 |
| Kuva: Pixabay. |
Vaikka globaali talous pyörii covid-19-pandemian vuoksi vajaateholla, maaliskuussa 2021 Mauna Loalla mitattu ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli keskimäärin 417,6 ppm, suurempi kuin mittaushistorian yhtenäkään aiempana kuukautena. Edellinen ennätys oli 417,3 ppm toukokuussa 2020. Tämän vuoden toukokuussa lukema voi olla jo lähes 420 ppm, koska vuotuisen vaihtelun vuoksi se on toukokuussa yleensä noin 2 ppm korkeampi kuin maaliskuussa. Kun mittaukset alkoivat 1950-luvun lopulla, lukemat olivat alle 320 ppm.
Kasveille fotosynteesin kannalta ihanteellinen hiilidioksidipitoisuus on selvästi nykyistä korkeampi, ja maapallon kasvipeitteinen pinta-ala on kasvanut viime vuosikymmeninä. Cornellin yliopiston johtaman ja eilen Nature Climate Change -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan ihmiskunnan aiheuttama ilmastonmuutos on kuitenkin pienentänyt maatalouden kokonaistuottavuutta noin 20 prosentilla vuodesta 1961 nykypäivään.
Tuottavuus määritellään tuotannon määrän ja tuotannossa käytettyjen tuotantopanosten määrän suhteeksi. Tuottavuus kasvaa, kun samalla tuotantopanosten määrällä (esimerkiksi viljelysmaa, työ, lannoitteet) saadaan aikaan yhä suurempi määrä tuotantoa tai samaan tuotantomäärään päästään käyttämällä yhä vähemmän tuotantopanoksia. Vastaavasti tuottavuus heikkenee, jos samaan satomäärään tarvitaan aiempaa suuremmat panokset.
Maatalouden kokonaistuottavuus on siis globaalisti pienentynyt noin 20 prosentilla 1960-luvulta nykypäivään verrattuna tilanteeseen ilman ilmastonmuutosta. Tämä vastaa seitsemän viime vuoden tuottavuuden kasvun menettämistä kokonaan, siis aivan kuin kaikki maatalouden kehitys olisi pysähtynyt vuonna 2013. Vaikutus on vieläkin suurempi (noin 26-34 prosentin pienentyminen) lämpimillä alueilla, esimerkiksi Afrikassa, Latinalaisessa Amerikassa ja Karibialla. Ilmastonmuutos ei siis ole kaukana tulevaisuudessa häämöttävä ongelma, vaan sen vaikutukset ovat näkyneet maapallolla jo pitkään.
 |
| Ihmiskunnan aiheuttaman ilmastonmuutoksen kumulatiiviset vaikutukset alueelliseen maatalouden tuottavuuteen vuosina 1961-2020. |
Cornellin yliopiston tutkimuksen mukaan maataloudesta on tullut globaalisti yhä herkempi ilmaston muuttumiselle. FAO:n mukaan ravinnontuotantoa pitäisi kuitenkin saada lisättyä 2000-luvun alun tasosta 70 prosenttia vuoteen 2050 mennessä, jolloin maapallon väkiluku voi olla jo yli 9 miljardia, 70 prosenttia väestöstä on kaupunkilaisia ja ihmiset ovat aiempaa rikkaampia. Lisäksi tulee vielä biopolttoaineisiin tarvittava pelloilla kasvatettu materiaali.
 |
| Lämpötilan vaikutus globaaliin C3-fotosynteesiin (vihreä viiva), C4-fotosynteesiin (keltainen viiva) ja ekosysteemin kokonaishengitykseen (hiilidioksidin vapauttamiseen). C3-fotosynteesin maksimi on +18 asteessa ja C4-fotosynteesin maksimi +28 asteessa. Varjostetut värialueet kuvaavat 90 prosentin luottamusväliä. Credit: Katharyn A. Duffy, Christopher R. Schwalm, Vickery L. Arcus, George W. Koch, Liyin L. Liang, Louis A. Schipper. How close are we to the temperature tipping point of the terrestrial biosphere? Science Advaces 13 JAN 2021: EAAY1052. License: CC BY-NC 4.0. |
Nykyään maaekosysteemit imevät noin 30 prosenttia ihmiskunnan hiilidioksidipäästöistä (2,6 ± 0,8 petagrammaa hiiltä vuodessa). Tärkein maaekosysteemien hiilinielun vuotuiseen vaihteluun vaikuttava tekijä on lämpötila. Tammikuussa julkaistun tutkimuksen mukaan kasvien hengitys lisäähtyy jatkuvasti lämpötilan kohotessa, kun taas fotosynteesi heikkenee lämpötilan ylitettyä optimin. Tutkimus perustuu FLUXNET-aineistoon. Vuosina 1991-2015 ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousi noin 40 ppm, mutta FLUXNET-havaintopisteissä fotosynteesi ei kuitenkaan lisääntynyt havaittavasti.
 |
| Globaali fotosynteesin (vihreä katkoviiva), hengityksen (punainen katkoviiva) ja maaekosysteemien hiilinielun (sininen viiva) muutos verrattuna nykyiseen ilmastoon. Fotosynteesissä ovat mukana sekä C3-fotosynteesi että C4-fotosynteesi painotettuna C3/C4-fotosynteesien globaalilla osuudella. Harmaalla varjostettu alue esittää vuosina 1991-2015 mitattuja vuosien keskilämpötiloja. Katkonainen harmaa pystyviiva osoittaa nykyistä vuosien keskilämpötilaa FLUXNET-tutkimuspisteissä. Credit: Katharyn A. Duffy, Christopher R. Schwalm, Vickery L. Arcus, George W. Koch, Liyin L. Liang, Louis A. Schipper. How close are we to the temperature tipping point of the terrestrial biosphere? Science Advances 13 JAN 2021: EAAY1052. License: CC BY-NC 4.0. |
Suurin osa maapallon kasveista on C3-kasveja, joilla fotosynteesin optimi on jo +18 asteessa. C4-kasveilla se on +28 asteessa. Sen sijaan hiilidioksidia tuottavalla hengityksellä ei FLUXNET-aineistosta löydy lainkaan ylärajaa, jossa sen kasvu loppuisi tai edes hidastuisi. Kokeellisten tutkimusten mukaan kasvien hengityksen maksimi näyttäisi olevan vasta +60 asteessa ja maahengityksen maksimi +70 asteessa.
 |
| A. Niiden kuukausien lukumäärä, jolloin lämpötila ylittää fotosynteesin optimilämpötilan nykyisessä ilmastossa (1950-2010). B. Niiden kuukausien määrä, jolloin lämpötila ylittää fotosynteesin optimilämpötilan vuosina 2040-2060 RCP8.5-ilmastoskenaarion mukaisilla lämpötiloilla. RCP8.5-skenaario kuvaa tilannetta, jossa kasvihuonekaasupäästöt jatkuvat nykyisen suuruisina. C. Sellaisten maaekosysteemien osuus, joissa fotosynteesin optimilämpötila ylittyy eri RCP-ilmastoskenaarioiden mukaan. D. Nykyinen bruttoperustuotanto (fotosynteesi keskimäärin vuosina 2003-2013, sininen viiva) eri leveyspiireillä, vuosien 2040-2060 bruttoperustuotanto (punainen viiva) ja vuosien 2070-2090 bruttoperustuotanto (oranssi käyrä) RCP8.5-ilmastoskenaarion mukaisilla lämpötiloilla. Vuosina 2040-2060 bruttoperustuotanto on pienentynyt 44 prosenttia ja vuosina 2070-2090 puolestaan 49 prosenttia. Credit: Katharyn A. Duffy, Christopher R. Schwalm, Vickery L. Arcus, George W. Koch, Liyin L. Liang, Louis A. Schipper. How close are we to the temperature tipping point of the terrestrial biosphere? Science Advances 13 JAN 2021: EAAY1052. License: CC BY-NC 4.0. |
Nykyisissä ilmasto-oloissa kasvillisuus toimii yleensä tehokkaana hiilinieluna. Pieni lämpeneminen jopa hieman parantaa hiilinielua edelleen, koska globaalisti nykyinen keskilämpötila jää hieman fotosynteesin optimilämpötilan alapuolelle. Hyvin nopeasti lämpötila kuitenkin kohoaa jo niin paljon, että fotosynteesi alkaa heikentyä. Tämä voi tapahtua jo seuraavien 20-30 vuoden aikana.
Nykyisinkin lämpimimmän vuosineljänneksen (kolmen kuukauden jakson) keskilämpötila ylittää fotosynteesin optimilämpötilan. Fotosynteesin optimilämpötilan yläpuolella hiilidioksidia tuottava hengitys kuitenkin jatkaa kiihtymistään eksponentiaalisesti. Tällöin hiilinielu heikkenee ja ilmastonmuutos kiihtyy. Näin käy erityisen herkästi Amazonin ja Kaakkois-Aasian sademetsäalueilla. Jos ilmaston lämpenemistä ei hillitä, tämän vuosisadan lopulla maaekosysteemien hiilinielu putoaa puoleen nykyisestä.
Biomit eli suuerkosysteemit muuttuvat aikojen kuluessa ja lämpimään ilmastoon sopeutuneet biomit laajenevat kohti napa-alueita. Ensin kuitenkin vanhat biomit heikkenevät ja tuhoutuvat, jolloin niistä voi vapautua lisää hiilidioksidia. Laajenevat biomit saattavat tarvita myös ihmisten apua, ja lopulta laajenevien biomien menestyminen riippuu siitä, onko maaperässä saatavilla riittävästi ravinteita. Siksi ilmastonmuutoksen hillinnässä ei kannata luottaa liikaa kasvillisuuden kykyyn sitoa hiilidioksidia, vaikka kasvilajit ja kasvillisuusvyöhykkeet osittain sopeutuvatkin ilmastonmuutokseen.
Jos maapallon keskilämpötilan nousu saadaan rajoitettua RCP8.5-skenaarion mukaisen lämpenemisen sijaan RCP2.6-skenaarion mukaiseen lämpenemiseen, maapallon biomien perustuotanto saattaa säilyä lähes nykyisellä tasolla, jolloin maaekosysteemien hiilinielu pienenisi vain 10-30 prosenttia. RCP2.6 on skenaario, jossa pysytään kansainvälisesti tavoitellun alle kahden asteen lämpenemisen rajoissa. Kyseisen skenaarion toteutuminen vaatii nopeita, kaikkia valtioita koskevia toimenpiteitä, joissa päästöjä vähennetään nopeasti.
Lähteet
Lue myös nämä
