Чи спасуть дерева нашу планету від глобального потепління?

На Заході набирає обертів чергова ініціатива масової посадки дерев — TeamTrees. До неї приєднався навіть Ілон Маск, змінивши своє ім’я у твіттері на Трилон Маск. Вважається, що масові посадки допоможуть у боротьбі із глобальним потеплінням. Як ми покажемо нижче, насправді все може бути навпаки.
Дерева ведуть не надто «рослинний» спосіб життя: вони діють великими групами і краще за людину вміють керувати опадами і вітрами / ©New Line Cinema
На перший погляд, ініціатива щодо посадки дерев виглядає логічно. Преса майже кожен день повідомляє: площа лісів на планеті скорочується, дерев вирубують у рази більше, ніж садять. Тільки пригадайте заплановану до пандемії акцію з посадкою мільйона дерев в Україні за день!
У той самий час ясно, що дерева необхідні вироблення кисню. Всупереч поширеній помилці, море вже давно не головне джерело кисню: організми, що там живуть, мають надто мізерну біомасу. На дерева припадає майже 400 мільярдів тонн всього вуглецю у живих організмах Землі, але в усіх морських жителів — лише шість мільярдів тонн. Дерева явно важливіші для біосфери та атмосфери: тобто рятувати їх, саджаючи мільйони нових, — гарна ідея.
Однак, якщо якась ідея здається гарною, іноді варто подумати про неї трохи глибше. Можливо, все не так однозначно, як здавалося спершу.
Скільки дерев потрібно посадити, щоб щось змінити?
Почнемо з основ: проект TeamTrees планує посадити 20 мільйонів дерев, а Ілон Маск виділив кошти на мільйон.А скільки дерев всього існує на планеті? Чи вистачить мільйона чи 20 мільйонів, щоб справді допомогти природі?
Як не дивно, ніхто насправді не знає, скільки дерев на Землі. Як пишуть імениті дослідники у статті в Nature від 2015 року: «дерева відіграють ключову роль у нашому розумінні земної біосфери» — але скільки їх у цій біосфері не дуже зрозуміло.
Порахувати реальну кількість усіх дерев на Землі не  простіше, ніж кількість піщинок на морському дні.
Цікаво, що ця наукова робота виросла з історії, подібної до Трилону Маска і зеленої ініціативи TeamTrees.
Томас Кроутер, перший автор статті 2015 року, мав друга — екоактивіста. Той був членом групи, яка хотіла посадити цілий мільярд дерев. Зверніть увагу: не 20 мільйонів, як TeamTrees, а цілий мільярд. Одна біда: вони спочатку сформулювали ціль, а вже потім замислилися. Як зазначає Кроутер: «Вони не знали, що дасть посадку мільярда дерев. Чи збільшить їх кількість у світі на 1%? Чи на 50%? Вони навіть не знали, чи взагалі можна розмістити один мільярд дерев на Землі».
Знаючи, що Кроутер — учений, його друг спитав: скільки дерев на планеті? На жаль, учений не зміг відразу відповісти на запитання. Ті наукові роботи, що він знайшов на цю тему, були чистим теоретизуванням, без спроби досить повних польових вимірів. Найменш теоретична оцінка була зроблена за грубою прикидкою на основі супутникових знімків. На жаль, дозвіл у них такий, що окреме дерево там не побачити, але це краще ніж нічого. Оцінка казала: на планеті 400 мільярдів дерев, по 60 на людину.Виходило, що мільярд дерев не те що нічого не змінить, а й взагалі буде десь на межі помилки вимірів. Щоб точно з’ясувати, чи справді екоініціатива друга така безнадійна, Кроутер із товаришами сів і порахував сам. Для цього вони взяли дані щодо щільності окремих ділянок лісу (підсумовували вимірювання по 400 тисяч досліджених ділянок) та помножили їх на загальну площу лісів такої щільності, розраховану за супутниковими фото.
І тут виявилося, що краще б друг не питав Кроутера зовсім. Зроблена ним робота показала: на планеті понад три трильйони дерев, чотири сотні на людину. Причому Кроутер і Ко визнають, що їх оцінка може бути заниженою. Нормальні польові дані вони виявили тільки по Північній Америці та Європі, де, чесно сказати, ліси куди менш щільні, ніж на тропіках. Інша наукова праця в одній Амазонії нарахувала 290 мільярдів дерев. Дуже можливо, що через більшу щільність лісу в тропіках дерев на планеті сильно за три трильйони.

За останніми підрахунками, у світі три трильйони дерев, але й ці цифри можуть бути занижені: даних із тропічних лісів не достатньо. До того ж, згідно з новою роботою, виходить, що в Амазонії дерева стоять менш щільно, ніж на далекій Півночі, у що не надто просто повірити / © Crowther et al.
Що таке на цьому тлі мільярд нових дерев тієї нині вже міцно забутої екоініціативи? Приблизно 0,033%. А що означає 20 мільйонів дерев від новомодного проекту TeamTrees? Все вірно: одна стодесятитисячна. Мільйон дерев, на які виділив гроші Трилон Маск, — лише одна тримільйонна від загальної кількості дерев на планеті.
Та ж робота в Nature повідомляє: щороку у світі додається п’ять мільярдів дерев. Тобто дуже гучна розрекламована екологічна акція планує зробити 1/250 того, що робиться щороку. Тільки ті, хто садить основну масу цих мільярдів, не піаряться у твіттері та на ютьюбі. Найчастіше це компанії, які займаються вирубуванням, яких закон багатьох країн зобов’язує компенсувати зрубане новими посадками. Висновок: не всі ті рятівники планети, які про це голосно мовлять.
Історія хороша тим, що чимало прочищає мозок. У школі нам казали, що наука добре вивчила Землю. У житті виявляється, що наука вважає, що дерев чи то 400 мільярдів, чи три трильйони, чи багато більше, але скільки — невідомо, бо за межами розвинених країн нормальні польові дослідження не дуже багато де ведуться.Може, варто замислитися і над рештою загальновідомих істин стосовно дерев? Чи немає там такого ж ворожіння і чи реальна картина не відрізняється від тієї, яку нам повідомляють ЗМІ?
Наскільки швидко зникають ліси
Медіа повідомляють, що ліси стрімко скорочуються. Те саме розповідає Міжурядова група експертів зі зміни клімату. Вона також закликає зупинити зникнення лісів. Але з якою швидкістю вони зникають?
ООН у 2005 році повідомляла, що втрачається 130 тисяч квадратних кілометрів на рік. У 2016 році: що тільки 33 тисяч квадратних кілометрів лісу на рік. Очевидно, в якийсь раз в організації були неправі, але в який? Чи є незалежні дані?
Є. Global Forest Watch, програма стеження за лісами Інституту світових ресурсів із Вашингтона, каже, що у 2016 році було втрачено 290 тисяч квадратних кілометрів лісу.
Схоже, настав час припинити довіряти цифрам організацій, які не публікують методику своїх підрахунків у наукових журналах, що рецензуються, і звернутися до серйозних наукових статей по темі. Що кажуть вони, із якою ж швидкістю знищуються ліси?
У 2018 році в Nature вийшла стаття, де зміни площі лісів вперше порахували на основі супутникових знімків одразу за десятки років, а не за лічені роки, як раніше. За ними вийшло, що у 1982-2016 роках лісів побільшало на 2,24 мільйона квадратних кілометрів — тобто їхня площа зростала на 64 тисячі квадратних кілометрів на рік. Приріст спостерігається у субарктичній, субтропічній та помірній  зонах.Тропічний ліс, навпаки, трохи скоротився, в основному за рахунок активних вирубок у Бразилії.

Червоним показана земля без рослинності, синім – з короткою рослинністю, зеленим – з деревами. На малюнку нижче показані зміни за 1982-2016 роки: лісів побільшало на 2,24 мільйона квадратних кілометрів, короткої рослинності — менше на 0,88, а позбавленої рослинності суші — на 1,16 мільйона квадратних кілометрів. Іншими словами, ліси наступають на пустки та степи / © Xiao-Peng Song et al
Попередні роботи часто ґрунтувалися на кадастрових відомостях різних країн про те, яка територія була лісом та яка була вирубана. Кадастри складаються людьми, які завжди працюють швидко чи ретельно. Їм часто ліньки швидко вносити до списку лісів територію, що заростає деревами. Тим більше, що сьогодні ти її вніс до категорії «лісу», а вже завтра треба буде призначити туди лісничих та стежити за відсутністю незаконних вирубок та іншого. Чиновники теж люди, і при фіксованій оплаті вони, природно, намагаються поменше працювати.
Супутникові знімки працюють: вони фіксують об’єктивну реальність. Але якщо використовувати супутникові знімки лише за кілька років, як Global Forest Watch, то на них будуть видні лише свіжі вирубки, але не буде видно територій, які за ці роки заросли деревами: адже за класифікаціями деревами вважають лише об’єкти понад п’ять метрів, а за лічені роки (і навіть за десяток років) не всі новозрілі дерева досягнуть такої висоти. Оскільки робота 2018 року використовувала знімки одразу за 35 років, то зафіксувала не лише вирубки, а й їхнє подальше заростання деревами, що й дозволило спостерігати реальну картину.Ми вже писали про те, чому ліси, як і земна рослинність взагалі, розширюються. Коротко нагадаємо, що головною причиною цього є швидке зростання концентрації СО2 в атмосфері за останні десятиліття. Пожежі, безперечно, можуть уповільнити цей процес, але лише сповільнити. Пожежі почалися 420 мільйонів років тому, відразу після виходу рослин на суходіл, і за цей час рослини непогано пристосувалися до загрози вогню. Вони несуть від нього втрати лише на тисячі квадратних кілометрів на рік, що набагато менше за щорічний приріст.
Цікаво, що світові медіа напрочуд імунні до наукової картини світу. Це неважливо: у ЗМІ, як і раніше, трубять про загибель лісів, у Вікіпедії відбувається те саме. «Новини ООН» дійшли до того, що ліси на їхніх сторінках «зникають» зі швидкістю 70 тисяч квадратних кілометрів на рік — хоча у спеціальних публікаціях органів ООН вони «зникають» лише на 33 тисячі квадратних кілометрів на рік. Як це поєднується між собою? Так само, як із розростанням лісів, що спостерігається з космосу: ніяк.
Дерева: найкращі та найпотайніші маніпулятори на планеті
Аж донедавна багато невинних питань щодо дерев не мали точних відповідей. Вчені нещодавно з’ясували не лише кількість дерев, а й той факт, що вони наступають на навколишній світ, а не відступають перед ним. Ще десяток-другий років тому не було й розуміння того, наскільки дерева насправді добре організовані і як глибоко керують навколишнім світом. Яскравим прикладом в Україні стало руйнування Російською федерацією  Каховської ГЕС, вже наступної весни уся територія колишньго водоймища була встелена молодим заросляком.
Багато звичних нам з дитинства дерев, включаючи берези, дуби та сосни, безпосередньо контактують між собою корінням. Контакти підтримуються не просто так: через них дерева обмінюються водою та поживними речовинами. Часто вони пов’язані у великі мережі, якими речовини передаються убік від вихідного дерева на десятки метрів.

На коренях рослин живуть гриби-симбіонти, які одержують цукру в обмін на фосфор та інші послуги, у тому числі доставку поживних речовин від коріння сусідніх дерев / ©AlbertonRecord.co.za
Це має сенс: у невеликій западині може бути надлишок вологи, на прогалині поруч її дефіцит, та й азот з фосфором у ґрунті часто розподілені нерівномірно. У такій ситуації одній рослині раціонально поділитися з іншою, тим більше, що згодом сусід може відповісти такою ж послугою. Часто кооперація йде навіть між деревами різних видів, що зростають поблизу.
Масштаб цієї«лісової змови» вкрай широкий. Молоді дерева на дні лісового океану одержують трохи світла і самі по собі постійно гинули від нестачі поживних речовин. Отримуючи синтезовані дорослими деревами цукру (через контакти кореневих систем), вони можуть жити і дорослішати до дорослого стану – після чого самі почнуть підгодовувати молодняк.
Дерева мають і аналог «пенсійного забезпечення»: багато пнів давно зрубаних дерев у стабільних лісах можуть роками залишатися живими (або навіть пускати нові пагони). Пні не мають листя, самі по собі вони швидко померли б. Тільки за рахунок того, що навколишні дерева підгодовують цукром свого давнього знайомця, цього не відбувається.
Коренева мережа служить не тільки для обміну їжею. Нею йде обмін хімічними (зокрема за посередництва рослинних гормонів) і навіть електричними сигналами. Так, ви не дочули: електричними сигналами — так само, як у нервовій системі тварин (хоча напруга та частота електричних імпульсів, звичайно, у дерев дещо відрізняються).До речі, в кореневих системах деяких видів дерев навіть поширюються звуки, що випускаються рослинами, частотою близько 220 герц, нечутні для людей (ґрунт добре їх поглинає). Вона повідомляють навколишні дерева про те, що у них почалася хвороба або що вони атаковані комахами-шкідниками. Отримавши сигнал, інші дерева відразу змінюють свою поведінку так, щоб шкідникам було складніше напасти вже на них.
Розміри підземних кореневих мереж, що з’єднують дерева, важко встановити точно. Пандо, величезний організм-колонія дерев-клонів в США
– Виняток. За їхньою ДНК встановлено, що ця мережа включає 40 тисяч дерев на площі в 43 гектари. Вік організму-мережі щонайменше 14 тисяч років / © Wikimedia Commons

Шкідники для рослин — не лише комахи, а й більші тварини. Таку проблему ми виявили з нашо європейською сосною на схилах заповідника Горгани, не достатньо того,що насіння поїдають птахи, білки, молоді саджанці.що все ж зуміли прорости,зїдає олень.
Дерева не обмежуються створенням «лесосімї» та запровадженням соціального забезпечення для молодих та старих. Вони ще активно впливають на навколишній світ. Коли в’язи і сосни атакують гусениці, ті випускають речовини, що залучають паразитичних ос, що відкладають яйця прямо в гусениць.
Але управління поведінкою оси – взагалі кажучи, дрібниці. Цікавіше те, що дерева керують дощами. Нагадаємо: у повітрі без дрібних частинок (центрів конденсації крапель у хмарах) водяна пара сама по собі почне утворювати краплі лише за температури близько мінус 13 °C. При більш людських температурах хмари виникнуть лише за відносної вологості повітря значно вище 100%. Як точно зауважує фізик Ігор Іванов, «в реальних умовах такий сильний пересичення не настає практично ніколи».Неважко здогадатися: якби хмари виникали тільки так, дощів було б набагато менше, а де-не-де вони взагалі могли перестати йти. Як так виходить, що на планеті взагалі йдуть дощі?
Вся справа в частках розміром близько десятитисячної міліметра, що слугують центром конденсації крапель води. Коли повітря сухе, вони провокують утворення крапель води, коли воно вологе — можуть, навпаки, «пригальмовувати» конденсацію крапель і тим самим знижувати опади. Кількість таких частинок у повітрі коливається від тисячі до десяти тисяч на кубометр. Відповідно, змінюється і можливість випадання дощу при формально одному й тому кількості вологи в атмосфері.
За сучасними оцінками, в атмосфері планети 12,9 трильйона тонн води, але переважна більшість (не менше 99%) міститься поза хмарами, у вигляді прозорої водяної пари. Тобто, керуючи кількістю частинок, що провокує конденсацію вологи в атмосфері, можна різко змінити кількість хмар, а також опадів.
Як зрозумів читач, рослини виробляють масу частинок, службовців центрами конденсації. Наприклад, такий пилок, а також ті частинки, на які вона розпадається з часом: вони служать водяній парі ефективними конденсаційними центрами. А це означає, що рослини можуть генерувати більше хмар навіть у повітрі з тією ж кількістю водяної пари.
Справа не лише у пилку. Заходячи до хвойного лісу, ми відчуваємо свіжий запах. В основному його формує пінен – ​​важливий компонент соснової смоли, який сосни (і не тільки вони) активно виділяють в атмосферу.У 2016 році було показано, що частинки пінену є відмінними центрами конденсації для хмар. Автори цієї роботи вважають: «Навіть сьогодні дерева виробляють більшу частину центрів конденсації хмар над лісистими областями з начебто чистим повітрям».
Згідно з результатами експериментів наявність на поверхні планети соснового лісу подвоює щільність хмар над ними. У результаті як зростає рівень опадів, а й різко змінюється тепловий режим. Влітку такі місця нагріваються слабше, зате вночі повільніше віддають тепло. Восени збільшена щільність хмар веде до уповільнення сезонного падіння температур.

Чому дерева – не сховища для СО2
Часто можна почути, що дерева пов’язують вуглекислий газ, ніж борються із глобальним потеплінням. Тут є певне непорозуміння. Деревоподібні рослини добре і надовго пов’язували СО2 в кам’яновугільному періоді. Ліси були постійно підтоплені, мертва рослина висотою багато метрів падала у воду, звідки його вуглець вже не витягувався. Саме тому подібний період продуктивний щодо вугілля.
Гриби вже 300 мільйонів років тому навчилися розкладати мертві дерева, знову вивільняючи вуглець, що міститься в них, у формі СО2 / ©Wikimedia Commons
Однак до кінця кам’яновугільного періоду висмоктування СО2 з атмосфери довело клімат до заледенінь (дуже рідкісних в історії Землі, якщо не брати останні два мільйони років). Прохолодніший світ має менше опадів. Дерева перестали рости на суцільних болотах, причому гриби навчилися розкладати деревину, вивільняючи її вуглець назад в атмосферу. Лісові пожежі та комахи-шкідники активно працюють у цьому напрямку. Підсумки можуть бути трохи несподіваними: ті канадські ліси, що підлягають регулярному контролю та виміру, викидають зараз більше СО2, ніж поглинають.
Так, дерева в результаті можуть пов’язувати більше СО2, ніж поглинають. Але обсяг довготривалого зв’язування такого роду не настільки великий. На сьогоднішній день не ясно, чи компенсують цей вплив дерев на клімат інші фактори. Наприклад, те, що ліси поглинають більше сонячної енергії, ніж інші рослинні ландшафти, або те, що вони посилюють хмарність.
Боротися з глобальним потеплінням деревами — як доглядати город за допомогою козла
Підіб’ємо підсумки.Дерев у світі дуже багато, і розкручені поп-ініціативи щодо посадки мільйона або мільярда дерев не особливо щось змінять у кліматі нашої планети.
Але все зміниться, якщо люди типу Маска та інших древолюбів дізнаються, що у світі трильйони дерев і почнуть їх садити у великих обсягах. Виходячи з того, що відомо науці сьогодні, ймовірно, дерева можуть помітно сприяти зростанню теплового бюджету планети — так само, як вони сприяють хмарам та опадам. Варто нагадати: з погляду дерев у глобальному потеплінні немає мінусів. Значить, у міру його посилення зростання лісів (за інших рівних) йтиме активніше.

Карта земних ландшафтів 16 000 років тому, у льодовиковий період / Жовтим показані тропічні та арктичні пустелі. Добре видно, що всіх типів лісів на планеті було дуже мало ©Wikimedia Commons
Скам’янілості минулих спекотних епох (хоч кам’яновугільного періоду, хоч мезозою з міоценом) показують, що чим тепліша Земля, тим більше на ній дерев. Їхній обмін речовин працює досить швидко, тільки коли температури перевищують 20 градусів. Звісно ж, вони не заперечуватимуть проти глобального потепління не те що до 17 градусів (таке очікують до кінця століття), а й до плюс 21 (таке співпадало з максимальним поширенням лісів у минулому).

Земля сьогодні: ліси зайняли значно більшу частину планети: і в Африці з Амазонією, і особливо на півночі Євразії та Північної Америки / ©NASA/GSFC
Дерева — дуже ефективні, хоч і несвідомі регулятори середовища, в якому вони живуть. Якщо їх досить багато, вони вміють домагатися потрібної кількості вітрів, підвищеної хмарності. Намагатися зупинити з їхньою допомогою глобальне потепління — все одно, що прагнути припинити корупцію за допомогою корумпованого політика. Звичайно, корумпований політик поглинає хабарі, тобто іншим корупціонерам їх, на перший погляд, дістанеться менше (адже кишені у бізнесу не бездонні). Але насправді середовище, створюване беручим хабарі борцем із хабарами, таке, що більше почнуть брати і всі інші.
Той факт, що дерева на час свого життя пов’язують СО2 (щоправда, після смерті віддають його основну частину повітря), не означає, що вони зупиняють потепління. Те, як вони впливають на середовище навколо себе хмарами та високим поглинанням сонячної енергії, нарощує тепловий бюджет Землі, а не зменшує його.
Чи варто рубати дерева для боротьби з глобальним потеплінням
Обмовимося: ми не закликаємо боротися з деревами, щоб урятувати планету від змін клімату. Як ми вже писали, саме собою потепління в сучасних масштабах не катастрофа. Більше того, за деревами є ціла низка явних плюсів. Хоча вони й збільшують тепловий бюджет Землі, але при цьому випаровують вологу влітку, локально пом’якшуючи спеку.
Вони ефективно знижують шумове забруднення, і саме ліси містять найбагатші види екосистеми планети.Тому якщо вас турбує екологія, то так, садити дерева можна і навіть потрібно — довкола міст та в них самих. Це там, де немає людини, ліси легко розростаються, а от навколо міст, завдяки будівництву нових доріг та житла (а також рукотворним палам), їх росте не так багато.
Але поширена в ЗМІ ідея про боротьбу з глобальним потеплінням посадкою лісів — думка з наукового погляду сумнівна. Виходячи з відомого на сьогодні це буде скоріше боротьба за потепління, ніж проти нього. Можливо, саме тому Маск швидко прибрав зі своєї сторінки перші літери імені Трилон?