Таємниці кіотського лісу

Таємниці кіотського лісу

Ліс — складний об'єкт. З одного боку, це базовий елемент глобальної екосистеми, який забезпечує стабільність безлічі рослин і тварин, включаючи людину. Такий елемент краще не чіпати, а дати йому жити за своїми законами. А з іншого боку, ліс — це джерело ресурсів, як харчових, так і технологічних, тому він підлягає господарському освоєнню. Більше того, сучасна економічна наука оголосила ліс постачальником екологічних послуг, які можна обчислити і монетизувати, тобто виразити в грошах.

Наприклад, бджоли надають послуги по запиленню рослин. Якщо бджіл не буде, не буде кому запилювати яблуні, абрикоси, сливи і багато інших рослин. В результаті фермери зазнають збитків — їх розмір і буде мірою екологічних послуг бджіл. Ось інший приклад: озеро надає послугу підприємству, яке зливає в нього стічні води, очищаючи їх. Вартість такої послуги — витрати підприємства на додаткове очищення стічних вод. Водночас озеро надає іншу послугу — забезпечуючи рибою місцевих жителів, а чистими водою і пляжами — курортників. Якщо місцеві жителі куплять підприємство і закриють його, тобто перекуплять першу послугу озера, вони отримають більше туристів і зможуть компенсувати витрати за рахунок другої послуги озера. Так само і долею такого, обчисленого, лісу починає управляти економічна доцільність, вибудовується баланс між прибутками і збитками, скажімо, між вартістю наданої лісом послуги і можливим прибутком від зведення цього лісу, наприклад, під забудову або нове поле. Тому залежно від того, потрапив ліс в зону господарського освоєння чи ні, його доля складеться по-різному.

Захоронення вуглецю

Одна з найважливіших послуг, які ліс надає планеті і людству, — стабілізація клімату, а саме захоронення вуглецю і сонячної енергії. Ця послуга обчислена відповідно до Кіотського протоколу: оскільки квоти на викиди вуглекислого газу коштують грошей, значить, можна вирахувати премію за його вилучення. В ЄС така премія становить 10 євро за тонну вуглекислого газу. Тому на нинішньому етапі господарського освоєння поряд з традиційним образом лісу — джерела будівельної деревини, сировини для виробництва паперу та лісохімії — важливими стають енергетичний ліс і кіотський ліс. Перший служить поновлюваним джерелом енергії, а другий — засобом вилучення з атмосфери вуглекислого газу. Якщо потім деревину кіотського лісу не спалюють, а перетворюють на предмети тривалого користування на кшталт меблів чи будівельних конструкцій, вилучений газ (а також енергія, яка пішла на ріст деревини) захоронюються на десятиліття, а то й століття. Виходить, що заміна архаїчним деревом таких символів XX століття, як скло і бетон, допомагає боротись з парниковими газами. Що ж стосується лісу, який довелось вирубати для отримання деревини, то він виросте знову.

Здавалося б, енергетичний ліс — не новина, адже дрова людина використовує з незапам'ятних часів. Новина у тому, що технічно розвинуте суспільство згадує про цю функцію дерева аж ніяк не заради спостереження за грою вогню у каміні довгими зимовими вечорами. Продукти переробки деревини повинні стати серйозним джерелом енергії, потіснити набагато калорійніше викопне паливо, причому і в приватних будинках, і на теплоцентралях. За розрахунками, довготривале використання деревини для отримання енергії не тільки зводить до нуля баланс між викидами і поглинанням парникових газів, а навіть зміщує його у бік поглинання. Як наслідок таких розрахунків, в планах Єврокомісії — законодавця моди в справі збереження клімату — паливу з деревини відведена чимала частина тих 20% енергобалансу, які до 2020 року повинні забезпечити поновлювані джерела енергії. Паливо представлене різними видами: пелети і брикети з подрібненої деревини, деревне вугілля, яке отримується піролізом, рідке паливо — етанол і бутанол. Паливні брикети з лігніну можуть стати побічним продуктом отримання таких спиртів, якщо технологія відділення лігніну від целюлози знайде своє застосування. Про масштаби виробництва і споживання дров у країнах Західної Європи свідчать такі цифри: річне споживання деревних пелет з 2008 по 2010 рік зросло з 8 до 11,5 млн тонн, причому імпорт не перевищує 10% цієї кількості.

Отримувати паливо з деревини можна двома принципово різними способами. Один — це збір гілок, пеньків, вершин дерев, які залишаються на лісосіці, дрібних дерев, які видаляють під час проріджування лісу. Зараз деревні залишки спалюють — якщо цього не робити, вони, висихаючи, створюють загрозу пожежі. При хазяйському підході все це треба зібрати і перетворити на той чи інший вид підготовленого палива — тоді запасена в дереві енергія не витрачатиметься даремно. Є оцінки, скільки такої деревини пропадає з господарського обороту. Наприклад, якби в Швеції пустити на дрова всі такі залишки, за рік вийшло б 66 ТВт∙год енергії — приблизно вдвічі більше, ніж нинішнє виробництво вітрової енергії в Німеччині. Швеція навряд чи змогла б використовувати все це паливо, але при відправці його на експорт дров'яне підприємство цілком могло б виявитись рентабельним. Правда, на ці ж залишки дерев претендують лісові жителі, насамперед гриби, а також комахи і дрібні ссавці, які знаходять в них притулок після рубки лісу. Якщо залишити чисту землю, їм буде погано.

Крім використання деревного сміття, по суті, побічного продукту виробництва ділової деревини, існує принципово інша ідея енергетичного лісу — обробіток плантацій зі швидким оборотом дерев. Таку плантацію вже не можна назвати лісом, скоріше це сировинна база підприємства з виготовлення дров. Суть ідеї полягає в тому, щоб закласти плантацію верби, тополі, ліщини, евкаліпта — вибір залежить від кліматичного району — і потім раз на кілька років зрізати пагони. Так планують робити не лише з деревами та кущами, але і з багаторічними гігантськими травами. Оскільки дерева великими не виростають, земля не затіняється і не пропадає з сільськогосподарського обороту — в міжряддях, якщо ґрунт родючий, можна садити їстівні рослини. Однак найчастіше такі плантації розводять на безплідних землях, наприклад верба непогано росте на покинутих торфовищах. Верба взагалі привертає багато уваги — створивши з неї енергетичний гай, можна вирішити ще й задачу очищення міських стоків: дерево поглине з води сполуки азоту і фосфору, використавши їх як добрива. Ентузіасти вважають, що вербове фільтрування могло б зробити революцію в очищенні стічних вод, якби не відсталість мислення фахівців у цій галузі і брак позитивної інформації.

Енергетичні гаї розраховані на кілька десятиліть, причому прибирання деревини на них проводять раз на два-три роки. А використовують деревину для виробництва будівельних матеріалів або як паливо. Згідно з доповіддю Європейського енергетичного агентства «Оцінка сумісного з навколишнім середовищем біоенергетичного потенціалу сільського господарства» від грудня 2007 року, в 2005 році в країнах ЄС землі, відведені під вирощування сировини для біопалива, займали 3,6 млн га. З них 83% припадало на олійні культури, а на ліси з швидким оборотом — лише 2%. У 2030 році такі ліси разом з заростями багаторічних гігантських трав даватимуть половину всієї енергії, що виробляється в ЄС з біопалива. При цьому в країнах-лідерах — Італії, Іспанії та Угорщині ця частка складе від двох третин до трьох чвертей. Очікується, що завдяки потребі в біопаливі площа штучно насаджених європейських лісів стане рости, а споживання дерева в інших галузях, насамперед у целюлозно-паперовій, скоротиться.

Кіотський ліс

Якщо при вирощуванні енергетичного лісу йде перехід на нейтральне по відношенню до викидів вуглекислого газу паливо і економічна доцільність всього заходу визначається зниженням кіотського штрафу за такі викиди, то хазяїн кіотського лісу в принципі отримує дохід за рахунок вилучення вуглекислого газу з атмосфери. Тут можливі дві економічні стратегії. Вибір стратегії визначається законодавством, в якому повинно бути вказано, за що хазяїн лісу отримує винагороду. Якщо за щорічну утилізацію вуглекислого газу — будуть одні правила гри, а якщо за щорічне утримання парникового газу у зв'язаному стані — інші. У першому випадку він зацікавлений у максимальному щорічному прирості деревини, у другому — в найбільшій тривалості життя лісу. Справа в тому, що накопичення лісом вуглекислого газу — нелінійний процес. Свіжозакладена плантація бурхливо росте, оскільки крони ще не зімкнулись і всі саджанці отримують достатньо сонячного світла і простору для розвитку. На другому етапі настає період боротьби за існування вже не з середовищем, а з побратимами по лісовому товариству. Тоді швидкість росту сповільнюється, проте загальний обсяг деревини стає все більшим. У зрілому ж лісі може йти зворотний процес: старі дерева гинуть і починають розкладатись. При цьому запасений вуглець вивільняється внаслідок дихання руйнуючих деревину грибів, мікробів та інших живих істот, які харчуються відмерлою деревиною.

Очевидно, що при першій стратегії хазяїн зацікавлений лише в початковому етапі, а після завершення бурхливого росту ліс слід зводити і продавати, виплативши тим чи іншим способом штраф за подальше вивільнення вуглекислого газу при використанні цієї деревини. При другій стратегії найцікавіший другий етап, точніше, його тривалість. При переході ж до третього ліс потрібно знову-таки рубати, інакше почнуться суцільні збитки. В цілому друга стратегія може принести більший дохід, але значно відкладений в часі. У першому ж варіанті вигідно садити такий загущений ліс, якого і в природі не буває, але одразу отримувати велику винагороду. При цьому ростуть витрати на самі саджанці, раз їх потрібно значно більше.

Перший варіант, з платою за щорічну утилізацію вуглекислого газу, краще відповідає традиції вітчизняного підприємництва чекати прибутку від проекту вже завтра. Витрати ж можна скоротити, обійшовшись зовсім без саджанців, але використовуючи природне насіння, а плантації закладати на покинутих через нерентабельність полях. Тоді на них одразу поселяться швидкозростаючі берези і осики, потім їх змінять більш цінні хвойні рослини. Це принципово відрізняється від нинішньої практики лісорозведення, коли саджають сосни для отримання ділової деревини.

При якому ж рівні кіотської винагороди такі проекти стають вигідними — предмет розрахунків. Природно, залишаються і такі варіанти лісокористування, як збір грибів, ягід, полювання. Більше того, всякий грибник знає, що саме молодий ліс, який виріс, скажімо, на місці пожежі, — найпродуктивніший, а в старому дрімучому лісі сподіватись на поживу не варто.

Втім, при вирощуванні густого кіотського лісу потрібно мати на увазі сумний досвід американських лісівників. Боротьба з лісовими пожежами на Середньому Заході була дуже успішною. Проте пожежа в хвойному лісі — важливий елемент регулювання екосистеми: раз на десять років він проріджує ліс і забезпечує удобрення ґрунту. А без пожежі щільність дерев виявилась в десятки разів більшою! Масово гинучи від загущеності, вони створили паливо для катастрофічної верхової пожежі. У 2011 році така пожежа в східній Арізоні знищила дочиста 160 тис. гектарів лісу, а загроза існує для 70 млн га соснових борів і 120 млн га смерекових лісів. Тому густий кіотський ліс, зданий на власну волю, може нараз перетворитись у золу, ввівши господаря у величезні витрати. А ось далекі нащадки утримувача довгоростучого кіотського лісу через сторіччя дякуватимуть предку. Наприклад, в Національному парку Йосеміті старих величезних дерев, які проросли чотириста років тому, не більше одного відсотка. Зате їх вага і відповідно кількість вилученого з атмосфери вуглекислого газу становлять половину від ваги всіх інших рослин. Працівники парку бережуть цих велетнів і перед проведенням санітарних пожеж вручну прибирають оточуючий їх молодняк.

Як би там не було, чи в результаті дії Кіотського протоколу, чи внаслідок інтенсивного лісівництва, чи економічної кризи, чи діяльності захисників природи XXI століття переломило багатовікову тенденцію зведення лісів. У більшості країн з помірним кліматом площа лісів перестала скорочуватись, а щільність дерев у лісах істотно зросла. Так, у США з 1953 по 2007 рік площа лісів збільшилась на 1%, а запаси біомаси в них — на 51%.

Ліс рубають...

Втім, прискорене нарощування біомаси деревами цікавить не лише гіпотетичних творців кіотських лісів. Адже будівельний ліс в середній смузі росте близько століття. Тому плодами багаторічної праці з його обробки зможуть скористатись добре якщо діти, а то й онуки першого орендаря ділянки. Поміщики позаминулого століття зі своїм неспішним життям ще могли собі це дозволити. А для надшвидкісного XXI століття довгі десятиліття, що розділяють вкладення капіталу і його повернення, — неприпустима розкіш, яка робить проект розведення лісу непривабливим.

Виходів два. Перший — рубати ліс від душі, але під наглядом держави, яка стежить, щоб такі рубки виконувались за правилами, тобто забезпечували самовідновлення лісу і не підривали основу життя майбутніх поколінь. Секрет успіху відомий вже багато століть: потрібно замінювати суцільні рубки вибірковими. Ну а якщо вже вирубали ліс дочиста, то потрібно його садити, інакше відновлення буде дуже тривалим.

Цікаво, що припущення про розширення використання раніше недоступних лісів в країнах Азії, Африки, Латинської Америки і республіках колишнього СРСР внаслідок зусиль зі збереження лісів в США та Євросоюзі зробили ще в 1999 році Брент Сонген з університету Огайо і Роберт Мендельсон з Єльського університету. За їх розрахунками виходило, що кожні двадцять гектарів лісу, виведених з обігу в розвинених країнах, роблять економічно вигідним освоєння одного нового гектара раніше недоступних лісів в країнах, що розвиваються.

Швидкорослий ліс

Екстенсивне освоєння лісу має суттєвий економічний недолік: для просування на нові лісові території необхідний розвиток інфраструктури, насамперед будівництво доріг. Тобто вкладення коштів. З віддаленням місць рубки від традиційних споживачів — заводів з виробництва паперу, лісохімії, пиломатеріалів — зростає і вартість транспортування. В один прекрасний день виявляється, що подальше заглиблення в ліс недоцільне: виходить занадто дорого. І тоді хтось згадує, що можна звернутись до іншого способу ведення господарства — посадки нового лісу на місці старої вирубки, до якої вже підведені дороги, а відстань до підприємств-переробників невелика.

Якщо залучити до вирішення задачі досягнення сучасної науки, можна істотно знизити головну перешкоду, яка заважає руху цим шляхом, — низьку швидкість обороту капіталу. Скоротить терміни очікування так званий швидкорослий ліс. Для таких плантацій потрібні особливі дерева, і зараз для помірного клімату є три претенденти. З хвойних (а саме вони дають деревину для будівництва) це широкохвойна сосна з Північної Америки, де вона росте на території від Каліфорнії до Аляски. Щорічний ріст цієї сосни на пару тижнів довший, а її хвоїнки довші і більш довгоживучі, ніж у звичної нам сосни звичайної. Вона і росте набагато швидше, так що ліс дозріває для рубки не 90-100 років, а 65-70. У неї менше смоли, що полегшує її використання для виробництва паперу, а при загущеному вирощуванні виходить прекрасна ділова деревина. У Швеції ризикнули і в 30-х роках взялись за промислове вирощування широкохвойної сосни. Рубку почали в кінці XX століття, і тоді з'ясувалось, що, скоротивши цикл на третину століття, з тих же площ вдається зібрати на 65% більше деревини. У сімдесяті роки в Швеції щорічно висаджували 35-40 млн саджанців, і зараз під цю сосну зайнято 700 тис. га з щорічною посадкою на 14 тис. га.

З листяних порід найбільшу увагу привертає тополя. Всього відомо 110 видів тополь, її ліси в Північній півкулі займають 75 млн га, з них 90% припадає на Канаду, Росію і США. Площа штучних плантацій, які зосереджені переважно в КНР, теж велика — 8,6 млн га, з них на 5,9 млн га вирощують деревину, решту використовують як захисні лісосмуги. Головна перевага тополі — вона дуже швидко росте, причому в різних умовах. Не дивно, що тополі привертають увагу як лісівників, так і біотехнологів. Тополя — не краще дерево для виробництва паперу, оскільки її целюлозні волокна в два рази коротші, ніж у ялини, проте сучасні технології дозволяють компенсувати цей недолік, а швидкості росту у цих дерев непорівнянні. З тополі виходять і хороші дрова, і сировина для виробництва деревних плит.

Шлях підбору культур для вирощування швидкорослого лісу неймовірно довгий. Прискорити рух можуть сучасні біотехнологічні методи. Вони дозволяють виявити генетичні ознаки, які забезпечують найкращі властивості дерева, щоб потім відібрати саджанці з такими ознаками або просто клонувати дерева, виготовляючи саджанці зі спеціально створеної культури тканини, взятої від кращих екземплярів. Таким способом можна отримати набагато більше саджанців, ніж живцюванням. Однак масштаб нових посадок лісу настільки перевищує можливості розплідників, що швидко забезпечити лісове господарство якісним насінням і саджанцями буде важко.

Інший спосіб прискорення — не займатись довгою селекційною роботою, не шукати рослини-акселерати для їх подальшого клонування, а здійснити генну модифікацію і одразу отримати рослини з необхідним набором властивостей. Цілей у такої модифікації може бути декілька: прискорення росту, пристосування до суворих умов, стійкість до гербіцидів та отримання таких рослин, яких немає в природі. В останньому випадку мова йде насамперед про вирішення проблеми лігніну. Значна частина витрат у процесі переробки деревини припадає на відділення деревної целюлози від лігніну, який являє собою речовину, яка зв'язує волокна деревини. При цьому використовуються їдкі лужні розчини, високі температури і тиск. Використання деревини, яка містить менше лігніну і більше целюлози, істотно підвищує конкурентоспроможність лісопереробної промисловості.

Більшість біотехнологів вибрали для дослідів з лігніном швидкорослу тополю. Починались ці роботи з ідеї знизити вміст лігніну в деревині. Ідея смілива, адже лігнін — основний компонент стінок деревних клітин. Зниження його вмісту зменшує їх жорсткість, що може позначитись на міцності деревини. Чи зможе така ослаблена тополя вирости до тридцятиметрової висоти і не зламатись від вітру та снігу — серйозне питання. А значить, треба бути готовим до того, що таку плантацію доведеться рубати в ранньому віці. З одного боку, це непогано — раніше буде отримано дохід від обробітку плантації. З іншого — чим молодше дерево, тим більше кори і сучків відносно об’єму стовбура, тобто нижча якість деревини.

Зараз концепція змінюється — вчені пропонують не зменшувати вміст лігніну, а модифікувати його так, щоб він краще розчинявся. Наприклад, вбудувати в нього фрагменти з ефірними зв'язками. Змусити дерево синтезувати такий лігнін непросто — часом рослина сприймає таку модифікацію як атаку шкідників і починає витрачати сили на її відбиття. Обережність не зайва: бактерії і гриби — шкідники деревини — високо оцінять легкорозчинний лігнін і руйнуватимуть його з тією ж метою, що і люди, — вивільнити смачну целюлозу.

Досліди зі збільшенням швидкості росту вимагають ретельності, це завдання не вирішується в лоб. Наприклад, якщо активувати відповідні гени у всіх тканинах, рослина зачахне, а якщо тільки в деяких — тополя ростиме вдвічі швидше.

Як би там не було, модифіковані тополі поки що не вийшли за межі добре охоронюваних від контактів з навколишнім середовищем експериментальних теплиць і ділянок. До розмов про промислове впровадження ще далеко, оскільки експериментальні плантації — це сотні дерев. Їх вистачає лише для оцінки впливу трансгенних організмів на навколишнє середовище — необхідний перший етап у такій справі. Самі ж потенційні споживачі швидкорослих лісів впевнені, що користі від них не буде і краще витратити гроші на будівництво доріг і освоєння незайманих лісів, ніж розводити плантації у вже освоєних районах.

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.
Читайте також

Клітинне життя на Землі, ймовірно, виникло не в первісних океанах, а в калюжах теплого мулистого бруду, підігрітого активною вулканічною діяльністю. На тому, що життя виникло не в океанах, а на суші, наполягав ще Чарльз Дарвін. Підтвердження його поглядів принесли новітні клітинні та геологічні дослідження.

X

Вхід

Завантажую...