המקף המטורף כדי להבין את גורלו של כבול

עם כל צעד שעבר, מגפיו של ג'ון ניקולס התכווצו על האדמה תחתיו. הוא הקליט את סביבתו בסרטון סלולרי מגורען, ולמרות היום הלח והאפור, הרי צ'וגאץ 'של אלסקה עדיין סיפקו תפאורה מדהימה לסביבונים הגבוהים וקרצף נמוך הצומח לרגליו. הוא ושני קולגות פצעו את דרכם בשולי קורסר בוג, חלקת אדמה לחה במרחק של כ -10 קילומטרים ממזרח לקורדובה, אלסקה, נקודה בודדה על המפה לא הרחק ממקום שדה מכלית הנפט אקסון-ולדז עלתה על שרטון בשנת 1989.

"אנחנו מסתובבים, " אמר ניקולס, "דרך מתפתל המוסק."

מוסקג הוא שם נוסף לביצי הכבול שהוא חוקר, וניקולס השליך את הבוץ באותו יום בשנת 2010 בחיפוש אחר דגימות ליבה כדי ללמוד כיצד נוצר הבס בן 12, 000 שנה. כפליאו -ולוג וחוקר כבול במצפה האדמה למונט-דוהרטי באוניברסיטת קולומביה, ניקולס עדיין פועל להבנת מקורו של הכבול ואיך הוא עלול להיווצר - או ריקבון - בעתיד.

שנית, רק לאוקיאנוסים בכמות הפחמן האטמוספרי שהם אוגרים, ביצי כבול הם חלק בלתי נפרד ממעגל הפחמן של כדור הארץ. מרבית הכבול התחיל להיווצר לאחר עידן הקרח האחרון, לפני כ 12, 000 שנה, ובמשך אלפי שנים הם היו מאגרי פחמן חשובים. אולם כעת, עם כוכב לכת מתחמם ודפוסי מזג אוויר חדשים, עתידם של כבלי הכבול הוטל בסימן שאלה, כולל כמה מהר הם עשויים להתחיל לשחרר את כל הפחמן המאוחסן שלהם בצורה של פחמן דו חמצני.

כשלושה אחוזים משטח השטח של כדור הארץ מועברים לאזורי כבול, על פי ההערכות הנוכחיות. עם זאת, למרות החשיבות של כבול במחזור הפחמן של כדור הארץ, המדענים עדיין ממלאים פרטים בסיסיים על בתי הגידול הללו, כולל היכן הם נמצאים, כמה עמוק הם הולכים וכמה פחמן הם מחזיקים.

דרכי הכבול הגדולות ביותר קיימים במקומות קרים ולחים ללא הרף כמו אלסקה, צפון אירופה וסיביר. אך נמצאו פיקדונות משמעותיים גם בדרום אפריקה, ארגנטינה, ברזיל ודרום-מזרח אסיה. עד ראשית המאה העשרים, מדענים חשבו כי הטרופיים חמים מדי - וחומרים צמחיים שנפלו נצרכים מהר מדי על ידי חרקים ומיקרובים - לנמל שטח כבול.

מדענים עדיין ממשיכים למצוא אותם. חוקרים גילו ביצת כבול בגודל של אנגליה באגן נהר קונגו בשנת 2014. ומחקר נוסף שנערך בשנת 2014 תיאר שטח כבול של 13, 500 קילומטרים רבועים באחד מיובליו של נהר האמזונס בפרו, המכיל כ -3.4 מיליארד טון פחמן.

ביצי כבול, מונח נוסף לשטחי כבול, הם רטובים, חומציים ביותר וכמעט נטולי חמצן. פירושם של תנאים אלה פירוק מאט בזחילה. שרידים צמחיים, בעלי חיים ואנושיים הנופלים לאדמות כבול יכולים לשמר בצורה מושלמת במשך מאות, אם לא אלפי שנים. הפחמן הכלול באורגניזמים החיים החד-פעמיים הללו נלכד, קבור לאט לאט ומונק מהאווירה במשך אלפי שנים.

אבל מה היה קורה אם מאגרי הפחמן האלה היו מוחקים? זהו חידה דחופה שעליהם על מדענים להתעמת עתה למרות שהם רק מתחילים לענות על שאלות על שפע הכבול וההפצה שלו.

"הם אזורי מפתח לאחסון פחמן, " אומר מרסל סילביוס, מומחה לשימוש יבשתי בחכמת אקלים בחברת Wetlands International. "אם אנו מתייחסים אליהם בצורה לא טובה, ננקז אותם ונחפור אותם, הם הופכים לארובות פחמן עיקריות."

מתקתק פצצות זמן?

באלסקה, כמו גם ברוב קווי הרוחב הצפוניים, ההיתוך של פרפרפר והעברת דפוסי גשמים מאיים על פסגות הכבול. אולם באזורים הטרופיים, כבר קיים סוג אחר של ניסוי שמתפתח במהירות - ולא מכוון.

אם כל הפחמן באזורי הכבול בעולם יתאדה לפתע, בערך 550 עד 650 מיליארד טון פחמן דו חמצני ישפכו לאטמוספירה - בערך פי שניים מהנפח שנוסף מאז תחילת המהפכה התעשייתית. בהתחשב בעובדה שטחי כבול מכילים בין 15 עד 30 אחוזים ממחסני הפחמן בעולם, כמעט ולא ניתן להמעיט בפוטנציאל שלהם להתחממות כדור הארץ.

"בגלל הנסיגה המתמדת שלהם בפחמן דו חמצני, [אדמות כבול] למעשה מקררים את האקלים", אומר רנה דומיין, מומחה כבול טרופי במוזיאון הלאומי להיסטוריה של סמיתסוניאן. אם אדמות כבול הפסיקו לאגור פחמן דו חמצני, אין לדעת מה תהיה ההשפעה הסביבתית לטווח הארוך.

ההרס הכולל בו זמנית של אדמות הכבול בעולם אינו סביר. אולם 14 אחוז ממלאי הפחמן העולמי של כבול - כ 71 מיליארד טון פחמן - המאוחסנים באזורי הכבול הטרופיים של דרום מזרח אסיה עומדים על קרקעית.

במלזיה ובאינדונזיה קיימים מרבצי כבול מתחת ליערות השפלה מיוערים וסמיך אשר פונו ומתנקזים במשך כמה עשורים אחרונים לחקלאות. כאשר מוסרים עצים ואדמות כבול מתייבשות, המרבצים מתחילים לשחרר פחמן בכמה אופנים שונים.

כאשר הכבול נחשף לאוויר הוא מתחיל להתפרק, מה שמשחרר פחמן דו חמצני לאטמוספרה. כבול יכול גם לשטוף לאורך התעלות מעשה ידי אדם שמנקזות את המים, ונשא את מאגרי הפחמן שלה הרחק במורד הזרם. כבול יבש נדלק בקלות גם כן, לעתים קרובות בוער ללא שליטה או מריח עמוק בתוך שכבות הפיקדון כמו אש תפר פחם. שריפות חוזרות ונשנות אלו מזרימות אפר וחלקיקים אחרים באוויר, ויוצרות חששות לבריאות הציבור כמו בעיות נשימה ומדרבן פינוי באזורים שבהם הם מתרחשים.

נכון לשנת 2010, 20 אחוזים מיערות ביצות הכבול בחצי האי המלזי ובאיים סומטרה ובורנאו פונו למטעי דקל נפט אפריקאים או לגידול שיטה (המשמשת לייצור עיסת נייר ומוצרי עץ אחרים). מפפואה גינאה החדשה, המחזיקה 12 עד 14 מיליון דונם של יער כבול בתולי, רק 12 מיליון דונם של יער ביצות כבול נותרו בארכיפלג האינדונזי.

בקצב ההשמדה הנוכחי, יערכו היערות הנותרים מחוץ לברוניי, שבהם היערות שמורים היטב, עד 2030, אומר דומיין.

בתנאים אידיאליים, לדבריו, אדמות כבול טרופיות שלמות יכולות לאגור עד טון פחמן דו חמצני לדונם בשנה. אך בגלל פרקטיקות חקלאיות הרסניות ותנודות חדשות בדפוסי מזג האוויר, אזורי הכבול של דרום מזרח אסיה מאבדים כ -22 עד 31 טון פחמן דו חמצני לדונם בכל שנה. זה יותר מפי 20 ממה שהאזורים הללו נספגים מדי שנה.

במהלך שני העשורים האחרונים, פליטת הפחמן הדו-חמצני מיערות ביצות כבול מנוקז ומושחת במלזיה ובאינדונזיה יותר ממכפילה, ועברה מ -240 מיליון טון בשנת 1990 ל -570 מיליון טונות בשנת 2010, אומר דומיין. הוא מתכנן לפרסם ניתוח זה בספר בהמשך השנה.

הצבת מטמון נסתר

הרבה מחוסר הוודאות במחקר כבול נובע מהעובדה שמדענים אינם יודעים את מלוא היקף מאגרי הכבול של כדור הארץ. אדמות כבול קטנות יחסית, מפוזרות באופן נרחב וקשה למצוא אותן. כך שלרוב ראשית המאה העשרים, הרבה ממה שהיה ידוע על שמורות כבול ברחבי העולם הגיע מהתצפיות הכתובות של חוקרי טבע שחיפשו שטחים מרוחקים המתארים נופים חדשים וגילו מינים לא ידועים.

מאז, תמונות וניתוחים לווייניים חדשים, נתונים על מי פנים עומדים, בחינה מחודשת של מפות ישנות ומסעות מדעיים נוספים מילאו הרבה מהפערים שידענו היכן קיימות שטחי כבול. אבל עדיין נותר עוד הרבה מה ללמוד.

בהתבסס על טלאי נתונים מרוצפים יחד ממקורות שונים, מדענים חושבים שיש להם הערכות טובות לכמה כבול נמצא שם, אומר ניקולס מקולומביה. אולם חלק ניכר מהידע שלנו על מיקומם של אדמות כבול מבוסס על אקסטרפולציה, הוא מסביר, ורק כמות מוגבלת של הערכות אלה אומתה על ידי הערכות קרקעיות.

"כמה כבול יש, זו שאלה גדולה שאנחנו עדיין מנסים להשיג אותה", אומר ניקולס.

חלק מהבעיה היא הגיאוגרפיה. חנויות כבול נוטות להיות מקומות נידחים ועוינים בצורה בלתי אפשרית. הקורססר בוג של אלסקה, למשל, נגיש רק באמצעות מטוס או סירה. בקווי הרוחב הצפוניים בני האדם פשוט לא העזו בשום מספר לאזורים שבהם נוצר כבול. ובאזור הטרופי, למרות שיש המון אנשים, הם נמנעו באופן היסטורי מביצות כבול. אזורים אלה עניים בתזונה ואינם ראויים לחקלאות.

נושא נוסף הוא שלמרות שגבולות פני השטח של כבול נוטים להיות מוגדרים היטב, לעיתים קרובות עומקו אינו. לוויינים ורדאר חודר קרקע יכולים לראות כל כך רחוק למטה - כמה וכמה ביצים באירלנד ובגרמניה ידועות כמעומק של מטר וחצי, הרבה מעבר ליכולתם של לוויינים נודדים למדוד. לכן נטילת ליבות נותרה הדרך הטובה ביותר לקבוע את עומק ביצת הכבול.

עבור מדענים החוקרים אדמות כבול, זה לא פשוט כמו שזה נראה. עליהם לשלוף את כל הציוד שלהם לצורך נטילת דגימות ומדידות מביובק יבש ומרוחק מדי יום. אבל ברגע שהחוקרים מגיעים לאתר, הם לא יכולים לעמוד בשקט זמן רב מדי, אחרת הם מתחילים לשקוע.

"אם אתה לוקח ליבת כבול ומייבש אותו, 90 אחוז מהמדגם מורכב מים", אומר דומיין. "ללכת על כבול הוא קרוב ככל שתגיע לישו, מכיוון שאתה בעצם הולך על מים."

יער ביצות כבול מנטנגאי, מרכז קלימנטאן (צילום: מרסל סילביוס, בינלאומי של Wetlands) קטע של ביצת כבול מושחתה ושרופה במרכז קלימנטן משמש כאזור טייס פלודולוגיה באפריל 2009. (צילום: מרסל סילביוס, Wetlands International) יער ביצות כבול נשרף בפאלאנגה רעיה, בורנאו בספטמבר 2015. (צילום: Björn Vaughn) עובדיה קופצ'אק (משמאל) והחוקר הפוסט-דוקטורט כריס מוי מבצעים מדידות עומק בקורססר בוג באלסקה. כאשר מחפשים אחר אתרים לליבת כבול אפשריים, החוקרים מבצעים מדידות עומק מקדימות על ידי חיבור מוט מתכת אל תוך הביצה. (תמונה באדיבות ג'ון ניקולס) חוקרים מחליצים בזהירות מדגם ליבת כבול טרי באיזור הכבול של בלייט בברוניי, שהוא בעומק של מטר וחצי וגילו 2, 800 שנה. סריקה של גרעין כבול מראה כיצד חומר צמחי מת מת נדחס בצפיפות לאורך אלפי השנים הרבות בהן הוא מצטבר. (תמונה באדיבות ג'ון ניקולס)

משרטט תצוגות חדשות

בשטח, תהליך קביעת ההיקף הפיזי של מאגרי הפחמן של ביצות הכבול הוא תהליך איטי ולעתים מתסכל. ביערות כבול טרופיים - בהם שכבות כוללות עצים שלמים, שורשים וחומרים מעץ אחרים - אפילו מכשירי המשוננים המיוחדים המשמשים להפקת דגימות ליבה למחקר אינם מצליחים לחדור לעיתים רחוקות מאוד. ביום טוב החוקרים עשויים להפיק מדגם שמיש לשימוש יחיד.

מדידת קצב חילופי הגזים, או השטף, בין ביצות הכבול לאטמוספרה היא טכניקה נוספת שמדענים משתמשים בה כדי ללמוד כיצד התנהלות אזורים אלה.

אלכס קוב, מדען מחקר עם ברית סינגפור-MIT למחקר וטכנולוגיה (SMART), משתמש במגוון טכניקות למדידת שטף הפחמן מביצות כבול מופרעות וטהורות באי בורנאו. מכמה מגדלי פיגומים - שאחד מהם מתנשא לגובה של 213 מטרים מעל רצפת היער בכדי לפנות את חופת עץ השורע האלבידה העולה - מכשירים מודדים את מהירות הרוח, הטמפרטורה ואת קצב חילופי הפחמן הדו-חמצני, המתאן והחנקן בין האווירה למערכת האקולוגית שמתחת. . קוב ועמיתיו מקווים כי הניטור שלהם יעניק להם הבנה טובה יותר של האופן בו שינויים במערכת המים משפיעים על יערות הכבול ואיך אופני פחמן משתנים בהתאם.

"דבר מאתגר זה שהרבה פחמן מועבר למים התהום [מתוך כבלי הכבול], " מסביר קוב. חומר אורגני במים הופך את הנוזל לצבע תה חזק, ומכאן מגיעים נהרות מים שחורים, הוא אומר. "מים [אלה] יכולים להוות 10 עד 20 אחוז מכל שטף הפחמן הכולל שיוצא משטח כבול מושפל."

הבנה מלאה של היקף מאגרי פחמן כבול וכיצד מתנהגים ביצות נותרה מחוץ להישג יד. כך שהיכולת לחזות את התנהגותם, כמו גם כיצד תרומתם למחזור הפחמן העולמי עשויה להשתלב במודל אקלים גדול יותר, נותרה יעד חמקמק.

חיזוי עתיד הכבול

ככל שהאקלים מתחמם, אדמות כבול יכולות ללכת בשתי דרכים אם תישאר למכשירים שלהם. מרחבי צמחים מורחבים פירושם שהצטברות כבול עשויה להתגבר, ולשמור על אזורים אלה כיור פחמן. לחלופין, ההתחממות גורמת לתנודות משקעים הגורמות לאדמות כבול להתדרדר למקורות פחמן. לא כל שטח כבול יגיב להתחממות באותה צורה, ולכן החוקרים זקוקים למודלים ממוחשבים שיעזרו לבדוק את כל האפשרויות.

דוגמנות מאפשרת למדענים לערוך פונקציות של כבול באזורים שבהם מעולם לא בוצעו מדידות שדה. הדמיה מדויקת של התנהגות אדמת כבול תאפשר לחוקרים להעריך את שטפי פחמן וגז החממה מבלי להיכנס למאמץ הגרגנטי של ביקור בכל מרבץ כבול בשדה.

אולם החוקרים זקוקים לנתונים על מנת לבנות מודלים מדויקים, והנתונים שנאספו עד כה אינם מספיק מקיפים בכדי להשתמש בהדמיות רחבות היקף. "נתונים ללא דגמים הם כאוס, אך דגמים ללא נתונים הם פנטזיה, " אומר סטיב פרולקינג, ביוגיאוכמיסט באוניברסיטת ניו המפשייר, שמפתח מודלים ממוחשבים לאופן בו עתודות הכבול מגיבות לשיבושים טבעיים ואנושיים.

מודלים אקלימיים מסתכלים על נתחי שטח קטנים בכל פעם; תאי הרשת של דגם ברזולוציה גבוהה הם בגודל של כ 62 מיילים. אך עדיין מדובר באזור גדול מכדי לחקור במדויק את התנהגות שטח הכבול.

נושא נוסף הוא שלכל ביצת כבול יש מאפייני זרימת מים ייחודיים התלויים מאוד בגורמים מקומיים כמו טופוגרפיה וצמחייה. כמו פרפרים קטנים ועגומים, כל ביצת כבול היא מיוחדת, ויצירת מודל מחשב המייצג את התנהגותם מתוך התנפצות של תצפיות קרקעיות מביא לפערים עצומים כאשר הם מיושמים בקנה מידה עולמי.

"היכן שהם נמצאים או איך הם מתקשרים זה עם זה אינו חלק מהפרטים בדגמים האלה", אומר פרולקינג. "ולגבול כבול, יש לכך השפעה גדולה על ההידרולוגיה שלו. כשאתה פועל בקנה מידה של 100 ק"מ ומנסה לדגמן את שולחן המים לטווח של כמה סנטימטרים, הוא הופך להיות ממש ממש קשה. "

הבעיה השלישית היא הזמן. אזורי כבול מתפתחים לאורך אלפי שנים, בעוד שרוב המודלים האקלימיים פועלים בסדר גודל של מאות שנים, אומר תומאס קליינן, מעצב מחזור פחמן עולמי במכון מקס פלאנק למטאורולוגיה. זה הופך את התנאים להתפתחותה של שטח כבול בעתיד קשים מאוד.

בכדי להיות באמת מסוגלים לשלב אדמות כבול במודלים פחמניים ואקלים עולמיים, יש צורך במפות מקיפות יותר, כמו גם נתונים נוספים על סוגי הצמחים בתוך כל שטח כבול, היכן ואיך מצטברים מים ועומק המרבצים.

נתוני לוויין מועילים, כמו גם מפות שנעשות עם נתונים שנאספו על ידי כלי טיס בלתי מאוישים, אך לכל אחת מהן המגבלות שלה. לוויינים אינם יכולים לחדור הרבה מעבר לצמחיית הג'ונגל העבה או לאדמה. ובעוד שמדינות קטנות כמו ברוניי מיפו את כל יערות הביצות שלהם עם כביש LiDAR - מערכת לייזר המותקנת בכלי טיס שיכולה להכין מפות טופוגרפיות מפורטות או צמחיות, בין השאר - לא צפויות מדינות חסרות מזומנים כמו אינדונזיה ללכת בעקבותיה.

החזרת הגאות

ככל שמדענים מתערבלים כדי לאסוף נתונים נוספים ולחבר מודלים אקלימיים גלובליים הכוללים ייצוגים מדויקים של אדמת כבול, מתבצעות מאמצים לצמצם את קצב ההרס של הכבול של דרום מזרח אסיה.

הסוכנות לשיקום כבולי אדמה באינדונזיה, שהוקמה בתחילת 2016, שמה לה למטרה להחזיר 4.9 מיליון דונם של כבול מושחת במהלך חמש השנים הבאות על ידי הסדרת השימוש בה. הסוכנות תקטלג את התעלות שכבר נחפרו בשטחי כבול, תווכו את זכויות השימוש ביער ומעלות מודעות בקרב התושבים המקומיים ליתרונות בשימור ביצות הכבול. ממשלת נורווגיה והסוכנות האמריקאית לפיתוח בינלאומי (USAID) התחייבו בסך הכל 114 מיליון דולר למאמצי אינדונזיה.

נשיא אינדונזיה, יוקו ווידודו, הוציא גם צו בסוף השנה שעברה האוסר על פינוי כל שטח כבול חדש, למרות שכבר היו מגבלות מקומיות. סילביוס, מחברת Wetlands International, ספקן כי האיסור יעבוד, במיוחד מכיוון שאינדונזיה שמה לה למטרה להכפיל את תפוקת שמן הדקל שלה עד 2020. אף שהם אזור חקלאי במוצא אחרון, יערות ביצות הכבול הם חלק מהאדמות היחידות שנותרו. זמין לחקלאות.

ועם העוני הנפוץ באזור, דומיין של סמית'סוניאן מוסיף כי ציפייה לאזור לוותר על הרווחים הרווחיים משמן דקלים דומה לבקשת סעודיה להפסיק לשאוב נפט.

"פעולות אנושיות נשלטות על ידי רווחים לטווח הקצר ולא על ידי המתרחש בעוד 10, 50 ואפילו 100 שנה", מציין דומיין. "קשה לראות שיהיה שינוי מאסיבי במוקד הכלכלי הזה."

עם זאת, מכיוון שנקרות הכבול הנמוכות המחובקות את חופי מלזיה ואינדונזיה מתנקזות כדי לפנות מקום למטעים, הן בסופו של דבר ישקעו מתחת לפני הים. זה עלול להציף אותם לצמיתות, ולהפוך את האדמה לא ראויה לחקלאות כלשהי.

ישנן דרכים לשימור בתי הגידול הללו תוך ניצולן לגידול יבולים, לעומת זאת. תפוזים, קש, עץ תה ותמר סאגו הם דוגמאות לכ -200 גידולים הניתנים לעיבוד בתוך ביצת כבול. חברות מסוימות מנסות לפתח מגוון של אגוזים לא מוחלפים, מהסטורופטרה אוהבת הביצה, עם תשואות משופרות. משמש כתחליף לחמאת קקאו בשוקולד או בקרמים בעור ובשיער, יום אחד עלול לסייע בתכניות ל"הכרת מחדש "ביצות כבול סחוטות ומושחתות.

"הממשלה האינדונזית רואה כעת שתכנית לשימוש יבשתית כבול סחוט מבקשת צרות", אומר סילביוס. "הם יצטרכו לבטל את זה מרצונם, או שזה יושלם מטבעו כשהכל אבוד."