ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΜΣ «ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ»

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΜΣ «ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» «ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ ΣΕ ΑΣΙΚΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΟΝΤΕΛΩΝ» ΤΣΕΚΟΥΡΑΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΑΜ 1215/200324 ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΑΤΣΙΝΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Τµήµα Περιβάλλοντος Πανεπιστήµιο Αιγαίου Μυτιλήνη Σεπτέµβριος 2004 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.Εισαγωγή...4 2. ιεθνείς συµβάσεις για την αντιµετώπιση προβληµάτων του περιβάλλοντος...6 2.1. IPCC...8 3. Κλίµα και κλιµατική αλλαγή...9 3.1 Η εξέλιξη της κλιµατικής αλλαγής...11 3.2 Το φαινόµενο του θερµοκηπίου...13 3.2.1 Θερµοκηπιακά αέρια και ανθρωπογενείς επιδράσεις...14 3.3 Επιπτώσεις των κλιµατικών αλλαγών στο οικοσύστηµα...19 3.3.1 Χαρακτηριστικά των οικοσυστηµάτων...19 3.3.2 Επιπτώσεις στη πρωτογενή παραγωγικότητα των οικοσυστηµάτων...20 3.3.3 Επιπτώσεις στη σύσταση και διατήρηση των ειδών...21 3.4 Η βιοποικιλότητα και η σηµασία διατήρησης της...23 3.5 Ο ρόλος των δασών ως αποθήκες άνθρακα...26 4. Η ανάπτυξη ενός δάσους...28 4.1 Η σχέση του ανθρώπου µε το δάσος...28 4.2 Το δάσος ως οικοσύστηµα και η εξέλιξη του....29 4.2.1 Μεταβολές στα µορφώµατα της ενεργειακής ροή και της παραγωγικότητας κατά τη διαδοχή...30 4.2.1 Μεταβολές στη δοµή και την ποικιλότητα κατά τη διαδοχή...31 5. Τα µοντέλα στην ανάλυση δασικών οικοσυστηµάτων...33 5.1 Ο ρόλος των µοντέλων...33 5.2. Περιγραφή της ανάπτυξης του δάσους...35 5.2.1 Ανάπτυξη του δένδρου...35 5.2.2 Μεταβολές κατά διάµετρο...37 5.2.3 Ανταγωνισµός µεταξύ γειτονικών δένδρων...39 5.2.4 Υπολογισµός του διαθέσιµου φωτός...39 5.2.5 Επίδραση της θερµοκρασίας...41 5.2.6 Υγρασία εδάφους και ισοζύγιο ύδατος...43 5.2.7 ιαθεσιµότητα θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος...44 5.3 Το δένδρο στο δάσος, οι αντιδράσεις του πληθυσµού των δένδρων στο περιβάλλον...45 5.3.1 Επίδραση των συναρτήσεων απόκρισης...46 5.3.2 Επίδραση του φωτός στην ανάπτυξη του δένδρου...47 5.3.3 Επίδραση της θερµοκρασίας στην ανάπτυξη του δένδρου...48 5.3.5 Επίδραση της ανταλλαγής χηµικών στοιχείων στην ανάπτυξη του δένδρου...51 5.4 Θνησιµότητα των δένδρων...52 6. Αντικείµενο της µελέτης...54 2

6.1 Το πεδίο έρευνας...55 6.2 Το µοντέλο GreFos...56 6.3 Σχεδιασµός του πειράµατος και παραδοχές...57 7. Παρουσίαση και ανάλυση των αποτελεσµάτων...60 7.1 Σύγκριση της παραγωγικότητας του οικοσυστήµατος σε κανονικές συνθήκες και σε συνθήκες κλιµατικής αλλαγής, για µέτρια γόνιµο έδαφος...60 7.2 Σύγκριση της παραγωγικότητας του οικοσυστήµατος σε κανονικές συνθήκες και σε συνθήκες κλιµατικής αλλαγής, για γόνιµο έδαφος...64 7.3 Έλεγχος της επίδρασης της κλιµατικής αλλαγής, στον αριθµό και τη σύσταση των ειδών του οικοσυστήµατος...67 8. Συµπεράσµατα και συζήτηση...70 9. Βιβλιογραφία...73 10. Παράρτηµα Ι...75 3

1.Εισαγωγή Ένα από τα πιο σηµαντικά προβλήµατα του πλανήτη είναι η κλιµατική αλλαγή, δηλαδή η διαφοροποίηση του κλίµατος λόγω του φαινοµένου του θερµοκηπίου. Τo φαινόµενο του θερµοκηπίου είναι µια φυσική διαδικασία, απαραίτητη για να διατηρείται στη Γη ζωή και ανάπτυξη. Τα τελευταία χρόνια δεν γίνεται αναφορά στη φυσική αυτή διεργασία αλλά στην έξαρση αυτής, λόγω της ρύπανσης της ατµόσφαιρας από τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Υπάρχει αύξηση της εκποµπής αερίων που συντελούν στην εµφάνιση του φαινοµένου του θερµοκηπίου, µε αποτέλεσµα να αναµένεται υπάρξει υπερθέρµανση του πλανήτη και µια σειρά από µεταβολές στο κλίµα. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι το πιο σηµαντικό θερµοκηπιακό αέριο και για το λόγο αυτό η διαφαινόµενη αύξηση της θερµοκρασίας, σχετίζεται µε τον κύκλο του άνθρακα, δηλαδή µε το ποσό εκποµπής άνθρακα στην ατµόσφαιρα, από διάφορες πηγές, σε αντιδιαστολή µε το ποσό δέσµευσης του στις διάφορες ρεζέρβες. Τα δάση προσφέρουν µια σειρά από σηµαντικές οικοσυστηµικές υπηρεσίες, όπως η ρύθµιση του ρεολογικού κύκλου, η ρύθµιση του κλίµατος, ενώ λειτουργούν και ως αποθήκες άνθρακα. Η ανάπτυξη και η διατήρηση των δασικών οικοσυστηµάτων επηρεάζεται άµεσα από τις κλιµατικές συνθήκες, εποµένως είναι σηµαντικό να είναι γνωστή η επίδραση του φαινοµένου της κλιµατικής αλλαγής στη δοµή και τη λειτουργία τους. Στα πλαίσια της κλιµατικής αλλαγής, έχουν γίνει πολλές εργασίες µε στόχο την πρόβλεψη των διαφοροποιήσεων που θα πραγµατοποιηθούν, µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία διαφορετικών σεναρίων, που αποδίδουν τις συνθήκες που θα επικρατούν σε βάθος χρόνου. Τα σενάρια αυτά είναι χρήσιµα για τη µελέτη των επιπτώσεων που έχουν οι κλιµατικές αλλαγές στα οικοσυστήµατα και τις υπηρεσίες που αυτά παρέχουν. Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει αντιληπτό ότι η συνέχιση της υπάρχουσας κατάστασης, όπου η ρύπανση της ατµόσφαιρας θα οδηγεί σε συνεχή υποβάθµιση τα οικοσυστήµατα. Ένα δένδρο αναπτύσσεται ανάλογα µε τους διαθέσιµους πόρους, τον ανταγωνισµό µε άλλα άτοµα, την φυσιολογική του κατάσταση και τις κλιµατικές συνθήκες. Η ανάπτυξη ενός δασικού οικοσυστήµατος είναι ακόµα πιο πολύπλοκη διαδικασία στην οποία τα µέλη από τις διάφορες κοινότητες, καθώς και οι κοινότητες 4

που συνθέτουν το δάσος στο σύνολό τους, βρίσκονται σε στενές διαρθρωτικές σχέσεις και υπόκεινται σε αµοιβαίες αλληλοεπιδράσεις Έχουν αναπτυχθεί µοντέλα ψηφιακής αναπαράστασης της εξέλιξης ενός δασικού οικοσυστήµατος, τα οποία ενσωµατώνουν όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για την εξέλιξη ενός οικοσυστήµατος και αποδίδουν την κατάσταση που θα επικρατεί σε βάθος χρόνου. Προσοµοιώνοντας την συµπεριφορά των δασικών οικοσυστηµάτων και υπολογίζοντας την παραγόµενη βιοµάζα, είναι εφικτός ο υπολογισµός της επίδρασης της κλιµατικής αλλαγής και η εκτίµηση της αποθήκευσης άνθρακα σε ένα οικοσύστηµα. 5

2. ιεθνείς συµβάσεις για την αντιµετώπιση προβληµάτων του περιβάλλοντος Η πρώτη συντονισµένη, όσο και συγκροτηµένη προσπάθεια του ανθρώπου να αντιδράσει συνολικά στην υποβάθµιση και την επαπειλούµενη καταστροφή του πλανήτη, εφαρµόζοντας στην πράξη τις αρχές της Αειφόρου ή Βιώσιµης Ανάπτυξης, έγινε το 1992 στο Ρίο ντε Τζάνερο. Προηγήθηκε το 1987 στην έκθεση της Παγκόσµιας Επιτροπής για το Περιβάλλον και την Ανάπτυξη (έκθεση Brundland), η έννοια της Αειφόρου Ανάπτυξης. Σύµφωνα µε τον αρχικό ορισµό, ως Αειφόρος Ανάπτυξη για το Περιβάλλον ορίζεται η ανάπτυξη που προσπαθεί να καλύψει τις ανάγκες της σηµερινής γενιάς, χωρίς όµως να θέτει σε κίνδυνο την ικανότητα των µελλοντικών γενιών να καλύψουν τις δικές τους ανάγκες. Με την έννοια αυτή, η Αειφόρος Ανάπτυξη επανατοποθετεί τις σχέσεις µεταξύ Οικονοµίας και Περιβάλλοντος και προτείνει νέες κατευθύνσεις και προτεραιότητες για την Περιβαλλοντική διαχείριση. Βασικός στόχος της έκθεσης Brundland ήταν να σταµατήσει η εκµετάλλευση του µόνιµου οικολογικού κεφαλαίου της γης και να ξεκινήσει ο σχεδιασµός µε βάση τα ανανεώσιµα αποθέµατα που µπορούν να εξαχθούν από την διαχείριση των φυσικών πόρων µε στόχο την αειφορία. Στο Ρίο, οι ηγέτες 165 χωρών δεσµεύτηκαν να λάβουν µέτρα και να εφαρµόσουν µια νέα πολιτική διεξόδου από την περιβαλλοντική κρίση, όπως αυτή περιγράφονταν στο κείµενο που προσυπέγραψαν, το οποίο έµεινε γνωστό ως «Ατζέντα 21». Σύµφωνα µε τη δέσµευση αυτή, τα κράτη αναλάµβαναν την υποχρέωση να επαναπροσδιορίσουν την αναπτυξιακή τους στρατηγική στην κατεύθυνση των αρχών της Αειφόρου Ανάπτυξης. Έπρεπε να λάβουν συγκεκριµένα µέτρα για µια σειρά από εξαιρετικής σηµασίας περιβαλλοντικά προβλήµατα, όπως το φαινόµενο του θερµοκηπίου, η τρύπα του όζοντος, η εξάντληση των φυσικών αποθεµάτων, τα οποία απαιτούν οργανωµένη και συντονισµένη δράση για την αντιµετώπιση τους. Το πρώτο περιβαλλοντικό πρόβληµα µε ευρύτατες οικονοµικές και κοινωνικές πτυχές, για το οποίο υιοθετήθηκε συνθήκη-πλαίσιο στη διάσκεψη, ήταν αυτό της Κλιµατικής Αλλαγής. Τον Ιούνιο του 1997 στη δεύτερη Παγκόσµια.διάσκεψη για το Περιβάλλον και την Ανάπτυξη στην έδρα του Ο.Η.Ε. στη Νέα Υόρκη έγινε ο απολογισµός της εφαρµογής των µέτρων που περιελάµβανε η «Ατζέντα 21». Η διάσκεψη αυτή έφερε 6

στην επιφάνεια ανάγκες για επικύρωση, ενίσχυση και αυστηρότερη εφαρµογή των διεθνών συµβάσεων και συµφωνιών που αφορούν το περιβάλλον και την ανάπτυξη, καθώς τα κράτη φάνηκαν διστακτικά στη λήψη µέτρων που θα είχαν οικονοµικό κόστος. Το 1997 πραγµατοποιήθηκε η διάσκεψη του Κιότο για την Κλιµατική Αλλαγή. Εκεί, οι προηγµένες χώρες συµφώνησαν σε συγκεκριµένους στόχους για την µείωση των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου. Η συµφωνία αυτή έγινε γνωστή ως το Πρωτόκολλο του Κιότο. Το πρωτόκολλο καθορίζει δεσµευτικούς από νοµική σκοπιά στόχους εκποµπών, που οι βιοµηχανικές χώρες καλούνται να επιτύχουν έως το 2012. Οι βιοµηχανοποιηµένες χώρες συµφώνησαν σε µια συνολική µείωση των εκποµπών των έξι αερίων του θερµοκηπίου κατά 5,2%, σε σχέση µε τα επίπεδα του 1990 για την περίοδο 2008-2012, ενώ η Ε.Ε. δεσµεύτηκε για µια µείωση της τάξης του 8%. Οι δεσµεύσεις αυτές θα τεθούν σε ισχύ µόνο όταν το πρωτόκολλο επικυρωθεί από τουλάχιστον 55 χώρες, συµπεριλαµβανοµένων και βιοµηχανικών χωρών που να αντιπροσωπεύουν τουλάχιστον 55% των αερίων που προέρχονται από βιοµηχανικές χώρες. Όλα τα µέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης έχουν υπογράψει το πρωτόκολλο σε αντίθεση µε πολλά µέλη του Ο.Η.Ε. τα οποία δήλωσαν ανοιχτά την αντίδρασή τους. Το αποτέλεσµα είναι µέχρι και σήµερα το Πρωτόκολλο δεν έχει κυρωθεί από τον απαιτούµενο αριθµό χωρών και δεν έχει τεθεί σε ισχύ. Τον Νοέµβριο του 2000 έγινε µια ακόµη διάσκεψη στη Χάγη, µε σκοπό την υπόδειξη και υιοθέτηση των τρόπων µε τους οποίους η διεθνής κοινότητα µπορεί να αντιµετωπίσει την κλιµατική αλλαγή. Βασικό θέµα συζήτησης ήταν η αποδοχή ή η απόρριψη του πρωτοκόλλου του Κιότο. Τελικά η διάσκεψη απέτυχε στην πραγµατοποίηση του σκοπού της, λόγω ασυµφωνίας µεταξύ των µελών του Ο.Η.Ε. και της Ε.Ε. Τον Σεπτέµβριο του 2002 πραγµατοποιήθηκε στο Γιοχάνεσµπουργκ µια ακόµα Παγκόσµια διάσκεψη, µε σκοπό την ενίσχυση της δέσµευσης της παγκόσµιας κοινότητας για την επίτευξη της Αειφόρου Ανάπτυξης, επιχειρώντας την επικύρωση συνθηκών όπως το πρωτόκολλο του Κιότο και άλλων συµφωνιών. (LHTEE, web site) 7

2.1. IPCC Στα πλαίσια της αντιµετώπισης της κλιµατικής αλλαγής ιδρύθηκε ένα διακυβερνητικό σώµα για την κλιµατική αλλαγή, γνωστό ως IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Προήλθε από τον W.M.O (World Meteorological Organization) και το U.N.E.P (United Nations Environment Programme). Είναι µια επιτροπή που αποτελείται από πάρα πολλούς επιστήµονες και ιδρύθηκε το 1988 από τον Ο.Η.Ε, µε στόχο να µελετηθούν τα αίτια και οι επιπτώσεις της κλιµατικής αλλαγής. Για την ολοκληρωµένη αποτίµηση της κλιµατικής αλλαγής, το IPCC λαµβάνει υπόψη επιστηµονικές, τεχνικές και κοινωνικο-οικονοµικές πληροφορίες, για τη καλύτερη κατανόηση των ανθρώπινων επιδράσεων στο πρόβληµα. Επίσης γίνεται προσπάθεια να προβλεφθούν οι πιθανές επιπτώσεις και να ερευνηθούν οι δυνατότητες για άµβλυνση και αντιµετώπιση του φαινοµένου. Μέχρι σήµερα έχουν ολοκληρωθεί και δηµοσιευθεί τρεις εκτενείς αναφορές, στις οποίες έχει αναπτυχθεί µεθοδολογία για κρατικές στρατηγικές µείωσης των θερµοκηπιακών αερίων καθώς και επιµέρους τεχνικά δελτία για την καλύτερη αντιµετώπιση της κλιµατικής αλλαγής και των πιθανόν επιπτώσεων της. Μελέτες του IPCC, αποφάνθηκαν ότι η ανθρώπινη δραστηριότητα αποτελεί τον σηµαντικότερο παράγοντα επίδρασης στις κλιµατικές αλλαγές. Η ανοδική τάση της θερµοκρασίας είναι πιθανόν να επιταχύνει τις κλιµατικές αλλαγές και πολλές περιοχές θα γνωρίσουν τις δυσάρεστες συνέπειες τους, που θα εκδηλωθούν µε κύµατα καύσωνα, ξηρασία, ακραία καιρικά φαινόµενα, πληµµύρες, λιώσιµο των πάγων, αύξηση της στάθµης της θάλασσας και µείωση της αγροτικής παραγωγής. (IPCC, web site) Η πιο σηµαντική αιτία της παγκόσµιας κλιµατικής αλλαγής, είναι η µεγάλης κλίµακας αύξηση της ζήτησης σε ενέργεια, σε έδαφος και τροφή. Οι κινητήριες δυνάµεις πίσω από αυτό είναι η οικονοµική ανάπτυξη, η αύξηση του πληθυσµού και η αλλαγή στον τρόπο ζωής. Το αποτέλεσµα είναι η ύπαρξη αλλαγών στη σύσταση της ατµόσφαιρας και στη γήινη βιόσφαιρα, καταλήγοντας σε αλλαγές στο παγκόσµιο και τοπικό κλίµα. Για την ολοκληρωµένη αποτίµηση της κλιµατικής αλλαγής, επιβάλλεται η κατανόηση της πολύπλοκης δυναµικής του συστήµατος άνθρωποςκλίµα, στο οποίο συµβαίνουν πολυάριθµες αλληλεπιδράσεις και αναδράσεις. 8

3. Κλίµα και κλιµατική αλλαγή Το κλίµα και ο καιρός έχουν εµφανείς και σηµαντικές επιδράσεις στη ζωή που υπάρχει στον πλανήτη. Αποτελούν αναπόσπαστο τµήµα της καθηµερινής επαφής των ανθρώπων µε το περιβάλλον τους και η επίδραση τους είναι καθοριστική για την υγεία, την παραγωγή τροφής και τις συνθήκες καλής διαβίωσης. Το IPCC στη δεύτερη εργασία του που δηµοσιεύθηκε το 1996, παρουσίασε τις σηµαντικές επιδράσεις των ανθρώπινων δράσεων στο κλίµα, το οποίο φαίνεται να διαφοροποιείται ως αποτέλεσµα των δράσεων αυτών. Ως καιρός, χαρακτηρίζεται η ρευστή κατάσταση της ατµόσφαιρας που περιβάλλει τον άνθρωπο και γίνεται αντιληπτή ως θερµοκρασία, άνεµος, βροχόπτωση, νέφωση και λοιπά καιρικά φαινόµενα. Είναι το αποτέλεσµα της ραγδαίας ανάπτυξης και εξασθένισης καιρικών συστηµάτων, όπως η υψηλή πίεση σε µεσαία γεωγραφικά πλάτη, οι καταιγίδες και οι τροπικοί κυκλώνες. Ο καιρός έχει µικρή προβλεψιµότητα, που περιορίζεται σε µικρά χρονικά διαστήµατα που δεν ξεπερνούν την µια εβδοµάδα. Το κλίµα είναι η µέση τιµή των καιρικών φαινοµένων και η διακύµανση αυτών µέσα στο χώρο και στο χρόνο. Το κλίµα ποικίλει ανάλογα µε το γεωγραφικό ύψος, την απόσταση από τη θάλασσα, την βλάστηση και τη παρουσία ή την απουσία ορεινών όγκων. Επίσης υπάρχει εποχική διαφοροποίηση και παρουσιάζονται αλλαγές µεταξύ των τεσσάρων εποχών, µεταξύ ετών και δεκαετιών. Οι στατιστικά σηµαντικά διαφοροποιήσεις που παρουσιάζονται στη µέση κατάσταση του κλίµατος, οι οποίες παρουσιάζονται σταθερές για διάστηµα µεγαλύτερο από δεκαετίες αναφέρονται ως κλιµατική αλλαγή. Οι κλιµατικές διακυµάνσεις και αλλαγές που προκαλούνται από εξωτερικούς παράγοντες, µπορεί µερικώς να προβλεφθούν, ιδιαίτερα σε µεγαλύτερες, ηπειρωτικές ή παγκόσµιες κλίµακες. Ορισµένες ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως η εκποµπή θερµοκηπιακών αερίων και οι αλλαγές στη χρήση γης, επιδρούν στο κλίµα προκαλώντας µεταβολές. Είναι δυνατό, οι µεγάλης κλίµακας ανθρωπογενείς επιπτώσεις στο κλίµα να είναι µερικώς προβλέψιµες, όµως η ακριβής εκτίµηση είναι αδύνατη, διότι δεν είναι πιθανή η πρόβλεψη της αλλαγής του πληθυσµού, των οικονοµικών µεταβολών, της τεχνολογικής ανάπτυξης και άλλων σχετικών χαρακτηριστικών της µελλοντικής δράσης των ανθρώπων. Στη πράξη, προκειµένου 9

να γνωρίζουµε προκαταβολικά την εξέλιξη τέτοιων φαινοµένων, µε ιδιαίτερη προσοχή κατασκευάζονται σενάρια πρόβλεψης, που µε βάση την ανθρώπινη συµπεριφορά καθορίζουν την εξέλιξη του κλίµατος σε βάθος χρόνου. Με βάση τα προτεινόµενα σενάρια του IPCC, η σηµαντική αύξηση στις συγκεντρώσεις των αερίων του θερµοκηπίου στην ατµόσφαιρα, αναµένεται να οδηγήσει, µέχρι το 2100, στην αύξηση της θερµοκρασίας του πλανήτη κατά 1.7-4.0 ο C (Σχήµα 1),στην άνοδο της µέσης στάθµης της θάλασσας κατά 22-75cm, ενώ θα σηµειωθούν αλλαγές και στα χωρικά και χρονικά χαρακτηριστικά των βροχοπτώσεων. Τα µαθηµατικά µοντέλα πρόβλεψης τα οποία επεξεργάζονται όλες τις διαθέσιµες πληροφορίες για να προβλεφθούν οι µελλοντικές κλιµατικές αλλαγές, δείχνουν ότι η µέση θερµοκρασίας της Γης θα αυξάνεται κατά µέσο όρο περίπου 0,3 ο C ανά δεκαετία για τα επόµενα 100 χρόνια, απόρροια του φαινοµένου του θερµοκηπίου και της αύξησης της συγκέντρωσης των αερίων του θερµοκηπίου στην ατµόσφαιρα. Αν συµβεί όµως µια τέτοια αύξηση µπορεί να οδηγήσει σε σηµαντικές κλιµατικές αλλαγές µε απρόβλεπτες συνέπειες. Οι προβλέψεις των µοντέλων λένε επίσης πως µέχρι το τέλος του αιώνα θα ανυψωθεί η θερµοκρασία µέχρι 5.8 ο C. Τα αποτελέσµατα αυτής της αύξησης αναµένεται να είναι πολύ σηµαντικά διότι αναµένεται άνοδος της επιφάνειας της θάλασσας που θα οφείλεται στη θερµική διαστολή των ωκεανών, στο λιώσιµο των πάγων των οροσειρών και της Γροιλανδίας. Παράλληλα η κατανοµή και η συχνότητα των βροχοπτώσεων θα µεταβληθούν, θα 10

αυξηθούν ακραίες καιρικές συνθήκες και θα επηρεαστεί η κατανοµή των ειδών καθώς και η επιβίωση πολλών από αυτά.( Baede A, et al. 2001) 3.1 Η εξέλιξη της κλιµατικής αλλαγής Τα τελευταία 420.000 έτη η γη υπέστη αρκετά συχνά έντονες κλιµατικές αλλαγές οι οποίες εµφάνισαν σηµαντική περιοδικότητα. Η τελευταία περίοδος παγετώνων άρχισε 120.000 χρόνια πριν και έληξε µόλις πριν από 16.000 χρόνια. Ακολούθως η γη διανύει µια θερµή περίοδο. Στο Σχήµα 2 όλες οι κλιµατικές αλλαγές στο διάστηµα των τελευταίων 420.000 ετών φαίνονται να προκλήθηκαν από αντίστοιχες µεταβολές των αερίων του θερµοκηπίου, διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και µεθανίου, (CΗ4) οι οποίες όµως είχαν αποκλειστικά φυσική προέλευση. Σχήµα 2: Αλλαγές στο κλίµα και την συγκέντρωση αερίων θερµοκηπίου στην Ανταρκτική, από µετρήσεις πάγων. 11

Με την βιοµηχανική επανάσταση του 18ου αιώνα ο άνθρωπος προκάλεσε ραγδαία αύξηση και των δύο αυτών αερίων σε επίπεδα που δεν έχουν προηγούµενο τα τελευταία 420.000 χρόνια. Η αύξηση αυτή συνοδεύτηκε από αντίστοιχη αύξηση της µέσης θερµοκρασίας του πλανήτη η οποία σε παγκόσµιο επίπεδο και από το 1860 µέχρι σήµερα κυµαίνεται µεταξύ 0.4 ο C και 0.8 ο C (Σχήµα 3 και Σχήµα 4) Το µεγαλύτερο µέρος της αύξησης αυτής συνέβη σε δυο περιόδους, 1910-45 και από το 1975 και µετά. Το µέγεθός της θέρµανσης αυτής κατά τον 20ο αιώνα, αν και φαίνεται να προέρχεται και από µη ανθρωπογενείς αιτίες, είναι πολύ µεγάλο για να εξηγηθεί µόνο από τη συνιστώσα της φυσικής µεταβλητότητας. Ο ρυθµός θέρµανσης από τα µέσα της δεκαετίας του 1970 έχει ιδιαίτερα αυξηθεί µε τα οκτώ πιο θερµά έτη, που έχουν καταγραφεί στην ιστορία, να εµφανίζονται µετά το 1983, µε θερµότερο έτος το 1998. Η δεκαετία του 1990 ήταν πιθανόν η θερµότερη δεκαετία της χιλιετίας για το βόρειο ηµισφαίριο ενώ το 1998 ήταν πιθανόν το θερµότερο έτος. Ιδιαίτερα οι καλοκαιρινές θερµοκρασίες των τελευταίων δεκαετιών, στο βόρειο ηµισφαίριο, ήταν οι υψηλότερες τουλάχιστον των έξι τελευταίων αιώνων. To 1999 ήταν το πέµπτο πιο θερµό έτος που καταγράφηκε στην ιστορία, µε 0.33 C 12

µεγαλύτερη θερµοκρασία από τη µέση τιµή της περιόδου 1961-90. Η µικρή µείωση στη µέση θερµοκρασία που παρατηρήθηκε το 1999, σε σχέση µε το 1998, αποδίδεται στο φαινόµενο La Nina το οποίο εµφανίστηκε στον τροπικό Ειρηνικό Ωκεανό στα τέλη του 1998. Παρόλα αυτά κανένα έτος στα χρονικά µε παράλληλη εµφάνιση του La Nina δεν ήταν τόσο θερµό όσο το 1999. Όσον αφορά στη βροχόπτωση στη ξηρά, αυτή αυξάνεται συνεχώς στο µεγαλύτερο µέρος των περιοχών που βρίσκονται στα µεσαία και µεγάλα γεωγραφικά πλάτη του βορείου ηµισφαιρίου, αλλά στο µεγαλύτερο µέρος των τροπικών περιοχών οι συνθήκες γίνονται ξηρότερες. (Φείδας και Λάλας 2000) 3.2 Το φαινόµενο του θερµοκηπίου Τo φαινόµενο του θερµοκηπίου είναι µια φυσική διαδικασία απαραίτητη για να διατηρείται η Γη ζεστή, ώστε να υπάρχει ζωή και ανάπτυξη. ίχως αυτό, η Γη θα ήταν κρύα, µε θερµοκρασία περίπου -20 o C και δεν θα µπορούσε να υπάρχει ζωή. Αντιθέτως, η µέση θερµοκρασία της Γης διατηρείται στο επίπεδο των 15 o C, χάρη στο φαινόµενο αυτό. Τα αέρια του θερµοκηπίου είναι περίπου 20 και έχουν όγκο µικρότερο από 1% του συνολικού όγκου της ατµόσφαιρας. Τα σηµαντικότερα είναι οι υδρατµοί (H2O), το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), το µεθάνιο (CH4), το υποξείδιο του αζώτου (N 2 O), οι χλωροφθοράνθρακες (CFCs) και το τροποσφαιρικό όζον (O 3 ). Τα αέρια αυτά, που περιλαµβάνουν σε µεγαλύτερο ποσοστό το CO2 και τους υδρατµούς, σχηµατίζουν ένα 'στρώµα' πάνω από το έδαφος της Γης σε ένα ορισµένο ύψος, ώστε αφού επιτρέψουν να εισέλθει η υπέρυθρη ακτινοβολία του ήλιου, αυτή απορροφάται κατά ένα µέρος από τη Γη και την ατµόσφαιρα. Εν συνεχεία η υπόλοιπη ακτινοβολία την επανεκπέµπει η Γη, που ένα τµήµα της φεύγει προς το διάστηµα και το υπόλοιπο εγκλωβίζεται από το στρώµα των αερίων του θερµοκηπίου. Ένα µέρος λοιπόν της ηλιακής ακτινοβολίας κατά την είσοδο της, περνά αναλλοίωτη στην ατµόσφαιρα, φτάνει στην επιφάνεια του εδάφους και ακτινοβολείτε προς τα πάνω µε µεγαλύτερο µήκος κύµατος. Στη συνέχεια επίσης ένα µέρος αυτής, απορροφάται από την ατµόσφαιρα, τη θερµαίνει και επανεκπέµπεται στην επιφάνεια του εδάφους. Το στρώµα των αερίων λοιπόν, επιτρέπει τη διέλευση της ακτινοβολίας αλλά ταυτόχρονα την εγκλωβίζει, µοιάζει µε τη λειτουργία ενός θερµοκηπίου και ο Γάλλος µαθηµατικός Fourier το ονόµασε το 1822 «Φαινόµενο Θερµοκηπίου». Αποτελεί µια 13

φυσική διεργασία που εξασφαλίζει στη Γη µια σταθερή θερµοκρασία επιφάνειας εδάφους γύρω στους 15 ο C. Τα τελευταία χρόνια λέγοντας φαινόµενο Θερµοκηπίου, δεν γίνεται αναφορά στη φυσική αυτή διεργασία, αλλά στην έξαρση αυτής, λόγω της ρύπανσης της ατµόσφαιρας από τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Οι υδρατµοί, το διοξείδιο του άνθρακα και µεθάνιο σχηµατίζουν ένα φυσικό διαχωριστικό γύρω από τη Γη. Υπάρχει αύξηση του ποσού του CO2 αλλά και άλλων αερίων που εκλύονται στην ατµόσφαιρα, όπως το µεθάνιο και οξείδια του αζώτου. Η επιφάνεια της Γης θερµαίνεται από τον ήλιο και καθώς θερµαίνεται, ανακλά πίσω προς την ατµόσφαιρα θερµότητα. Μάλιστα το ποσοστό που ανακλάται προς τα πίσω, στο διάστηµα, αντιστοιχεί στο 70% της ενέργειας που εισέρχεται. Όµως κάποιο ποσό της υπέρυθρης ακτινοβολίας παγιδεύεται από τα αέρια του θερµοκηπίου, µε αποτέλεσµα να διαφεύγει µικρότερο ποσοστό και να θερµαίνεται ακόµη περισσότερο η ατµόσφαιρα. Το αποτέλεσµα αυτής της διαδικασίας είναι ότι η Γη δε διατηρείται απλά θερµή, µε αποτέλεσµα να εµφανίζεται το φαινόµενο της ζωής, αλλά λόγω των αυξηµένων ποσοτήτων των εκποµπών των αερίων, αλλάζει η ισορροπία του σύνθετου αυτού συστήµατος και προκαλείται σε παγκόσµιο επίπεδο την σηµαντική άνοδος της θερµοκρασίας. (Coder K, 1993) 3.2.1 Θερµοκηπιακά αέρια και ανθρωπογενείς επιδράσεις Τα τελευταία χρόνια οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες (βιοµηχανίες, αυτοκίνητα κ.ά.) έχουν αυξήσει σηµαντικά τις συγκεντρώσεις των αερίων των κατώτερων στρωµάτων της ατµόσφαιρας (αέρια θερµοκηπίου) µε αποτέλεσµα την αύξηση της απορροφούµενης ακτινοβολίας και την επακόλουθη θερµοκρασιακή µεταβολή. Υπολογίζεται ότι η µέση θερµοκρασία της Γης έχει αυξηθεί κατά 0,5 µε 0,6 ο C από το 1880, λόγω της έξαρσης του φαινοµένου και µέχρι το έτος 2100, εάν δεν ληφθούν µέτρα, η αύξηση της θερµοκρασίας θα είναι από 1,5 έως 4,5 ο C. Κάθε µεταβολή στις συγκεντρώσεις των αεριών του θερµοκηπίου, διαταράσσει το ενεργειακό ισοζύγιο, προκαλεί µεταβολή της θερµοκρασίας και ως εκ τούτου κλιµατικές αλλαγές. Οι υδρατµοί, αν και απορροφούν το 65% της υπέρυθρης ακτινοβολίας, δεν φαίνεται να έχουν επηρεαστεί άµεσα από την ανθρώπινη δραστηριότητα. Αντίθετα, οι συγκεντρώσεις των υπόλοιπων αερίων έχουν µεταβληθεί σηµαντικά µε σηµαντικότερη τη µεταβολή του CO2, καθώς αποτελεί αέριο που διαφεύγει στην 14

ατµόσφαιρα µε την καύση του πετρελαίου, του κάρβουνου και άλλων ορυκτών καυσίµων. Η επίδραση του ανθρώπινου παράγοντα στον κύκλο του άνθρακα θα αλλάξει το κλίµα και κατ' επέκταση την πορεία ολόκληρης της ανθρωπότητας. Ο κύκλος του άνθρακα έχει συνδεθεί µε τις κλιµατολογικές αλλαγές που έχουν παρατηρηθεί πρόσφατα στη γη και αποδεικνύονται µε την αύξηση στη θερµοκρασία (βλ. σχήµα 5). Η διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή Κλίµατος (I.P.P.C) στην πιο πρόσφατη έκθεσή της (2002) δηλώνει ότι "υπάρχουν νέες και ισχυρές ενδείξεις ότι η αύξηση της θερµοκρασίας που παρατηρείται τα τελευταία 50 χρόνια αποδίδεται στις ανθρώπινες δραστηριότητες και στο φαινόµενο του θερµοκηπίου ". Εξάλλου δεν φαίνεται να είναι τυχαίο πως η αύξηση της συγκέντρωσης CO2 συµπίπτει µε την αρχή της βιοµηχανικής επανάστασης (βλ. σχήµα 6). ΣΧΗΜΑ 5: Αλλαγές στη θερµοκρασία της γήινης επιφάνειας τα τελευταία 140 έτη (άνω σχήµα) και αλλαγή στη θερµοκρασία του βορείου ηµισφαιρίου τα τελευταία 1000 έτη (κάτω σχήµα). 15

ΣΧΗΜΑ 6: Αλλαγές στη συγκέντρωση του CO2 στη γήινη ατµόσφαιρα κατά τη διάρκεια του χρόνου Εκτός από τις αλλαγές στη συγκέντρωση του CO2, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν συµβάλει και σε αντίστοιχες αλλαγές στις συγκεντρώσεις άλλων αερίων της ατµόσφαιρας (βλ. σχήµα 7) τα οποία επηρεάζουν το φαινόµενο του θερµοκηπίου. Υπάρχει επίσης ισχυρή συσχέτιση µεταξύ της συγκέντρωσης του CO2 και της θερµοκρασίας στην ατµόσφαιρα, κάτι βέβαια που είναι απόλυτα συµβατό και µε τον τρόπο που επενεργεί το φαινόµενο του θερµοκηπίου. Στο σχήµα 4 που ακολουθεί παρουσιάζεται αυτή η συσχέτιση κατά τη διάρκεια των τελευταίων 160.000 ετών. ΣΧΗΜΑ 7: Συγκεντρώσεις αερίων που συµβάλλουν στο φαινόµενο του θερµοκηπίου 16

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες όχι µόνο εκπέµπουν υψηλές συγκεντρώσεις CO2 στην ατµόσφαιρα, αλλά βλάπτουν και την ικανότητα της γης να απορροφά το CO2, µε την καταστροφή των δασών και του φυτοπλαγκτού των ωκεανών. Το πλαγκτόν αποτελεί τον κύριο «απορροφητή» CO2 του πλανήτη, καθώς πρόκειται για φυτικού οργανισµούς που χρησιµοποιούν το CO2 κατά τη φωτοσύνθεση. Οι άνθρωποι επηρεάζουν τον κύκλο του CO2 και στο σχήµα 8 φαίνεται η σχέση συγκέντρωσης CO2 µε την αύξηση του πληθυσµού. ΣΧΗΜΑ 8: Αύξηση συγκεντρώσεων CO2 στην ατµόσφαιρα µε βάση διαφορετικά σενάρια αύξησης του πληθυσµού. Οι συγκεντρώσεις του CO2 που παρουσιάζονται στο σχήµα 9 είναι χαµηλότερες σε σχέση µε τη σηµερινή συγκέντρωση (~370 ppm), όµως έχουν υπάρξει χρονικές περίοδοι στο παρελθόν κατά τις οποίες η συγκέντρωση του CO2 ατµόσφαιρα ήταν µεγαλύτερη από τη σηµερινή. Είναι λογικό λοιπόν να τεθεί το ερώτηµα, γιατί πρέπει να ανησυχούµε εφόσον έχουν υπάρξει και µεγαλύτερες συγκεντρώσεις CO2 από τις σηµερινές και ο πλανήτης κατάφερε να επιβιώσει Η απάντηση έγκειται στο γεγονός ότι αυτό που διαφοροποιείται στις µέρες µας είναι ο ρυθµός αύξησης της συγκέντρωσης CO2 στην ατµόσφαιρα και είναι πολύ πιο έντονος, από οποιαδήποτε άλλη χρονική στιγµή στο παρελθόν. Αυτό δηλαδή που ανησυχεί περισσότερο τους επιστήµονες δεν είναι µόνο η τελική συγκέντρωση του CO2 αλλά και ο γρήγορος ρυθµός αύξησής του. Οι οργανισµοί δεν έχουν εκτεθεί 17

παλιότερα σε τόσο έντονους ρυθµούς αύξησης των συγκεντρώσεων CO2. Υπάρχει λοιπόν προβληµατισµός για το αν θα καταφέρουν να αντεπεξέλθουν και σε τελική ανάλυση να επιζήσουν κάτω από τέτοιες συνθήκες. Γνωρίζοντας λοιπόν ότι οι συγκεντρώσεις του CO2 αυξάνονται, προτείνονται λύσεις για τον "φυσικό" έλεγχό του, όπως για παράδειγµα η δενδροφύτευση.(lhtee, web site) ΣΧΗΜΑ 9: Συσχέτιση συγκεντρώσεων CO2 (από µετρήσεις παγιδευµένου CO2 σε πυρήνες πάγου) µε τη θερµοκρασία (υπολογίστηκε από ισότοπα οργανικών ουσιών στα ιζήµατα των ωκεανών) για τα τελευταία 160.000 χρόνια. 18

3.3 Επιπτώσεις των κλιµατικών αλλαγών στο οικοσύστηµα Ένα οικοσύστηµα είναι µια υποδιαίρεση του τοπίου, ένα γεωγραφικό τµήµα που εµφανίζεται να είναι σχετικά οµογενές και διακριτό από τις γειτονικές του περιοχές. ιαµορφώνεται από τρία στοιχεία, τους οργανισµούς που διαβιούν στη περιοχή, τους περιβαλλοντικούς παράγοντες και τις οικολογικές διεργασίες. Ένα οικοσύστηµα µπορεί να είναι ένας βάλτος, ένα ποτάµι, µια λίµνη,ένας λειµώνας ή ένας αµµόλοφος. Ως οργανισµοί καλούνται οι πληθυσµοί φυτών και ζώων, που διαβιούν στο οικοσύστηµα και σχηµατίζουν κοινωνίες. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες είναι η θερµοκρασία, η υγρασία, ο άνεµος, ο τύπος εδάφους, η χηµική σύσταση της ατµόσφαιρας και µεµονωµένα περιστατικά τα οποία επιδρούν σηµαντικά όπως τυφώνες, πυρκαγιές, πληµµύρες, ξηρασία και παγετός. Οι οικολογικές διεργασίες που λαµβάνουν χώρα σε ένα οικοσύστηµα είναι η ροή της ενέργειας, ο κύκλος των θρεπτικών, η παραγωγικότητα, ο ανταγωνισµός µεταξύ ειδών φυτών και ζώων, η Θήρευση καθώς και άλλες αλληλεπιδράσεις µεταξύ των ειδών. Μεταβολές στο περιβάλλον είναι φυσικό να επιφέρουν αλλαγές σε ένα οικοσύστηµα. Οι αλλαγές αυτές µπορεί να έχουν µικρή επίδραση και να επανέλθει µια κατάσταση ισορροπίας, αλλά µπορεί να αλλοιώσουν σηµαντικά ή και να απειλήσουν τη διατήρηση του οικοσυστήµατος. 3.3.1 Χαρακτηριστικά των οικοσυστηµάτων Οι περιβαλλοντικές συνθήκες µεταβάλλονται συνεχώς, άλλοτε µε γρήγορο ρυθµό και άλλοτε µε βραδύ. Όταν η χηµική σύσταση της ατµόσφαιρας διαφοροποιείται, παρουσιάζονται αλλαγές στους τρόπους µε τους οποίους µεταφέρεται η ενέργεια και οι αέριες µάζες, ενώ µεταβολές εµφανίζονται στη θερµοκρασία, την υγρασία, την ατµοσφαιρική πίεση και την διεύθυνση και ένταση των ανέµων. Γενικά, οι αλλαγές στη χηµική σύσταση της ατµόσφαιρας επιφέρουν τροποποιήσεις στη γεώσφαιρα, τη τροπόσφαιρα και τη βιόσφαιρα. Οι συνέπειες αυτών των αλλαγών, πάνω σε ένα οικοσύστηµα εξαρτώνται από την διάρκεια και το µέγεθος της αλλαγής. Τα οικοσυστήµατα εµφανίζονται να αντέχουν και να 19

ανθίστανται σε πιέσεις που ασκούνται από εξωγενείς παράγοντες, αλλά υπάρχει πάντα µια κρίσιµη τιµή, πέραν από την οποία επέρχονται µη αντιστρεπτές αλλαγές. Τα είδη που υπάρχουν σε ένα οικοσύστηµα, αντιδρούν µε διαφορετικό τρόπο στις κλιµατικές αλλαγές και σε µεµονωµένα γεγονότα που µπορεί να συµβούν όπως π.χ. όξινη βροχή. Οι οργανισµοί εµφανίζουν υστέρηση στην απόκριση τους σε µια αλλαγή, που µπορεί να διαρκέσει από εβδοµάδες έως και χρόνια. Για τα οικοσυστήµατα, η ταχύτητα αντίδρασης είναι ακόµα περισσότερο βραδεία και ποικίλει από δεκαετίες µέχρι και αιώνες. Οι επιπτώσεις που επιφέρουν οι αλλαγές αυτές, πάνω σε µεµονωµένα άτοµα, έχουν σαν συνέπεια να εµφανίζονται τροποποιήσεις στη σύνθεση των φυτικών και ζωικών κοινωνιών µέσα στο χρόνο, µε αποτέλεσµα να δηµιουργείται ανάδραση και τελικά να υπάρχουν επιπτώσεις στην ατµόσφαιρα και στο έδαφος. 3.3.2 Επιπτώσεις στη πρωτογενή παραγωγικότητα των οικοσυστηµάτων Το πρώτο άµεσο αποτέλεσµα των κλιµατικών και ατµοσφαιρικών αλλαγών, σε ένα οικοσύστηµα, είναι η µεταβολή ης πρωτογενής παραγωγικότητας του. Ορίζεται ως πρωτογενή παραγωγικότητα το συνολικό ποσό βιοµάζας που παράγεται από τη φωτοσυνθετική δραστηριότητα των φυτών. Οι αλλαγές αυτές στη πρωτογενή παραγωγικότητα, προκαλούν µεταβολές στον ανταγωνισµό µεταξύ φυτών, έπειτα εµφανίζονται σοβαρές επιπτώσεις στους πληθυσµούς των ζώων που σχετίζονται µε τα φυτά αυτά και τέλος υπάρχει διαφοροποίηση του αποτελέσµατος διάφορων φυσικών διεργασιών, όπως ο κύκλος των θρεπτικών και η ροή ενέργειας. Πολλοί από τους οργανισµούς θα αντιδράσουν µεµονωµένα στις αλλαγές που υπάρχουν στο περιβάλλον στο οποίο διαβιούν και το αποτέλεσµα αυτής της αντίδρασης θα είναι η βαθµιαία αλλαγή της µορφής του οικοσυστήµατος. Οι υψηλές θερµοκρασίες θα προκαλέσουν ένταση του ρυθµού διαπνοής και αυτό συνεπάγεται απελευθέρωση επιπλέον ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα στην ατµόσφαιρα. Το γεγονός αυτό θα εντείνει τις επιπτώσεις του φαινόµενου του θερµοκηπίου και κατά συνέπεια θα αυξηθεί η θερµοκρασία. Συνθήκες ξηρασίας, που µπορεί να επικρατήσουν κάτω από ορισµένες συνθήκες, θα µειώσουν την παραγωγικότητα των φυτών, άρα θα µειωθεί το ποσοστό της εδαφοκάλυψης από φυτά µε αποτέλεσµα την διάβρωση του εδάφους, 20

έπειτα θα µειωθούν τα διαθέσιµα θρεπτικά στοιχεία και τελικά θα υπάρχει περαιτέρω µείωση της παραγωγικότητας των φυτών. Η αύξηση του επιπέδου του διοξειδίου του άνθρακα στην ατµόσφαιρα \έχει και µια θετική συνεισφορά στη παραγωγικότητα των οικοσυστηµάτων διότι µπορεί να λειτουργήσει σαν µια µορφή λίπανσης, την ανθρακολίπανση, οπότε ενισχύει την φωτοσύνθεση και τη παραγωγικότητα. Επιπλέον αυξάνεται η µεταφορά άνθρακα στις ρίζες και ενισχύεται η δράση των µυκορριζών, ενέργεια που προωθεί τον σχηµατισµό αζώτου και κατά συνέπεια ενισχύεται η ανάπτυξη των φυτών. 3.3.3 Επιπτώσεις στη σύσταση και διατήρηση των ειδών Ανάµεσα στην κοινότητα των οικολόγων υπάρχει µεγάλη ανησυχία για το ενδεχόµενο της µείωσης των πληθυσµών ειδών ή ακόµα και εξάλειψης αυτών. Είναι γεγονός ότι η απώλεια ειδών είναι µια διαδικασία που έχει επαναληφθεί πολλές φορές στο παρελθόν, ως το αποτέλεσµα κλιµατικών αλλαγών, ανθρώπινων επιδράσεων ή και τυχαίων γεγονότων (π.χ σεισµός ή πυρκαγιά). Όµως είναι σχεδόν βέβαιο, ότι καθώς υπάρχει αύξηση της θερµοκρασίας και ακραία γεγονότα συµβαίνουν µε µεγαλύτερη συχνότητα, η βιολογική ποικιλότητα θα µειώνεται. Μια από τις πιο σηµαντικές συνέπειες της κλιµατικής αλλαγής είναι οι επιπτώσεις της στον µεταβολισµό των φυτών. Οι φυτικοί οργανισµοί διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες, ανάλογα µε τη µεταβολική οδό που ακολουθεί τη δέσµευση του διοξειδίου του άνθρακα. Εάν παράγεται ένα οργανικό οξύ µε τρία άτοµα άνθρακα στην ανθρακική του αλυσίδα, το φυτό κατατάσσεται στην οµάδα C3. Οµοίως, εάν παράγεται ένα οξύ µε τέσσερα άτοµα άνθρακα το φυτό κατατάσσεται στην οµάδα C4 και υπάρχει και µια τρίτη οµάδα φυτών που απορροφά CO2 τη νύχτα και το αφοµοιώνουν τη µέρα, τα οποία ονοµάζονται CAM. Τα CAM φυτά διαβιούν σε έρηµους, ενώ η βιολογική σηµασία της διάκρισης σε C4 και σε C3 είναι ότι, τα C4 φυτά αναπτύσσονται καλύτερα σε υψηλότερες θερµοκρασίες σε σχέση µε τα C3. Επίσης, τα C3 αντιδρούν καλύτερα σε αυξηµένα επίπεδα στην ατµόσφαιρα CO2 συγκριτικά µε τα C4, αυξάνοντας τις µεταβολικές δραστηριότητες τους. Εάν σε ένα οικοσύστηµα υπάρχει ένα µείγµα από πληθυσµούς φυτών που ανήκουν και στις δύο οµάδες, τότε σε κατάσταση αυξηµένης θερµοκρασίας και υψηλών επιπέδων CO2, η 21

ισορροπία ανάµεσα στα είδη θα διαφοροποιηθεί. Σε περιοχές που αναµένεται στα πλαίσια της κλιµατικής αλλαγής να υπάρξει ξηρασία, θα επικρατήσουν τα CAM φυτά, εκτοπίζοντας τα υπόλοιπα είδη. Οι αντιδράσεις ενός οικοσυστήµατος στην αύξηση της θερµοκρασίας, την αύξηση ή µείωση της βροχόπτωσης, την αύξηση του CO2, την όξινη βροχή ή άλλων περιβαλλοντικών επιπτώσεων, ποικίλει ανάλογα µε το τύπο του οικοσυστήµατος. Οι επιπτώσεις σε ένα Αρκτικό οικοσύστηµα θα διαφέρουν από τις αντίστοιχες σε ένα Μεσογειακό ή σε ένα Τροπικό. Γενικά, οι αλλαγές που αναµένεται να συµβούν θα είναι περισσότερο εµφανείς σε ευαίσθητα οικοσυστήµατα, όπου θα υπάρχουν περιορισµοί στις θερµοκρασιακές συνθήκες και την ξηρασία. Οι προβλέψεις για το κλίµα στην Ευρώπη δείχνουν µια αύξηση της διάρκειας του ξηρού Μεσογειακού καλοκαιριού, αν και αναµένεται να υπάρξει ενίσχυση των χειµερινών βροχοπτώσεων. Το αποτέλεσµα αυτής της διαδικασίας είναι η αλλαγή της σύστασης των ειδών λόγω της παρατεταµένης ξηρής καλοκαιρινής περιόδου, καθώς και η µείωση της φυτοκάλυψης στο έδαφος, κάτι που θα επιφέρει περαιτέρω µείωση στην εδαφική υγρασία και πιθανότατα συµπτώµατα διάβρωσης. Η εποχικότητα που χαρακτηρίζει τις βροχοπτώσεις, είναι ιδιαίτερα σηµαντική για τη σταθερότητα ενός οικοσυστήµατος. Αλλαγές στη περίοδο πρόσπτωσης των βροχών µπορεί να επιφέρουν σηµαντικές αλλαγές στη σύνθεση της φυτοκοινωνίας ενός οικοσυστήµατος. Η αλλαγή των φυτικών ειδών µιας περιοχής, έχει άµεση απόκριση και στους ζωικούς πληθυσµούς που υπάρχουν στο οικοσύστηµα. Εάν για παράδειγµα διαταραχτεί το µοτίβο των βροχοπτώσεων στην Αφρικανική Σαβάνα, οι αγέλες των άγριων ειδών ζώων θα αναγκαστούν να µεταφερθούν σε γειτονικές περιοχές, ενώ πιθανή ξήρανση των νερόλακκων θα αποβεί µοιραία για την επιβίωση των µεγάλων θηλαστικών.(gates, 1993) 22

3.4 Η βιοποικιλότητα και η σηµασία διατήρησης της Η Βιοποικιλότητα ορίζεται ως η ποικιλότητα µεταξύ των ζωντανών οργανισµών, όλων των οικοσυστηµάτων. Αφορά την ποικιλία που υπάρχει σε φυτά, ζώα και µικροοργανισµούς ακόµα και σε επίπεδο γονιδίων. Η βιοποικιλότητα διακρίνεται σε τρία επίπεδα, τη ποικιλότητα των οικοσυστηµάτων, τη ποικιλότητα των ειδών και τη γενετική ποικιλότητα, που αφορά το πλούτο του γωνιώµατος των ατόµων. Η βιοποικιλότητα των οικοσυστηµάτων είναι σχετική µε την ποικιλοµορφία που παρουσιάζεται στους τύπους των οικοσυστηµάτων, στο πλούτο των ενδιαιτηµάτων και την διαφοροποίηση των οικοσυστηµικών εργασιών. Η ποικιλότητα των ειδών αφορά τους ζωντανούς οργανισµούς και τις διαφορές που παρουσιάζουν. Έχουν βρεθεί ότι υπάρχουν περίπου 1,75 εκατοµµύρια διαφορετικά είδη που ζουν στον πλανήτη, ενώ σύµφωνα µε έρευνες, τα είδη είναι πολύ περισσότερα και µια εκτίµηση του πραγµατικού αριθµού τους γίνεται στον πίνακα 1 που ακολουθεί. Βασίλεια Είδη που έχουν περιγραφεί Εκτιµώµενος αριθµός ειδών Βακτήρια 4 000 1 000 000 Πρώτιστα (άλγη, πρωτόζωα κ.λ.π. 0 80 000 600 000 Ζώα 1 320 000 10 600 000 Μύκητες 70 000 1 500 000 Φυτά 270 000 300 000 Σύνολο 1 744 000 14 000 000 Πίνακας 1:Αριθµός ειδών που έχουν περιγραφεί και εκτίµηση του πραγµατικού αριθµού ειδών. Στο επόµενο σχήµα (Σχήµα 10), παρουσιάζεται ένας παγκόσµιος χάρτης που παρουσιάζει την κατανοµή της βιοποικιλότητας ανά χώρα. 23

ΣΧΗΜΑ 10: Παγκόσµιος χάρτης κατανοµής της βιοποικιλότητας ανά χώρα. Η γενετική ποικιλότητα βασίζεται στην παραλλακτικότητα µεταξύ των γονιδίων, της βασικής κληρονοµικής µονάδας των οργανισµών. Το µέλλον ενός οργανισµού είναι συνδεδεµένο µε το γενετικό υλικό που κληρονόµησε από την προηγούµενη γενιά. Η ποικιλότητα σε αυτό το επίπεδο είναι απαραίτητη διότι δίνεται η δυνατότητα στους οργανισµούς να εξελιχθούν και να διαφοροποιηθούν, ώστε να επιτευχθεί η διατήρηση τους και η ικανότητα να ξεπερνούν οι δυσκολίες που συναντούν. Η σηµασία της βιοποικιλότητας είναι ιδιαίτερα σηµαντική διότι παρέχει µια σειρά από σηµαντικές υπηρεσίες. Είναι απαραίτητη για την επιβίωση του ανθρώπου εφόσον καθορίζεται η εύρεση τροφής, φαρµάκων και απαραίτητων πρώτων υλών όπως η ξυλεία. Σε επίπεδο οικοσυστηµικών υπηρεσιών προσφέρει µια σειρά από αγαθά όπως η προστασία του εδάφους, τόσο από τη διάβρωση όσο και µε την απόθεση οργανικής ύλης. Επίσης συµβάλει στη διατήρηση του υδρολογικού κύκλου, στη ροή των θρεπτικών, στη διατήρηση του κλίµατος και στη διατήρηση των ενδιαιτηµάτων.(gbol, web site) Στα πλαίσια της κλιµατικής αλλαγής, όπως αναφέρθηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο, αναµένεται να υπάρξουν σηµαντικές απώλειες στη βιοποικιλότητα, οι οποίες αναµένεται να επιδράσουν αρνητικά στην ισορροπία των οικοσυστηµάτων. Σύµφωνα µε τους Constanza et al (1997), η οικονοµική αποτίµηση 17 διαφορετικών οικοσυστηµικών υπηρεσιών φθάνει τα 15-64 τρισεκατοµµύρια δολάρια Η.Π.Α, σε 24

ετήσια βάση. Μπορεί ο υπολογισµός αυτός να µην είναι ακριβής, λόγω της αδυναµίας πραγµατικής αποτίµησης της αξίας των υπηρεσιών, αλλά είναι ενδεικτικός για τα οφέλη που παρέχει η φύση στον άνθρωπο και τους κινδύνους που µπορεί να προέλθουν από την µείωση της βιοποικιλότητας. Το αποτέλεσµα του πειράµατος BIODEPTH (Hector, A. et al, 1999), δίνει έµφαση στη σχέση της βιοποικιλότητας µε τη σταθερότητα ενός οικοσυστήµατος. Κοινωνίες φυτών εµφανίζονται να αναπτύσσονται καλύτερα σε οµάδες που είναι πλούσιες αριθµό ειδών και η παραγωγικότητα του συστήµατος µειώνεται καθώς η ποικιλότητα µειώνεται. Το πείραµα επαναλήφθηκε σε αρκετές περιοχές της Ευρώπης και τα αποτελέσµατα του ισχύουν σε µια ευρύτερη βάση, αποδεικνύοντας ότι η απώλεια της βιοποικιλότητας επιδρά αρνητικά στο τρόπο λειτουργίας ενός οικοσυστήµατος.. 25

3.5 Ο ρόλος των δασών ως αποθήκες άνθρακα Η αποθήκευση άνθρακα είναι η αντίθετη διεργασία από την εκποµπή του στην ατµόσφαιρα. Τα δένδρα έχουν την ιδιότητα να αποθηκεύουν άνθρακα στη βιοµάζα τους, ως το αποτέλεσµα της φωτοσυνθετικής τους δραστηριότητας κατά την οποία, δεσµεύουν διοξείδιο του άνθρακα από την ατµόσφαιρα και το µεταβολίζουν σε απαραίτητα στοιχεία. Εάν αναλογιστεί κανείς ότι ένα δένδρο σε ένα δάσος µπορεί να φθάσει στην ηλικία των 700 ετών, π.χ. στην Σκανδιναβία, είναι φανερό ότι µπορεί να αποθηκεύσει µια αξιόλογα µεγάλη ποσότητα CO2 στη βιοµάζα του. Φυσικά µετά την θανάτωση ενός δένδρου και την αποικοδόµηση του, το ποσό του άνθρακα που είχε δεσµευτεί ελευθερώνεται στο περιβάλλον. Η διαδικασία της απόδοσης άνθρακα επιταχύνεται από την ύπαρξη πυρκαγιάς. Πρακτικά τα δένδρα συµπεριφέρονται σαν καταβόθρες άνθρακα όσο διάστηµα αναπτύσσονται σε µέγεθος. Πέραν της φάσης της ανάπτυξης υπάρχει µια περίοδος ισορροπίας, κατά την οποία δεσµεύεται το ποσό του άνθρακα που έχει συσσωρευτεί στη βιοµάζα, µέχρι το θάνατο του φυτού. Εκτός από το ποσό που αποθηκεύεται στη βιοµάζα, ένα επίσης σηµαντικό ποσό άνθρακα δεσµεύεται στο έδαφος από τη πτώση ιστών, όπως πτώση φύλλων ή κλαδιών και παραµένει εκεί έως ότου αποδοµηθούν και απελευθερωθεί στην ατµόσφαιρα. Η σηµασία των δασών ως αποθήκες άνθρακα είναι πάρα πολύ σηµαντική και στη συνθήκη του Κιότο υπήρξε συµφωνία για την διατήρηση και αύξηση των δασών, προκειµένου να αντιµετωπισθεί η κλιµατική αλλαγή. Η ικανότητα των φυτικών οικοσυστηµάτων να λειτουργούν ως καταβόθρες άνθρακα φαίνεται στον πίνακα 2, που ακολουθεί. ΤΥΠΟΣ ΒΛΑΣΤΗΣΗΣ ΤΡΟΠΙΚΑ ΑΣΗ ΕΥΚΡΑΤΑ ΑΣΗ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΑΝΘΡΑΚΑ ΚΑΘΑΡΗ ΕΚΤΑΣΗ ΠΡΩΤΟΓΕΝΗ (106km2) ΒΛΑΣΤΗΣΗ Ε ΑΦΟΣ ΣΥΝΟΛΟ ΠΑΡΑΓΩΓΗ (t C ha -1 yr -1 ) 17.6 212 216 428 11 (5.0-17.5) 10.4 59 100 159 6.3 (2.0-12.5) 26

ΒΟΡΕΙΑ 13.7 88 471 559 4.0 (1.0-7.5) ΑΣΗ ΤΡΟΠΙΚΗ 22.5 66 264 330 4.5 (1.0-10.0) ΣΑΒΑΝΑ ΕΥΚΡΑΤΑ 12.5 9 295 304 3.0 (1.0-7.5) ΛΙΒΑ ΙΑ ΕΡΗΜΟΙ ΚΑΙ 30 8 191 199 0.05 (0.0-0.1) ΗΜΙΕΡΗΜΟΙ ΤΟΥΝ ΡΑ 9.5 6 121 127 0.1 (0.0-0.4) ΥΓΡΟΤΟΠΟΙ 3.5 15 225 240 0.9 (0.1-3.9) ΓΕΩΡΓΙΚΕΣ 16 3 128 131 1.6 (0.2-3.9) ΕΚΤΑΣΕΙΣ ΣΥΝΟΛΟ 135.6 466 2011 2477 Πίνακας 2: Αποθήκευση άνθρακα στα φυτικά οικοσυστήµατα Η συµβολή των δασών στη µείωση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατµόσφαιρα και το γεγονός ότι στα πλαίσια της κλιµατικής αλλαγής φαίνεται να απειλούνται τα φυσικά οικοσυστήµατα, κάνει αναγκαία την επιστηµονική µελέτη τα απόκρισης των δασών στη κλιµατική αλλαγή ώστε να εκτιµηθεί η πιθανότητα κινδύνου. Για τη µελέτη της συµπεριφοράς των δασών χρησιµοποιούνται σενάρια πρόβλεψης της κλιµατικής αλλαγής, µοντέλα προσοµοίωσης της δασικής ανάπτυξης και γνώση των οικολογικών διεργασιών που υφίστανται σε ένα δάσος. Στα επόµενα κεφάλαια παρουσιάζεται η οικολογία της ανάπτυξης ενός δάσους και η χρήση των µαθηµατικών µοντέλων στη µελέτη της συµπεριφοράς τους. (Grace, 2001) 27

4. Η ανάπτυξη ενός δάσους 4.1 Η σχέση του ανθρώπου µε το δάσος Οι σχέσεις και οι δεσµοί του ανθρώπου µε το δάσος είναι τόσο παλιοί όσο και η ιστορία του. Ο άνθρωπος γεννήθηκε στο δάσος, βρήκε αρχικά στέγη και στη προσπάθεια για ανεύρεση τροφής δηµιουργήθηκαν οι πρώτες σχέσεις, όπου ο άνθρωπος συνδέθηκε µε το δάσος ως κυνηγός και ως συλλογέας καρπών. Στο στάδιο αυτό η επίδρασή του είναι µόνο έµµεση αλλά αργότερα µε την ανάπτυξη του πολιτισµού, άρχισε να επεµβαίνει άµεσα πάνω στο δάσος σαν ρυθµιστής του ή ακόµα και σαν καταστροφέας του. Η ανάγκη για την απόκτηση γεωργικών εδαφών είχε σαν αποτέλεσµα την εκχέρσωση του δάσους, ενώ το οδήγηµα κοπαδιών από εξηµερωµένα ζώα για βοσκή µέσα στο δάσος, είχε σαν συνέπεια την βαθµιαία υποβάθµιση του δάσους που σε πολλές περιπτώσεις έφθασε µέχρι την ολική καταστροφή του. Παραγωγικά δάση µεταβλήθηκαν βαθµιαία σε δασολίβαδα, δασοσκεπή λιβάδια, βοσκότοπους και τελικά σε άγονες γυµνές -εκτάσεις. Επίσης η ανάπτυξη του πολιτισµού προκάλεσε την αύξηση των αναγκών σε ξύλο για οικοδοµές, τη ναυπηγική, την επιπλοποιία, την κατασκευή εργαλείων και τη θέρµανση. Οι ανάγκες αυτές καλύπτονταν πολλές φορές µε ληστρικές υλοτοµίες χωρίς καµιά πρόνοια για την ανανέωση ή καλλιέργεια του δάσους µε αποτέλεσµα την καταστροφή και εξαφάνιση τεράστιων εκτάσεων από δάση. Υπολογίζεται ότι από τις παραπάνω αιτίες καταστράφηκαν πάνω από τα 2/3 των αρχικών δασών του πλανήτη µας. Μόνο στις Ηνωµένές Πολιτείες της Αµερικής καταστράφηκαν στα τελευταία 150 χρόνια πάνω από 140 εκατοµµύρια εκτάρια δάσους. (Νταφης, 1986) Για πολλά χρόνια ο άνθρωπος αντιµετωπίζει το δάσος ως αγαθό προς εκµετάλλευση, χωρίς να υπάρχει συνείδηση για τις επιπτώσεις που έχει αυτή η συµπεριφορά στην ισορροπία των φυσικών, οικολογικών και βιολογικών νόµων που διέπουν τη ζωή στο πλανήτη. Είναι όµως αναγκαίο να επαναπροσδιοριστεί αυτή η σχέση κάτι που έχει ήδη αρχίσει να συµβαίνει, αρχικά µε τη συνθήκη του Ρίο και την αρχή της αειφορίας και αργότερα µε το πρωτόκολλο του Κιότο και την προώθηση της δενδροφύτευσης και προστασίας της βλάστησης για την αντιµετώπιση της θέρµανσης του πλανήτη. 28

4.2 Το δάσος ως οικοσύστηµα και η εξέλιξη του. άσος υφίσταται όταν υπάρχουν σε µια περιοχή δένδρα και θάµνοι, οι οποίοι συµβιώνουν σε στενή κοινωνική σχέση µεταξύ τους και βρίσκονται σε τόση απόσταση µεταξύ τους ώστε να δηµιουργούν ένα ξεχωριστό περιβάλλον το δασικό περιβάλλον. Με τα υπόλοιπα είδη από το φυτικό και ζωικό βασίλειο, δηµιουργούν µια ξεχωριστή βιοκοινότητα, σχηµατίζοντας το δασικό οικοσύστηµα. Τα µέλη από τις διάφορες κοινότητες, καθώς και οι κοινότητες που συνθέτουν το δάσος στο σύνολό τους, βρίσκονται σε στενές διαρθρωτικές σχέσεις και υπόκεινται σε αµοιβαίες αλληλοεπιδράσεις. Υπάρχουν στενές διαρθρωτικές σχέσεις και αλληλοεπιδράσεις, ανάµεσα στις κοινότητες που συνθέτουν το δάσος και ανάµεσα στα µέλη κάθε κοινότητας,, αλλά το κάθε µεµονωµένο άτοµο έχει το δικό του διακριτό ρόλο. Στη βιοκοινότητα ενός δάσους απαντώνται όλες οι δυνατές οικολογικές και κοινωνικές σχέσεις, από την απλή συνύπαρξη µέχρι την και την αµοιβαία αλληλεξάρτηση. Η συνύπαρξη ενός αριθµού ειδών και ατόµων δένδρων και θάµνων στην ίδια περιοχή οδηγεί σε ανταγωνισµό, γιατί το κάθε δένδρο προσπαθεί να αποκτήσει περισσότερο αυξητικό χώρο, φως, νερό και θρεπτικές ουσίες. Ο ανταγωνισµός αυτός είναι τόσο οξύτερος όσο µικρότερη είναι η απόσταση µεταξύ των δένδρων, όσο περισσότερο όµοιες είναι οι οικολογικές τους απαιτήσεις και εξαρτάται άµεσα από τις περιβαλλοντικές συνθήκες.(νταφης, 1986) Όλα τα οικοσυστήµατα µε την πάροδο του χρόνου υπόκεινται σε αλλαγές στη δοµή και την λειτουργία τους. Ορισµένες από τις µεταβολές δεν είναι σηµαντικές αλλά πρόκειται για τοπικές διακυµάνσεις µε µικρή σηµασία. Άλλες όµως αλλαγές επιφέρουν σηµαντικές διαφοροποιήσεις στα υπάρχοντα είδη και επηρεάζουν τη σταθερότητα του συστήµατος. Οι σηµαντικότερες µεταβολές που συµβαίνουν στα οικοσυστήµατα οφείλονται σε τρεις αιτίες, δηλαδή τις µεταβολές του κλίµατος, τις επιδράσεις τυχαίων γεγονότων τοπικού χαρακτήρα π.χ. φωτιά σε δάσος, καθώς και στην εξέλιξη των οικοσυστηµάτων, µια φυσική διεργασία των οικοσυστηµάτων Η εξέλιξη ενός οικοσυστήµατος είναι ουσιαστικά η οικολογική διαδοχή, η οποία ορίζεται ως οι µεταβολές που λαµβάνουν χώρα σε ένα σε ένα οικοσύστηµα καθώς αυτό ωριµάζει ή εξελίσσεται προς µια σταθερή κατάσταση. Τα οικοσυστήµατα είναι ανοιχτά συστήµατα τα οποία έχουν την ικανότητα αυτορρύθµισης, µέσω της αρνητικής ανάδρασης, τείνοντας προς µια κατάσταση ισορροπίας. Στη διαδοχή, οι 29

µεταβολές που συµβαίνουν οφείλονται στη ίδια τη φύση του οικοσυστήµατος. Το τελικό αποτέλεσµα είναι η δηµιουργία ενός ώριµου οικοσυστήµατος, µετά από µια διαδικασία ακολουθίας κοινοτήτων που αποτελούνται από διαφορετικά είδη. Κάθε κοινότητα που συµµετέχει στην διαδικασία αυτή, προετοιµάζει το έδαφος για την επόµενη βελτιώνοντας τις περιβαλλοντικές συνθήκες, έτσι ώστε η επόµενη να βρει τις κατάλληλες συνθήκες για εποικισµό. Στο τελικό στάδιο, οι αλλαγές που συµβαίνουν είναι πολύ µικρές. Η τελευταία κοινότητα, η οποία εγκαθίσταται στο τέλος της διαδοχής και δεν υφίσταται µεγάλες µεταβολές χαρακτηρίζεται ως κλίµαξ κοινότητα και είναι το τελικό στάδιο της εξέλιξης ενός οικοσυστήµατος.(emberlin, 1996) 4.2.1 Μεταβολές στα µορφώµατα της ενεργειακής ροή και της παραγωγικότητας κατά τη διαδοχή Τα µορφώµατα της ενεργειακής ροής και της παραγωγικότητας του οικοσυστήµατος διαφοροποιούνται στα διάφορα στάδια της διαδοχής. Οι µεταβολές στο µόρφωµα της ενεργειακής ροής, αντανακλούνται στην ποσότητα της συνολικής µάζας που βρίσκεται στο οικοσύστηµα. Στα πρόδροµα στάδια της διαδοχής η ενέργεια που εισέρχεται σε ένα οικοσύστηµα είναι µεγαλύτερη από αυτή που χάνεται. Οι κοινωνίες φυτών και ζώων αναπτύσσονται, µε αποτέλεσµα να συσσωρεύεται ενέργεια µε τη µορφή της βιοµάζας, Όσο εξελίσσεται η διαδοχή, το ποσό της υφιστάµενης συνολικής µάζας του συστήµατος αυξάνει. Όταν η κοινότητα φθάσει στην κλίµαξ κατάσταση τότε υπάρχει µια σταθερή κατάσταση κατά την οποία όση ενέργεια εισέρχεται στο σύστηµα ισούται µε το ποσό της ενέργειας που χάνεται από αυτό. Το αποτέλεσµα του ισοζυγίου της ενέργειας είναι να µην υπάρχουν ουσιαστικές αλλαγές στο συνολικό ποσό της βιοµάζας που έχει το σύστηµα. Στο κλίµαξ στάδιο η ροή της ενάργειας µέσα από το σύστηµα γίνεται µέγιστη. Εάν υπάρξει κάποια διαταραχή στο οικοσύστηµα από κάποιο εξωτερικό παράγοντα τότε είναι δυνατό οι απώλειες σε ενέργεια να είναι µεγαλύτερες από τις εισροές µε αποτέλεσµα να υπάρχει µείωση της βιοµάζας. Στα χερσαία οικοσυστήµατα, η συσσώρευση ενέργειας υπό µορφή βιοµάζας κατά τα στάδια της διαδοχής είναι ορατά, διότι σε κάθε επόµενο στάδιο το µέγεθος των φυτών που απαρτίζουν την κοινωνία είναι µεγαλύτερο από ότι τα προγενέστερα. 30

Η µικτή παραγωγικότητα του οικοσυστήµατος αυξάνεται κατά τη διάρκεια της διαδοχής προς τη κλίµαξ κατάσταση και εκφράζεται µε την ανάλογη αύξηση της βιοµάζας. Το ποσό της καθαρής παραγωγικότητας του συστήµατος δεν συνεχίζει να αυξάνεται µέχρι το τελευταίο στάδιο της διαδοχής. Ο λόγος που συµβαίνει αυτό σχετίζεται µε το µέγεθος των φυτών και τις µεταβολικές τους ανάγκες. Στα πρώιµα στάδια της εξέλιξης του οικοσυστήµατος τα κυρίαρχα φυτά έχουν µικρό µέγεθος και µικρό βιολογικό κύκλο. Ο τύπος αυτός των φυτών, στα οποία συµπεριλαµβάνονται και τα ζιζάνια, έχει υψηλή καθαρή παραγωγικότητα και παράλληλα απαιτείται σχετικά µικρό ποσό ενέργειας για τη διατήρηση τους. Στα µεταγενέστερα στάδια της διαδοχής η φυτοκοινωνία αποτελείται από µεγάλα δένδρα τα οποία έχουν µεγάλο µέγεθος και διάρκεια ζωής. Μετά το πέρας της ανάπτυξης τους, απαιτείται ένα µέρος της µικτής παραγωγικότητας τους να καταναλώνεται για τις ανάγκες της αναπνοής. Τα δένδρα έχουν µεγάλο ρυθµό ανάπτυξης σε πρώιµα στάδια και ολοκληρώνεται η ανάπτυξη τους σύντοµα, ενώ κατά την ωριµότητα τους χαρακτηρίζονται από µειωµένη καθαρή παραγωγικότητα. Έτσι τα µακρόβια και µεγάλα σε µέγεθος δένδρα περνούν µια αρκετά µεγάλη περίοδο της ζωής τους κατά την οποία η παραγωγικότητα τους είναι µικρή. Το γεγονός αυτό ανακλάται στο µόρφωµα της παραγωγικότητας του οικοσυστήµατος στο σύνολο του..(emberlin, 1996) 4.2.1 Μεταβολές στη δοµή και την ποικιλότητα κατά τη διαδοχή Στα αρχικά στάδια της διαδοχής το έδαφος καλύπτεται κατά κηλίδες από µικρά φυτά και στα χερσαία οικοσυστήµατα, τα κενά καλύπτονται από ένα στρώµα χαµηλής βλάστησης. Όσο εξελίσσεται το σύστηµα αναπτύσσονται µεγαλύτερα φυτά πάνω από τα προηγούµενα µε αποτέλεσµα να κυριαρχούν λόγω σκίασης. Τα αρχικά φυτά εκτοπίζονται και στη θέση τους αναπτύσσονται φυτά που αντέχουν στη σκιά, µε αποτέλεσµα η κοινότητα να παρουσιάζεται να έχει κάθετη δόµηση, µε διακριτά στρώµατα φυτών, το ένα κάτω από το άλλο. Όσο γίνεται πιο σύνθετη η δοµή του συστήµατος παρατηρείται και διάκριση των λειτουργιών µεταξύ των ορόφων. Η φωτοσύνθεση π.χ. γίνεται πάντα στην κοµοστέγη, ενώ η αποδόµηση στο έδαφος. Τα οικοσυστήµατα παρουσιάζουν κατά την διάρκεια της διαδοχής διαστρωµάτωση της δοµής και λειτουργίας τους. 31

Τα είδη από τα οποία αποτελείται η φυτοκοινωνία, αυξάνονται κατά τα πρώτα στάδια της διαδοχής και υπάρχει αύξηση της βιοποικιλότητας στην περιοχή. Ο ρυθµός µε τον οποίο γίνεται η αύξηση των ειδών είναι µεγάλος στην αρχή, αλλά µεταγενέστερα µειώνεται. Τα είδη τα οποία υπάρχουν στο οικοσύστηµα καθώς αυτό πλησιάζει την κλίµαξ κατάσταση συνήθως µειώνονται σε αριθµό, µε αποτέλεσµα την ελάττωση της βιοποικιλότητας. Το αίτιο του φαινοµένου αυτού είναι ο ανταγωνισµός. Τα κυρίαρχα φυτά εµφανίζονται µεγαλύτερα σε µέγεθος, µακροβιότερα και περισσότερα ικανά να επιβιώσουν, από τα φυτά που υπάρχουν σε πρώιµα στάδια. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου η ποικιλότητα των ειδών αυξάνει όσο προχωρούν τα στάδια της διαδοχής. Στη περίπτωση αυτή υπάρχουν διαθέσιµα αποθέµατα ενέργειας τα οποία επιτρέπουν την συνέχεια του εποικισµού, µε χαρακτηριστικό παράδειγµα τα τροπικά δάση βροχής στα οποία υπάρχει αύξηση της βιοποικιλότητας, όσο προχωρά η κλίµακα..(emberlin, 1996) 32