Содержание
Примерно через 20 лет половина лесов планеты начнут выделять углекислый газ
Георгий Голованов
Растительный покров Земли впитывает четверть или даже больше эмиссии ископаемого топлива, которую выбрасывает в атмосферу человек. Но если мы не замедлим климатические изменения, через 20 или 30 лет до половины мировых лесов и степей достигнут максимального уровня поглощения СО2 — переломного момента, после которого начнется движение к природной катастрофе, когда значительная часть растительного мира планеты вместо кислорода начнет выделять в атмосферу углекислый газ.
В результате глобального потепления растения теряют свою способность нормально функционировать, считает Катарин Даффи из Университета Северной Аризоны (США), главный автор нового исследования о достижении предела насыщения атмосферы углекислым газом. Если температура продолжит расти, как прежде, многие растения, участвующие в поглощении СО2, перестанут его впитывать и начнут его выделять, пишет ZME Science.
На Земле около трех триллионов деревьев и других растений, которые поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород. В процессе фотосинтеза они соединяют СО2 со светом и водой и получают углеводы, которые используются для роста. Океаны, водоросли и растения абсорбируют примерно половину углекислого газа, который выбрасывает в процессе жизнедеятельности современный человек.
К счастью для нас, с увеличением уровня СО2 в атмосфере фотосинтез растений тоже активируется. Этот процесс называется эффектом углеродного удобрения. Он защищал людей от последствий климатического кризиса. Но после достижения определенной температуры, полагают ученые, эффект перестанет действовать.
Группа ученых под руководством Даффи проанализировала данные о колебаниях углерода за два десятка лет, взятые с измерительных вышек, расположенных в ключевых точках планеты. Они обнаружили, что фотосинтез достигает максимального эффекта в большинстве лиственных лесов планеты при температуре 18ºC, а затем идет на спад.
Однако респирация нарастает, так что растения выдыхают парниковые газы быстрее, при этом поглощают их все меньше. И если станет достаточно жарко, леса превратятся в источник СО2.
Рост среднегодовых температур уже отмечался в ряде исследований различных регионов Земли. Около 10% экосистем уже достигают временного максимума в самые жаркие времена года.
При нынешнем темпе эмиссий к середине столетия до половины биосферы планеты может преодолеть границу производительности. Некоторые из наиболее богатых углеродом биомов — например, леса Амазонии — подвергнутся удару первыми.
Повышение температуры более 18ºC окажет потенциально пагубный эффект на сухопутные поглотители углерода, убеждены авторы исследования. Если нам не удастся сдержать потепление на или ниже уровня, установленного Парижским климатическим соглашением, леса перестанут поглощать эмиссию углекислого газа и не смогут выиграть нам время на перестройку мировой энергетики и промышленности.
К аналогичному выводу пришла международная команда ученых, изучившая леса Амазонии.
Оказалось, что в течение последних десятилетий леса улавливают все меньше углекислого газа.
Wsn301210 – DW – 03.01.2011
Тропические леса Амазонки — «зеленые легкие» планетыФото: dpa
3 января 2011 г.
До сих пор ученые полагали, что увеличение содержания углекислого газа в атмосфере ускоряет рост лесов, и в результате те начинают поглощать еще больше углекислого газа. С этой иллюзией, похоже, придется расстаться.
https://p.dw.com/p/zriF
Реклама
Не будь на нашей планете лесов и океанов, содержание углекислого газа в земной атмосфере было бы гораздо выше, чем сегодня. Примерно половина всего антропогенного углекислого газа, то есть тех выбросов, источником которых являются промышленность, транспорт, энергетика, сельское хозяйство и прочая деятельность человека, из года в год поглощается морями и биосферой суши. Причем на суше — прежде всего, конечно, природными лесами, которые порой выспренне именуют «зелеными легкими планеты».
Про один важный процесс забыли
Для фотосинтеза (процесса, в ходе которого образуется кислород) деревьям необходим углекислый газ. Рост содержания углекислого газа в атмосфере способствует росту деревьев, он для них своего рода дополнительное удобрение. Все верно, но вот какой вывод из этого следует? «Если содержание СО2 в атмосфере будет и дальше увеличиваться, то это, надеются многие, приведет к разрастанию лесов, что, в свою очередь, поможет биосфере поглощать еще больше СО2, — говорит Харальд Бугман (Harald Bugmann), профессор Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе, специалист в области экологии леса. — То есть эти люди считают, что сам рост эмиссии углекислого газа позволит нам справиться с ростом эмиссии углекислого газа».
Конечно, это было бы замечательно. Тем более, что удобрение углекислым газом действительно оказывает воздействие на вегетацию — это не вызывает никаких сомнений. Со спутников видны регионы с пышно разрастающимися лесами, поглощающими все больше и больше углекислого газа.
Вот только этот эффект может оказаться очень недолговечным, — предостерегает ученый: «Выполненные мною исследования указывают на то, что в наших расчетах и оценках мы забыли учесть один важный процесс, который способен существенно снизить или даже вовсе свести на нет такую функцию биосферы как поглощение углекислого газа».
Чем быстрее рост, тем хуже древесина
Процесс, о котором говорит и пишет в своих научных статьях швейцарский эколог, — это преждевременное старение деревьев. Усиленный рост ведет к сокращению продолжительности жизни. «Это связано с тем, что у деревьев, растущих в атмосфере, пересыщенной углекислым газом, снижается качество древесины, — объясняет профессор. — Соответственно, они хуже противостоят болезням, вредителям, экстремальным погодным явлениям, и раньше умирают. При этом накопленный было углекислый газ ускоренными темпами выделяется обратно в атмосферу».
По крайней мере, так это выглядит в компьютерных расчетах цюрихского ученого. Профессор Бугман смоделировал процессы, протекающие в шести различных видах лесов, типичных для Швейцарии, под влиянием удобрения углекислым газом и ускоренным на 10-30 процентов ростом.
Результаты этого исследования вполне репрезентативны для всех природных лесов Европы, — подчеркивает ученый: «Нынешние оценки экспертов исходят из предположения, что никакого ускоренного умирания лесов нет. При этом, вполне естественно, получается, что деревья накапливают все больше и больше углекислого газа. А мои данные говорят о том, что леса начнут умирать раньше. И если это так, то мы получим то, что в математике называется игрой с нулевой суммой. То есть удобрение углекислым газом в начале цикла круговорота не даст нам ровным счетом ничего».
Если модель нельзя проверить, лучше перестраховаться
Расчеты швейцарского исследователя вызвали интерес у коллег. Американский эколог Хэнк Шугарт (Hank Shugart), профессор Вирджинского университета в Шарлоттсвилле, говорит: «Должен сказать, что мои работы подтверждают ряд полученных им данных. Про то, что в искусственных лесопосадках быстрый рост означает и быструю смерть, мы знали давно. Этот эффект связан с тем, что деревья более жестко конкурируют друг с другом.
Исследование профессора Бугмана обогащает наши знания в этой области: оно свидетельствует о том, что сходный эффект имеет место и в природных лесах. То есть там, где масштабы поглощения углекислого газа из атмосферы наиболее велики — например, во влажных тропических лесах Амазонки».
Впрочем, сам профессор Бугман признает, что у его модели имеется один весьма существенный недостаток: она практически не поддается проверке. Ведь для того, чтобы выяснить, насколько получаемые с ее помощью расчетные данные соответствуют реальным, нужно проследить за жизненным циклом, по крайней мере, одного поколения деревьев — от начала до (возможно, преждевременного) конца. Такой эксперимент едва ли возможен: он продлился бы несколько веков. В этой ситуации рецепт может быть один — осторожность и осмотрительность, — говорит швейцарский эколог: «На горизонте просматривается некий фактор. Есть основания полагать, что он реально существует. И действует так, что отменяет дополнительное поглощение биосферой СО2, на которое мы все так надеялись.
Значит, не надо питать иллюзий, лучше перестраховаться. Не надо делать ставку на это дополнительное поглощение, когда речь заходит, скажем, о квотировании выбросов парниковых газов и о международных обязательствах по снижению уровня их эмиссии. То есть в этом деле есть и политическая составляющая».
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман
Реклама
Пропустить раздел Еще по теме
Еще по теме
Показать еще
Пропустить раздел Топ-тема
1 стр. из 3
Пропустить раздел Другие публикации DW
На главную страницу
Сила одного дерева — тот самый воздух, которым мы дышим
Автор: Джоанна Маунс Стэнсил, Лесная служба США в
Лесное хозяйство
03 июня 2019 г.
Покрывая миллионы акров лесных угодий на западе, сосна пондероза может вырасти до высоты более 200 футов. (Фото Лесной службы США)
Второй из серии блогов, посвященных Международному дню лесов Организации Объединенных Наций 2015 г.
В субботу, 21 марта, Лесная служба США будет отмечать Международный день лесов Организации Объединенных Наций. При таком важном всемирном признании всего, что леса делают для нас, людей, Лесная служба хотела бы, чтобы люди спросили себя: действительно ли я знаю, какой вклад в мою повседневную жизнь вносят деревья?
Или, другими словами, в чем сила одного дерева?
Подобно тому, как мы, люди, состоим из многих частей, функционирующих вместе, что позволяет нам делать удивительные вещи, анатомия дерева столь же удивительна, что наделяет их качествами супергероев.
О чем я говорю? Дерево способно обеспечить все живое на нашей планете жизненно необходимым — кислородом, а также способно удалять вредные газы, такие как углекислый газ, делая воздух, которым мы дышим, более здоровым.
Вот как это работает:
Проще говоря, дерево состоит из листьев, стеблей, ствола и корней. Когда вы смотрите на дерево, обратите внимание, что около пяти процентов дерева составляют его листья, 15 процентов — его стволы, 60 процентов — ствол и 20 процентов — корни.
Вот часть супергероя. Благодаря процессу, называемому фотосинтезом, листья поглощают углекислый газ и воду и используют энергию солнца для преобразования их в химические соединения, такие как сахара, которые питают дерево. Но как побочный продукт этой химической реакции дерево производит и выделяет кислород. Предполагается, что одно большое дерево может обеспечить дневной запас кислорода для четырех человек.
Деревья также накапливают двуокись углерода в своих волокнах, помогая очищать воздух и уменьшая негативное воздействие, которое этот углекислый газ может оказать на окружающую среду. По данным фонда Arbor Day Foundation, за год взрослое дерево поглощает более 48 фунтов углекислого газа из атмосферы и выделяет взамен кислород.
Так что в следующий раз, когда вы сделаете глубокий вдох, отдайте должное дереву или обнимите его в знак благодарности за то, что оно дает нам — тот самый воздух, которым мы дышим.
Категория/Тема:
Лесное хозяйство
Теги:
Фонд Дня посадки деревьев
Лесное хозяйство
Леса
ФС
Международный день лесов
деревья
Организация Объединенных Наций
Высокий уровень углекислого газа может замедлить рост растений, как показало исследование : 12/02
НОВОСТИ
05.
12.02
КОНТАКТЫ: Марк Шварц, служба новостей: (650) 723-9296, [email protected]
Сюрприз изменения климата: высокий уровень углекислого газа
может замедлять рост растений, исследование показывает
Среди ученых преобладает мнение, что глобальное изменение климата
может оказаться полезным для многих фермеров и лесоводов — по крайней мере, в
в ближайщем будущем. Логика проста: растениям нужен атмосферный углерод.
диоксида для производства продуктов питания, и, выделяя больше CO2 в воздух, наша
автомобили и фабрики создают новые источники питания растений, которые вызовут
некоторые культуры и деревья, чтобы расти больше и быстрее.
Но беспрецедентный трехлетний эксперимент, проведенный в Стэнфордском университете, ставит под сомнение это давнее предположение. В статье, опубликованной в журнале Science, исследователи пришли к выводу, что повышенный уровень CO2 в атмосфере на самом деле снижает рост растений в сочетании с другими вероятными последствиями изменения климата, а именно более высокими температурами, увеличением количества осадков или увеличением отложений азота в почве.
Результаты исследования могут побудить исследователей и политиков переосмыслить один из стандартных аргументов против принятия мер по предотвращению глобального потепления: природные экосистемы сведут к минимуму проблему выбросов ископаемого топлива за счет переноса большого количества углерода из атмосферы в растения и почву.
«Возможно, мы не получим столько помощи в решении проблемы углерода, как мы думали, и нам нужно будет уделять больше внимания как управлению растительностью, так и сокращению выбросов», — сказал Гарольд А. Муни, профессор Пола С. Ахиллеса. Биолог окружающей среды в Стэнфорде и соавтор научного исследования от 6 декабря.
Он отметил, что Стэнфордское исследование является первым экспериментом в масштабе экосистемы, в котором четыре фактора изменения климата применяются к нескольким поколениям растений.
«Чтобы понять сложные экологические системы, традиционный подход выделения
один фактор и глядя на этот ответ, а затем экстраполируя на весь
система, часто неверна, — сказал Муни.
— В масштабе экосистемы
могут быть задействованы многие взаимодействующие факторы».
Проект глобальных изменений Джаспер-Ридж
Выводы, опубликованные в журнале Science, являются одними из первых результатов
Jasper Ridge Global Change Project — многолетний эксперимент, разработанный
чтобы продемонстрировать, как типичная калифорнийская пастбищная экосистема отреагирует
к будущим глобальным изменениям окружающей среды.
Расположен в огороженной части Джаспер-Ридж Стэнфорда площадью 1189 акров.
Биологический заповедник, новый эксперимент был разработан для имитации окружающей среды.
условия, которые, по прогнозам экспертов по климату, могут существовать через 100 лет:
удвоение атмосферного CO2; повышение температуры на 2 градуса по Фаренгейту;
50-процентное увеличение количества осадков; и повышенное отложение азота
— в основном побочный продукт сжигания ископаемого топлива.
Запущенный в 1997 году эксперимент в Джаспер-Ридж был задуман Муни.
и Кристофер Б. Филд, профессор факультета Стэнфорда.
биологических наук и директор отдела Института Карнеги
Глобальной экологии, также расположенной в кампусе Стэнфорда.
«В большинстве исследований изучалось влияние CO2 на растения в горшках.
или в очень простых экосистемах, и пришел к выводу, что растения будут
расти быстрее в будущем», — сказал Филд, соавтор исследования Science.
«Мы получили точно такие же результаты, когда применяли только CO2, но когда
мы учитывали реалистичные методы лечения — потепление, изменение содержания азота
отложения, изменения в осадках — рост был фактически подавлен».
Чтобы имитировать будущие климатические условия, Филд, Муни и их коллеги
наметил 36 круглых участков земли, каждый около 6 футов в диаметре.
Четыре участка практически нетронуты, не получают дополнительной воды, азота,
углекислый газ или тепло.
Каждый из оставшихся 32 кругов делится
на четыре равных квадранта, разделенных подземными перегородками для предотвращения
корни в одном отделе от вторжения в соседние тракты. В этих меньших
квадранты исследователи изучают все 16 возможных комбинаций повышенных
и нормальный CO2, тепло, вода и азот.
Сюжеты сгущаются
Самым большим сюрпризом исследования стало открытие, которое повысило
углекислый газ стимулировал рост растений только тогда, когда азот, вода и
температура держалась на нормальном уровне.
«Основываясь на более ранних исследованиях однократного лечения с повышенным содержанием CO2, мы изначально
предположил, что при сочетании всех четырех методов лечения
ответом будет дополнительный рост», — сказала У. Ребекка Шоу, исследователь
с охраной природы Калифорнии и ведущим автором научной
исследование.
Но результаты третьего года эксперимента выявили более
сложный сценарий.
Во время лечения, связанного с повышением температуры,
осаждение или осаждение азота — отдельно или в сочетании
— способствует росту растений, постоянное добавление повышенного содержания CO2
смягчил эти увеличения.
«Трехфакторное сочетание повышенной температуры, осадков
и осаждение азота вызвало наибольшую стимуляцию [84 процента
увеличение], но добавление CO2 снизило это значение до 40 процентов», — Шоу и ее
коллеги написали.
Средний чистый прирост растений для всех комбинаций обработок с повышенным
CO2 составлял около 4,9 тонны на акр — по сравнению с примерно 5,5 тоннами
на акр для всех комбинаций обработки, в которых поддерживались уровни CO2
обычный. Однако, когда на участки добавлялось большее количество газа CO2,
с нормальной температурой, влажностью и уровнем азота, надземное растение
рост увеличился почти на треть.
Почему повышенный уровень CO2 в сочетании с другими факторами оказывает подавляющее действие?
влияние на рост растений? Исследователи не уверены, но есть одна возможность
заключается в том, что избыток углерода в почве позволяет микробам побеждать
растения для одного или нескольких ограничивающих питательных веществ.
«Применяя все четыре процедуры, мы можем изменить положение экосистемы
так что другой фактор окружающей среды становится ограничивающим для роста», Филд
наблюдаемый. «Например, за счет увеличения роста растений в результате добавления
воды или азота, экосистема может стать более чувствительной к ограничению
другим минеральным питательным веществом, таким как фосфор, калий или что-то
иначе мы не измеряли».
На участке Джаспер-Ридж проводится новый пятилетний эксперимент по
анализировать потенциально ограничивающие питательные вещества в почве вместе с микробно-растительными
взаимодействия и молекулярная биология растительности.
Последствия для политики
Филд и его коллеги говорят, что их конечной целью является использование
результаты исследования Джаспер Ридж, чтобы предсказать, что произойдет с другими
экосистемы — от альпийской тундры до влажных тропических лесов.
«В прошлом люди утверждали, что, возможно, нам на самом деле не нужно
беспокоиться о выбросах ископаемого топлива, потому что увеличение роста растений
будет эффективно вытягивать повышенные концентрации CO2 из атмосферы
и держать мир в надлежащем равновесии, — добавил он. — Но наша
эксперимент показывает, что мы не можем рассчитывать на мир природы, неуправляемый
мир, чтобы спасти нас, поглотив весь атмосферный CO2».
Муни добавил: «Наше исследование показывает, что еще многое предстоит
узнать о факторах, которые регулируют глобальное изменение климата. Но мы
тоже много уже знаю, более чем достаточно для серьезной дискуссии
о действиях по сокращению выбросов CO2 в результате сжигания ископаемого топлива и очистки
леса».
Другие соавторы научного исследования являются бывшими докторами Стэнфордского университета.
студентка Эрика С. Завалета, ныне постдокторант организации по охране природы.