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碳中和科普:减少全球碳排放,动物也能打出神助攻

百度百科:碳中和(carbon neutrality),节能减排术语。碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量,实现正负抵消,达到相对“零排放”。

插播:2060前实现碳中和

在碳中和的大环境下,植物和微生物一直因其储存碳的能力而备受关注,而动物由于分布量、总生物量都远低于它们所依赖的植物,因此很少被人们关注。然而,如今有越来越多的科学研究正在表明,很多动物在减少温室气体排放方面所起的作用被低估了。

根据耶鲁大学研究小组2018年发表在《生态系统》上的一篇论文,动物可以增加或减少15~250%乃至更多的生物地球化学过程。在某些地区,特定动物物种或动物群带来的碳吸收或释放的量级甚至可以与同一地区的化石燃料排放相媲美。

这也就是说,动物并不是减碳行动单方面的受益者,或者气候危机单方面的受害者,在改变生态系统中的碳含量方面,许多动物可能具有令人难以置信的潜力。这一发现会为《联合国生物多样性公约》等国际气候和生物多样性倡议提供重要价值。

#01角马:一边迁徙一边防火

世界各地平均每年因野火烧毁的植被面积相当于印度的大小,虽然确切数字难以计算,但科学家预估,过去20年里,野火每年能排放的二氧化碳可以达到80亿吨,这其中就有一部分是源于野生动物的减少。

以赛伦盖蒂平原为例,赛伦盖蒂平原位于非洲东部、赤道以南,方圆31080平方公里,拥有世界上最壮观的以角马为主的野生动物迁徙景观。这种迁徙使得塞伦盖蒂平原的生态系统保持健康、繁荣,并发挥着巨大的碳汇作用。然而,20世纪初期到中期,由于牛瘟和偷猎,赛伦盖蒂平原上的角马大批死亡,种群数量从120万头锐减到30万头,原本应该在迁徙中被吃掉的草在干枯后不断堆积,引发了高频率、大面积的野火,造成了每年至少5吨以上的二氧化碳排放,相当于世界上凭空多了100万辆汽车。

在注意到角马数量与野火之间的关系后,人们在当地开展了各种保护计划,如今已经成功使角马种群以及其他食草动物的数量恢复到20世纪60年代的水平。相关跟踪研究发现,随着角马数量的增加,赛伦盖蒂平原上的野火频率有了明显降低,这确保了更多植被不会在正常生命周期里被提前烧毁。此外,角马等动物还会将可燃植物中的碳以粪便形式排出来,再由昆虫将其吸收到不易燃烧的土壤中,这一系列过程使整个赛伦盖蒂平原恢复了原有的碳储存能力,据估计,其二氧化碳净汇规模在今天足以抵消东非每年的化石燃料排放。

#02灰狼:亚寒带针叶林的守护者

大型食草动物并不是在所有地区都能助力碳减排,当把生态场景从非洲换到北极时,情况就会发生变化。例如,世界上分布面积最广的亚寒带针叶林可以从大气大量吸收二氧化碳,寒冷的北方气候有效限制了土壤微生物对有机物的分解(以及分解造成的碳排放),因此,这些地区的森林能够储存的二氧化碳比地球上大多数地方都多(热带森林的两倍)。相关估计显示,加拿大的北方森林清除并储存的二氧化碳能抵消该国每年的化石燃料碳排放,考虑到加拿大是二氧化碳排放国之一,这绝对不是一个小数字。

亚寒带针叶林得以大量储存二氧化碳的部分原因在于灰狼、黑熊等大型食肉动物和驼鹿、驯鹿等大型食草动物共同构成的完整食物链。对灰狼等食肉动物的过度捕杀,会导致驼鹿等食草动物数量的增加,因为食草动物密度过高就会过度消耗植物,从而导致森林的碳储存量降低。

相关分析显示,如果没有狼群,亚寒带针叶林地区的碳储存量将减少4600万至9900万吨,这相当于一年3300万到7100万辆汽车的尾气排放;而驼鹿的密度仅需从每平方公里0.5只上升到1.5只,就足以使单位面积的土壤碳储存量减少10~25%。此外,过多的食草动物可能会吃掉森林的树冠,让更多阳光照入森林,这可能使森林中的土壤变暖,增强微生物活动频率,长此以往,原本是碳汇的森林将有变成碳源的风险。可见,尽管灰狼作为顶端捕食者令人生畏,但如果想要保持野生动物、森林和碳循环之间的平衡,它们的存在必不可少。

#03海獭:保护海藻的大胃王

海獭是一种萌值爆表的动物,但是很多人不知道的是,它们也是保护气候的战士。海獭曾广泛分布在北太平洋的沿海水域,但在18世纪和19世纪,由于皮毛商人的大肆猎杀,海獭数量曾一度只剩2000只。尽管后来的动物保护工作在一定程度上提高了海獭的数量,如今仍有不少原海獭栖息地没能完全恢复正常。

直到海獭濒临消失后,人们才意识到了它们对气候的重要性:为了维持高代谢率,海獭必须不断进食,它们最喜欢吃海胆和螃蟹;海胆的主要食物是海藻,螃蟹喜欢捕食的生物可以促进海草的生长;海藻和海草则是地球生态中重要的碳汇之一,可以通过光合作用吸收二氧化碳、释放氧气、促进甲烷减排。当海獭从生态系统中消失时,海胆、螃蟹的数量就会激增,海胆会将浅海的海藻森林吃成一片贫瘠的海底荒漠,螃蟹则会减少有利于海草生长的生物数量,结果就是,许多依赖海藻和海草生存的生物失去栖息地,同时海洋的固碳能力降低。

在2012年的一项针对海獭促进碳储存潜力的研究中,通过比较有海獭和没有海獭的地区的海藻生长速度和密度,研究团队发现,和没有海獭的对照组相比,有海獭的区域(面积大致相当于一个哥斯达黎加)可以存储440万吨至870万吨二氧化碳,这比100万辆乘用车一年的碳排放还要多。如果海獭的数量在它们的历史栖息地范围内继续回升,这些地区的碳储存能力也将持续增加。特别值得一提的是,这种来自海獭的碳储存能力是可以量化成经济效益的:2012年一项量化海獭“碳价值”的论文估计,北太平洋研究区域内存在的海獭具有高达4.08亿美元的碳价值。鉴于这份估算参考的还是十年前的碳交易价格,我们有理由相信,在现今的碳市场上,海獭的价值更高。另外,2020年的一项研究还发现,在海獭帮助下得到恢复的海藻栖息地还将提升生态旅游价值,可见无论是生态系统还是当地经济,都将受益于这些可爱的小动物。

#04还有更多野生动物!

除了上述内容,自然界中还有更多野生动物的存在可以帮助我们减少碳排放。比如:大象、犀牛和其他类型的巨型食草动物有助于传播碳储存能力很高的树木种子,如果人类因为破坏动物栖息地和偷猎等原因失去这些动物的帮助,某些热带生态系统的碳储存能力就会受到侵蚀;相关实验显示,相对于只有植物的参照项,蝗虫可以导致实验范围内的草原生态系统的碳储存能力下降17%。而当蜘蛛作为捕食者加入到生态系统中时,植物吸收碳的速率比只有蝗虫存在时高出1.4倍,比没有任何动物存在时高出1.2倍;北极地区约有500亿吨的碳储存在永久冻土中,而像驯鹿这样的大型哺乳动物可以帮助维持该地区的高反照率,并通过踩踏地面,减缓永久冻土的融化速度;在腐殖酸湖泊中,浮游动物以甲烷营养细菌为食,这一过程会导致湖泊向大气排放甲烷。食饵性鲈鱼、捕食性棘鱼和石蝇类昆虫则可能减少浮游动物的数量,使甲烷排放量减少50%。

当然,目前的很多研究结论只是在小范围内得出,且不同区域内的生态环境都有差别。但这些发现仍然可以为更大范围内的实践提供参考,更对生物多样性保护和生态系统管理具有重要意义——人们要意识到,动物可以驱动生态系统碳储存能力的提升,它们的作用不应在气候治理中被忽略。

近几十年的经验教训证明,恢复生物多样性将同时恢复一些具有巨大效益的自然生态功能,虽然保护或管理多样化的动物物种不能被称为是解决气候危机的核心手段,但它理应成为增强生态系统碳储存、延缓气候变化解决方案的一部分。

参考资料:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aar3213

https://www.nrdc.org/experts/jennifer-sherry/how-wolves-and-other-wildlife-help-us-fight-climate

https://phys.org/news/2013-06-predators-affect-carbon.html

https://e360.yale.edu/features/how_natural_geo-engineering_can_help_slow_global_warming

https://www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016112821.htm

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