Глобальная печка - 5. На волоске судьба твоя (3 фото)
Углеродный обмен и баланс тепла.
Это пятая мини-статья в рамках цикла. Предыдущие можно найти здесь:
1. Глобальная печка - 1. Существует ли глобальное потепление?
2. Глобальная печка - 2. Есть ли у Солнца циклы?
3. Глобальная печка - 3. Мифологическое и научное
4. Глобальная печка - 4. Уклончивая Земля
В этих статьях мы выяснили, что глобальное потепление напрямую связано с парниковым эффектом, что Солнце или иные небесные тела не могут нести ответственность за столь быстрое потепление климата, что наклонение орбиты Земли, её положение относительно Солнца и угол оси вращения, хотя и влияют на наступление различных климатических эпох, но, всё же, не настолько быстро.
Теперь мы поговорим о том, как работает углеродный обмен в биосфере Земли и почему важно соблюдать его баланс.
Жизнь - везде.
Мы не знаем других примеров жизни, кроме углеродной. Может быть, когда-нибудь, однажды земной звездолёт долетит до чужой планеты, наполненной жизнью, основанной на иных принципах.
Может быть. Но пока что, обмен кислорода и углерода является единственным порождающим жизнь процессом.
Из школьного курса биологии нам известно, как это работает: животный мир дышит воздухом, выделяя из него кислород. Клетки организма получают энергию за счёт биохимического окисления углерода, используя атмосферный кислород и углерод, полученный из пищи. Затем, кислород и углерод в виде углекислого газа (СО2) выделяются обратно через кровеносную систему в лёгкие и цикл повторяется сначала.
Растения, используя солнечную энергию, производят процесс восстановления кислорода из углекислого газа, кислород отдавая обратно в атмосферу, и накапливая в себе углерод в виде древесины, который является основным строительным материалом для роста растения. Затем всё повторяется заново.
Есть, разумеется, кое-какие вариации на эту тему - к примеру, в глубине Мирового океана и в глубоких, закрытых от солнца пещерах, живут микроорганизмы, использующие в качестве источника энергии не СО2, а метан. Но смысл тот же самый - кислород плюс углерод равно жизнь.
Таким же образом действует жизнь и в мировом океане - водоросли поглощают углерод, восстанавливая кислород. А животная биосфера использует кислород и углерод из пищи, только важнейшей частью этой цепочки является планктон.
Баланс углекислого газа.
У внимательного читателя уже возник вопрос: "Погодите. Раз СО2 является топливом для роста растений, то, наверное, хорошо бы повысить его концентрацию, чтобы растениям легче было "дышать"?"
Совершенно верный подход. Действительно, повышение концентрации углекислого газа в атмосфере идёт только на благо растениям. Так, по подсчётам климатологов, повышение СО2 с доиндустриального уровня в 300 частей на миллион в воздухе до 400 частей на миллион повышает урожайность растений на 30%! И это - действительно хорошая новость.
Таким же образом, ускоряется рост всех растений на суше, которые могут значительно быстрее усваивать углекислый газ и выделять кислород. Бинго?
Не совсем.
Проблема в том, что, несмотря на триллион деревьев на планете, всё же в процессе "складирования" лишнего углерода они являются слишком незначительным игроком в этом матче. Дело в том, что значительная часть углерода, запасённого лесом, всё же возвращается в конце цикла в атмосферу - в толщу литосферы попадает лишь несколько процентов от веса всего усвоенного деревом углерода. Остальное гниёт в виде листвы и древесины, выделяя обратно в атмосферу значительно более опасный для парникового эффекта газ - метан.
Молекула метана запасает в 22 раза больше тепловой энергии, чем молекула углекислого газа. И, хотя метан распадается в атмосфере на углекислый газ в течении максимум 14 лет (под воздействием излучения солнца), в общем-то избыток углекислого газа в атмосфере никуда не девается...
Леса способны "утилизировать" порядка 400 гигатонн углекислого газа в год в год - но, при этом, выделяют около 320-360 гигатонн, в среднем "удаляя" из воздуха всего 60 гигатонн в год.
Другое дело - мировой океан. Углекислый газ, в конечном итоге, соединяясь с паром, превращается в углекислоту, которая накапливается в океанах. Эта углекислота связывается в планктоне (в основном - с помощью кальцинирования) и выпадает в осадочные породы, откуда практически не возвращается обратно. Дыхание океана позволяет безвозвратно "забрать" из атмосферы в чистом балансе порядка 3 гигатонн углерода в год. При этом, Мировой океан является крупнейшим подвижным хранилищем углерода - в нем содержится до 100 раз больше углерода, чем во всей биосфере суши!
Если перевести это в цифры естественного баланса, то мы увидим, что без антропогенного воздействия, баланс углекислого газа планеты примерно нулевой - есть небольшие излишки примерно в 20-25 гигатонн углекислого газа, которые наша планета может какое-то время утилизировать без существенного воздействия на климат. Но, проблема в том, что человечество выбрасывает на сегодня от 32 до 35 гигатонн углекислого газа в атмосферу. И это нарушение баланса приводит сразу к нескольким негативным последствиям:
1. Закисление океанов лишь до определенной степени полезно в качество избытка питательных веществ для биоты - уже сейчас, при увеличении кислотности всего на треть, началось вымирание самых сложных существ - потребителей СО2 - кораллов.
2. Нагрев планеты ведёт и к нагреву океана. Это также негативно сказывается на состав планктона и водорослей, которые теряют естественные ареалы обитания.
3. Самое неприятное - нагрев планеты ведёт к усиленному таянию льдов, которые запресняют верхние слои вод Мирового Океана, снижая его солёность. Это ещё сильнее нарушает функционирование экосистем, уничтожая целые классы существ, критически важных для работы "легких" океанов.
Вывод: для того, чтобы остановить процесс деградации "легких" планеты, человечество должно уменьшить выбросы углекислого газа на треть как минимум. Но и это уже может быть недостаточным - а вот почему, мы поговорим в следующей статье.
Продолжение следует.