyösek, úgy tűnik, hogy bármely szivattyú az egyéni szintű verseny evolúciós következményeként jelenik meg-növeli az erdő kiterjedését, de nem ezért alakult ki.

Paleoklímák.

Makarieva és Gorshkov hipotézise a klímakapcsolatával új fordulatokat ad a régi vitákhoz. Az emberi érkezés a korábban lakatlan régiókba az elmúlt 50 000 évben változatlanul a kihalásokkal jár, különösen a nagyobb fauna körében (mint a fent említett ausztráliai példában). Az éghajlatváltozás párhuzamos szerepe, amelyet természeti jelenségnek tekintenek, továbbra is vitatott (Koch and Barnosky 2006). Ha az ősi, ember által kiváltott élőhely-változások valószínűleg súlyos éghajlati hatásokat eredményezhetnek, akkor az események sorrendjét ebben a keretben újra kell értékelni.

Makarieva és Gorshkov hipotézise nem mondja el nekünk, hogy az erdők hogyan alakulhatnak vissza a föld történelmét megszakító katasztrofális események után (Morley 2000). Ez a kérdés megköveteli tőlünk, hogy megfejtsük azokat a visszacsatolási folyamatokat és küszöbértékeket, amelyek térben különböző léptékben működnek, és azokat a hatásokat, amelyek rájuk hatnak. Természetesen a hipotézis nem állítja, hogy ilyen zöldítés nem fordulhat elő. Feltehetően egy erdő még egy nedves part menti területen is megtelepedhet, ahol a csapadék a parttól való távolsággal exponenciálisan csökken, és fokozatosan haladhat a szárazföld felé, nedves levegőt vonva magával. Makarieva és Gorshkov hipotézise tisztázhatja, hogy Dél-Amerikának, de nem Afrikának sikerült fenntartania a nagyméretű, nedves belső éghajlatot a korábbi gleccserek révén. Talán Afrikában a nagy növényevők és a tűzzel élő ősi emberek jelenléte befolyásolta az erdő és a nem erdő növényzet közötti egyensúlyt, csökkentve a stabilitást és lehetővé téve az éghajlat változását.

kezelt növényzet.

ellentétben Makarievával és Gorskovval, akik azt állítják, hogy csak a természetes és érintetlen erdők képesek fenntartani a működő légköri szivattyút, azt gyanítjuk, hogy a másodlagos erdők és ültetvények kívánatos párolgási tulajdonságokkal rendelkezhetnek (lásd például Olchev et al. 2008). Míg az ilyen növényzet nagyobb gyúlékonysága kevésbé nedves környezetre utal, ami viszont kevésbé hatékony szivattyút jelent, az ilyen tulajdonságok nem elkerülhetetlenek, és a menedzsment befolyásolhatja őket. Ezeket a tulajdonságokat meg kell vizsgálni.

Zöldítő sivatagok.

lehet-e egy nap erdősíteni a világ sivatagait? Makarieva és Gorshkov hipotézise azt sugallja, hogy lehetséges. A legtöbb hagyományos modellel ellentétben Makarieva és Gorshkov számításai azt sugallják, hogy ha egyszer erdők telepednek le ezeken a területeken, a biotikus szivattyú elég erős lesz ahhoz, hogy megöntözze őket. A skálák, valamint az elkerülhetetlen technikai és etikai kihívások ellenére az ilyen projektek könnyebben finanszírozhatók és végrehajthatók a szén-dioxid-koncentráció növekedésével (Brovkin 2002).

Outlook

ha Makarieva és Gorshkov hipotézise igaznak bizonyul, fontos kérdések maradnak arról, hogy a biotikus szivattyú mechanizmusa hogyan lép kölcsönhatásba más folyamatokkal, hogy teljesebb képet adjon a helyi, regionális és globális éghajlatról. Ha a hipotézis hibásnak bizonyul, akkor is szükség lesz egy mechanizmusra a nedves kontinentális belső terek magyarázatára.

a biotikus szivattyú elfogadása növelné azokat az értékeket, amelyeket a társadalom az erdőtakaróra helyez. A vízzel kapcsolatos regionális aggályok felvetésével Makarieva és Gorshkov biotikus szivattyújának elfogadása különféle helyi szereplők figyelmét igényli, köztük sokakat, akik egyébként kevéssé törődnek az erdőborítás fenntartásával.

Köszönetnyilvánítás

köszönjük Anastassia Makarieva, Victor Gorshkov, Antonio Nobre, Ian Calder, Meine van Noordwijk, Wolfgang Cramer és három névtelen bírálók értékes megjegyzéseket. Köszönetet mondunk Claire Millernek és Miriam van Heistnek a szerkesztői javaslatokért, valamint a CIFOR könyvtárnak és a Wageningeni könyvtárnak a hivatkozások megtalálásáért. A D. S. – t az Európai Bizottság támogatta a nemzetközi Erdészeti Kutatóközpontnak, valamint a Wildlife Conservation Society támogatásával a trópusi erdővédelmi Intézet számára.

hivatkozás

szerzői megjegyzések