• Energy Research

AbstractForests are a substantial terrestrial carbon sink, but anthropogenic changes in land use and climate have considerably reduced the scale of this system1. Remote-sensing estimates to quantify carbon losses from global forests2–5 are characterized by considerable uncertainty and we lack a comprehensive ground-sourced evaluation to benchmark these estimates. Here we combine several ground-sourced6 and satellite-derived approaches2,7,8 to evaluate the scale of the global forest carbon potential outside agricultural and urban lands. Despite regional variation, the predictions demonstrated remarkable consistency at a global scale, with only a 12% difference between the ground-sourced and satellite-derived estimates. At present, global forest carbon storage is markedly under the natural potential, with a total deficit of 226 Gt (model range = 151–363 Gt) in areas with low human footprint. Most (61%, 139 Gt C) of this potential is in areas with existing forests, in which ecosystem protection can allow forests to recover to maturity. The remaining 39% (87 Gt C) of potential lies in regions in which forests have been removed or fragmented. Although forests cannot be a substitute for emissions reductions, our results support the idea2,3,9 that the conservation, restoration and sustainable management of diverse forests offer valuable contributions to meeting global climate and biodiversity targets.

Models reveal the high carbon mitigation potential of tropical forest regeneration.

1 IntroducciónDada la apremiante necesidad de cuantificar los flujos de carbono asociados con la dinámica de la vegetación terrestre, un número creciente de investigadores ha tratado de mejorar las estimaciones del volumen de árboles,la biomasa y las reservas de carbono. Las ecuaciones alométricas de árboles son herramientas críticas para tal propósito y tienen el potencial de mejorar nuestra comprensión sobre el secuestro de carbono en la vegetación boscosa, para apoyar la implementación de políticas y mecanismos diseñados para mitigar el cambio climático (por ejemplo, CDM y REDD+; Agrawal et al. 2011), para calcular los costos y beneficios asociados con los proyectos de carbono forestal, y para mejorar los sistemas de bioenergía y la gestión forestal sostenible (Henry et al. 2013). 1 Introduction Étant donné le besoin urgent de quantifier les flux de carbone associés à la dynamique de la végétation terrestre, un nombre croissant de chercheurs ont cherché à améliorer les estimations du volume des arbres, de la biomasse et des stocks de carbone. Les équations allométriques des arbres sont des outils essentiels à cette fin et ont le potentiel d'améliorer notre compréhension de la séquestration du carbone dans la végétation ligneuse, de soutenir la mise en œuvre de politiques et de mécanismes conçus pour atténuer le changement climatique (par exemple, CDM et REDD+ ; Agrawal et al. 2011), de calculer les coûts et les avantages associés aux projets de carbone forestier, et d'améliorer les systèmes de bioénergie et la gestion durable des forêts (Henry et al. 2013). 1 IntroductionGiven the pressing need to quantify carbon fluxes associatedwith terrestrial vegetation dynamics, an increasing number ofresearchers have sought to improve estimates of tree volume,biomass, and carbon stocks. Tree allometric equations arecritical tools for such purpose and have the potential toimprove our understanding about carbon sequestration inwoody vegetation, to support the implementation of policiesand mechanisms designed to mitigate climate change (e.g.CDM and REDD+; Agrawal et al. 2011), to calculate costsand benefits associated with forest carbon projects, and toimprove bioenergy systems and sustainable forest manage-ment (Henry et al. 2013). 1 المقدمة بالنظر إلى الحاجة الملحة لقياس تدفقات الكربون المرتبطة بديناميكيات الغطاء النباتي الأرضي، سعى عدد متزايد من الباحثين إلى تحسين تقديرات حجم الأشجار والكتلة الحيوية ومخزونات الكربون. تعد المعادلات المتجانسة للأشجار أدوات حاسمة لهذا الغرض ولديها القدرة على تحسين فهمنا لعزل الكربون في الغطاء النباتي الخشبي، لدعم تنفيذ السياسات والآليات المصممة للتخفيف من تغير المناخ (مثل CDM و REDD+؛ Agrawal et al. 2011)، لحساب التكاليف والفوائد المرتبطة بمشاريع كربون الغابات، وتحسين أنظمة الطاقة الحيوية والإدارة المستدامة للغابات (Henry et al. 2013).

An analysis of above-ground biomass recovery during secondary succession in forest sites and plots, covering the major environmental gradients in the Neotropics. Plus de la moitié des forêts tropicales du monde sont le produit d'une croissance secondaire, suite à des perturbations anthropiques. Il est donc important de savoir à quelle vitesse ces forêts secondaires se rétablissent suffisamment pour fournir des services écosystémiques équivalents à ceux des forêts anciennes. Ces auteurs se concentrent sur la séquestration du carbone dans les forêts néotropicales et constatent que l'absorption de carbone est beaucoup plus élevée que dans les forêts anciennes, ce qui permet de récupérer 90 % des stocks de carbone en 66 ans en moyenne, mais il existe également une grande variation du potentiel de récupération. Ces connaissances pourraient aider à évaluer les implications de la perte de forêts — et le potentiel de rétablissement — dans différentes zones. Le changement d'affectation des terres ne se produit nulle part plus rapidement que dans les tropiques, où le déséquilibre entre la déforestation et la repousse forestière a des conséquences importantes sur le cycle mondial du carbone1. Cependant, une incertitude considérable demeure quant au taux de récupération de la biomasse dans les forêts secondaires et à la manière dont ces taux sont influencés par le climat, le paysage et l'utilisation antérieure des terres2,3,4. Nous analysons ici la récupération de la biomasse aérienne au cours de la succession secondaire dans 45 sites forestiers et environ 1 500 parcelles forestières couvrant les principaux gradients environnementaux des Néotropiques. Les forêts secondaires étudiées sont très productives et résilientes. La récupération de la biomasse aérienne après 20 ans était en moyenne de 122 mégagrammes par hectare (Mg ha−1), ce qui correspond à une absorption nette de carbone de 3,05 Mg C ha−1 an−1, soit 11 fois le taux d'absorption des forêts anciennes. Les stocks de biomasse aérienne ont pris un temps médian de 66 ans pour se rétablir à 90 % des anciennes valeurs de croissance. La récupération de la biomasse aérienne après 20 ans a varié de 11,3 fois (de 20 à 225 Mg ha−1) d'un site à l'autre, et cette récupération a augmenté avec la disponibilité en eau (pluviométrie locale plus élevée et déficit en eau climatique plus faible). Nous présentons une carte de récupération de la biomasse d'Amérique latine, qui illustre la variation géographique et climatique du potentiel de séquestration du carbone au cours de la repousse forestière. La carte soutiendra les politiques visant à minimiser la perte de forêts dans les zones où la résilience de la biomasse est naturellement faible (telles que les régions forestières saisonnièrement sèches) et à promouvoir la régénération et la restauration des forêts dans les zones tropicales humides de plaine à forte résilience de la biomasse. Un análisis de la recuperación de biomasa sobre el suelo durante la sucesión secundaria en sitios forestales y parcelas, que cubre los principales gradientes ambientales en el Neotrópico. Más de la mitad de los bosques tropicales del mundo son producto de un crecimiento secundario, tras una perturbación antropogénica. Por lo tanto, es importante saber qué tan rápido se recuperan estos bosques secundarios lo suficiente como para proporcionar servicios ecosistémicos equivalentes a los de los bosques primarios. Estos autores se centran en el secuestro de carbono en los bosques neotropicales y encuentran que la absorción de carbono es mucho mayor que en los bosques primarios, lo que permite la recuperación del 90% de las reservas de carbono en un promedio de 66 años, pero también hay una amplia variación en el potencial de recuperación. Este conocimiento podría ayudar a evaluar las implicaciones de la pérdida de bosques, y el potencial de recuperación, en diferentes áreas. El cambio en el uso de la tierra no ocurre en ninguna parte más rápidamente que en los trópicos, donde el desequilibrio entre la deforestación y el rebrote de los bosques tiene grandes consecuencias para el ciclo global del carbono1. Sin embargo, persiste una considerable incertidumbre sobre la tasa de recuperación de biomasa en los bosques secundarios y cómo estas tasas están influenciadas por el clima, el paisaje y el uso previo de la tierra2,3,4. Aquí analizamos la recuperación de biomasa sobre el suelo durante la sucesión secundaria en 45 sitios forestales y alrededor de 1.500 parcelas forestales que cubren los principales gradientes ambientales en el Neotrópico. Los bosques secundarios estudiados son altamente productivos y resilientes. La recuperación de biomasa sobre el suelo después de 20 años fue en promedio de 122 megagramas por hectárea (Mg ha−1), lo que corresponde a una absorción neta de carbono de 3,05 Mg C ha−1 año−1, 11 veces la tasa de absorción de los bosques antiguos. Las existencias de biomasa sobre el suelo tardaron una mediana de 66 años en recuperarse hasta el 90% de los valores de crecimiento antiguo. La recuperación de biomasa sobre el suelo después de 20 años varió 11,3 veces (de 20 a 225 Mg ha-1) entre los sitios, y esta recuperación aumentó con la disponibilidad de agua (mayores precipitaciones locales y menor déficit climático de agua). Presentamos un mapa de recuperación de biomasa de América Latina, que ilustra la variación geográfica y climática en el potencial de secuestro de carbono durante el recrecimiento forestal. El mapa apoyará las políticas para minimizar la pérdida de bosques en áreas donde la resiliencia de la biomasa es naturalmente baja (como las regiones forestales estacionalmente secas) y promoverá la regeneración y restauración de bosques en áreas tropicales húmedas de tierras bajas con alta resiliencia a la biomasa. An analysis of above-ground biomass recovery during secondary succession in forest sites and plots, covering the major environmental gradients in the Neotropics. More than half the world's tropical forests are the product of secondary growth, following anthropogenic disturbance. It is therefore important to know how quickly these secondary forests recover sufficiently to provide ecosystem services equivalent to those of old-growth forest. These authors focus on carbon sequestration in Neotropical forests, and find that carbon uptake is much higher than in old-growth forest, allowing recovery to 90% of the carbon stocks in an average of 66 years, but there is also wide variation in recovery potential. This knowledge could help assess the implications of forest loss — and potential for recovery — in different areas. Land-use change occurs nowhere more rapidly than in the tropics, where the imbalance between deforestation and forest regrowth has large consequences for the global carbon cycle1. However, considerable uncertainty remains about the rate of biomass recovery in secondary forests, and how these rates are influenced by climate, landscape, and prior land use2,3,4. Here we analyse aboveground biomass recovery during secondary succession in 45 forest sites and about 1,500 forest plots covering the major environmental gradients in the Neotropics. The studied secondary forests are highly productive and resilient. Aboveground biomass recovery after 20 years was on average 122 megagrams per hectare (Mg ha−1), corresponding to a net carbon uptake of 3.05 Mg C ha−1 yr−1, 11 times the uptake rate of old-growth forests. Aboveground biomass stocks took a median time of 66 years to recover to 90% of old-growth values. Aboveground biomass recovery after 20 years varied 11.3-fold (from 20 to 225 Mg ha−1) across sites, and this recovery increased with water availability (higher local rainfall and lower climatic water deficit). We present a biomass recovery map of Latin America, which illustrates geographical and climatic variation in carbon sequestration potential during forest regrowth. The map will support policies to minimize forest loss in areas where biomass resilience is naturally low (such as seasonally dry forest regions) and promote forest regeneration and restoration in humid tropical lowland areas with high biomass resilience. تحليل لاسترداد الكتلة الحيوية فوق الأرض خلال التعاقب الثانوي في مواقع الغابات وقطع الأراضي، والتي تغطي التدرجات البيئية الرئيسية في المناطق المدارية الحديثة. أكثر من نصف الغابات الاستوائية في العالم هي نتاج نمو ثانوي، بعد الاضطرابات البشرية. لذلك من المهم معرفة مدى سرعة تعافي هذه الغابات الثانوية بما يكفي لتوفير خدمات نظام بيئي مكافئة لتلك الموجودة في الغابات القديمة النمو. يركز هؤلاء المؤلفون على عزل الكربون في الغابات المدارية الحديثة، ويجدون أن امتصاص الكربون أعلى بكثير منه في الغابات القديمة النمو، مما يسمح بالتعافي إلى 90 ٪ من مخزونات الكربون في متوسط 66 عامًا، ولكن هناك أيضًا تباينًا كبيرًا في إمكانات الاسترداد. يمكن أن تساعد هذه المعرفة في تقييم الآثار المترتبة على فقدان الغابات — وإمكانية التعافي — في مناطق مختلفة. لا يحدث تغير استخدام الأراضي في أي مكان بسرعة أكبر من المناطق المدارية، حيث يكون للاختلال بين إزالة الغابات وإعادة نمو الغابات عواقب كبيرة على دورة الكربون العالمية1. ومع ذلك، لا يزال هناك قدر كبير من عدم اليقين بشأن معدل استرداد الكتلة الحيوية في الغابات الثانوية، وكيف تتأثر هذه المعدلات بالمناخ والمناظر الطبيعية والاستخدام السابق للأراضي 2،3،4. نقوم هنا بتحليل استرداد الكتلة الحيوية فوق الأرض خلال التعاقب الثانوي في 45 موقعًا للغابات وحوالي 1500 قطعة غابات تغطي التدرجات البيئية الرئيسية في المناطق المدارية الحديثة. الغابات الثانوية المدروسة عالية الإنتاجية والمرونة. كان استرداد الكتلة الحيوية فوق الأرض بعد 20 عامًا في المتوسط 122 ميغاغرام لكل هكتار (Mg ha−1)، وهو ما يعادل امتصاصًا صافياً للكربون قدره 3.05 Mg C ha−1 سنة−1، أي 11 ضعف معدل امتصاص الغابات القديمة النمو. استغرقت مخزونات الكتلة الحيوية فوق الأرض وقتًا متوسطًا قدره 66 عامًا للتعافي إلى 90 ٪ من قيم النمو القديمة. تفاوت استرداد الكتلة الحيوية فوق الأرض بعد 20 عامًا 11.3 ضعفًا (من 20 إلى 225 ملليغرام هكتار−1) عبر المواقع، وزاد هذا الانتعاش مع توافر المياه (ارتفاع هطول الأمطار المحلية وانخفاض العجز المائي المناخي). نقدم خريطة استرداد الكتلة الحيوية لأمريكا اللاتينية، والتي توضح التباين الجغرافي والمناخي في إمكانات عزل الكربون أثناء إعادة نمو الغابات. ستدعم الخريطة السياسات الرامية إلى تقليل فقدان الغابات في المناطق التي تكون فيها مرونة الكتلة الحيوية منخفضة بشكل طبيعي (مثل مناطق الغابات الجافة الموسمية) وتعزيز تجديد الغابات واستعادتها في المناطق المنخفضة الاستوائية الرطبة ذات المرونة العالية للكتلة الحيوية.

Global biodiversity and productivity The relationship between biodiversity and ecosystem productivity has been explored in detail in herbaceous vegetation, but patterns in forests are far less well understood. Liang et al. have amassed a global forest data set from >770,000 sample plots in 44 countries. A positive and consistent relationship can be discerned between tree diversity and ecosystem productivity at landscape, country, and ecoregion scales. On average, a 10% loss in biodiversity leads to a 3% loss in productivity. This means that the economic value of maintaining biodiversity for the sake of global forest productivity is more than fivefold greater than global conservation costs. Science , this issue p. 196