Тревожные предвестники

Мощные тайфуны, небывалой силы ураганы, стремительное таяние ледников, сильнейшие ливни, изнурительные засухи, проснувшиеся вулканы, сокрушительные землетрясения - все эти стихийные явления вызывают беспокойство не только ученых, но и всего общества. Чем угрожают резкие изменения климата природе и жителям нашей планеты, как они скажутся на жизнедеятельности человека и всего живого, как обезопаситься от негативных последствий таких изменений, и что в этом направлении делается в Украине?

Об этом - в статье известного украинского геоботаника и эколога Я.Дидуха.

Вся история жизни на нашей планете сопровождается изменениями всех компонентов биосферы, и климат не является исключением, ведь теплые периоды сменялись холодными, ледниковыми, в результате чего происходили кардинальные пертурбации экосистем.

Однако в последние десятилетия заговорили о глобальных изменениях климата, которые прогнозируют уровень повышения температуры на протяжении столетия на 2°С. Но когда мы приводим такую цифру для планеты в целом, то следует помнить, что около 70% ее площади занимают океаны, а буферность воды относительно изменения температуры намного выше, чем суши. То есть чтобы планета повысила среднюю температуру на 2°С, суша должна нагреваться значительно больше. И это, принимая во внимание незначительный в историческом измерении период, очень существенно, поскольку затрагивает разные аспекты жизни, не только природные, как это было в период наступления и таяния ледников, когда вымирали определенные виды, но и социально-экономические, когда переселение или уплотнение многочисленной мегапопуляции человека требует перераспределения ресурсов и ведет к огромным экономическим затратам, конфликтам, войнам и т.п.

В природе все взаимосвязано, и когда мы говорим об изменениях климата, то должны понимать: речь идет не только о температуре (что больше всего подчеркивают климатологи) или осадках, но и о других взаимозависимых компонентах биосферы. Наши исследования показали, что как раз прямое действие климата имеет меньшее значение для изменения естественных экосистем, чем опосредствованное, потому что изменение температуры и осадков (гидротермический режим) влияют и на почвообразовательные процессы, и на содержание влаги в воздухе и почве, и на развитие биоты, ситуацию в человеческом обществе и т.п. Климат выступает как пусковой (триггерный) механизм, влияющий на все природные процессы. Поэтому мы называем такие изменения не климатическими, а климатогенными, т.е. рожденными климатом.

Раньше дискутировался вопрос о причинах таких изменений, насколько влияет на них хозяйственная деятельность человека. Современные научные исследования дали возможность вычленить долю этого фактора, и в последнем пятом отчете Межправительственной группы экспертов по вопросам изменения климата (МГЭИК) записано: "Влияние человека на климатическую систему очевидно…Недавние изменения климата существенным образом влияют на антропогенные и естественные системы". Если же говорить об изменениях экосистем, то здесь доля влияния антропогенного фактора еще больше, и этот негатив определяется кумулятивным эффектом природно-антропогенного характера, поскольку человеческая деятельность, кроме прямого действия, усиливает изменения природных факторов, влияя и на климат. Ученые рассчитали, что антропогенная составляющая в изменении климата составляет более двух третей.

Доказано, что негативные изменения климатических показателей вызваны увеличением концентрации парниковых газов (углекислого газа, метана, оксидов азота, сероводорода и др.) в атмосфере. Но что вызвало их увеличение? Преимущественно акцент делается на загрязнение из-за промышленных выбросов газов, что отражено в Киотском договоре.

Позднее МГЭИК были обнародованы другие источники повышения концентрации газов в атмосфере, основные угрозы мирового масштаба и возможные их последствия. В частности, повышение средней температуры на планете на 1,5–2 градуса по Цельсию будет довольно неравномерным. Из-за высокой буферности воды суша будет нагреваться больше, чем океан. Чем ближе к полюсам, тем показатели нагревания поверхности будут выше нормы, а таяние вечной мерзлоты приведет к дополнительной эмиссии углекислого газа в атмосферу. Это будет сопровождаться увеличением амплитуд колебания (флуктуациями) климатических показателей, причем считается, что более частыми будут экстремы высоких температур, чем низких, а волны колебания будут нарастать. Осадков в засушливых регионах прогнозируется меньше, а во влажных экваториальных - больше нормы, что вызовет расширение области муссонов.

Согласно теоретическим законам природы (термодинамики, синергетики), колебательные процессы, определенные отклонения характерны для естественных экосистем. Более того, экосистемы не могут существовать в равновесном состоянии, ибо это значит, что они исчерпали ресурсы и не способны к развитию. Нормальное состояние экосистемы - это отклонение от стабильности, что отражено в теории хаоса, разработанной И.Пригожиным, получившим за это Нобелевскую премию. Но проблема в том, в каких масштабах и с какой силой происходят эти отклонения и нарушения, и какой вектор таких изменений. Если они затрагивают конкретные экосистемы локального типа, и эти нарушения носят колебательный характер относительно какого-то стабильного состояния, то это является нормой. Если же их масштабность достигает планетарных размахов, а тенденции отклоняются в определенном направлении от средних (условно стабильных) значений, как мы наблюдаем с температурой, то это опасно, потому что планетарная система становится разбалансированной и входит в зону турбулентности. Если ее не стабилизировать, это может перерасти в катастрофу, о чем все больше говорят экологи.

Прогнозируется изменение и других показателей, в частности поднятия уровня Мирового океана, изменение РН его воды от 8,05 до 7,9, закисление поверхностного слоя воды. Возможно снижение объемов и уменьшение количества источников поверхностных вод и ресурсов подземных вод, их дефицит в засушливых регионах, и как следствие - увеличение частоты и масштабов засух и снижение качества питьевой воды.

Для лесных экосистем прогнозируется увеличение частоты и продолжительности засух, ветровалов, пожаров, размножение вредителей и развитие болезней, которые будут вызывать сокращение естественных лесов. Биота реагирует по-разному на такие изменения, пытается приспособиться (адаптироваться), однако возможности адаптации отстают от изменений внешних факторов, поэтому многие виды сократят численность и размеры популяций, некоторые даже вымрут, а их место займут вселенцы, которые уже активно распространяются.

Все это в комплексе крайне негативно влияет на человека: будут формироваться новые очаги и виды инфекций, будет ухудшаться здоровье, расти заболеваемость, увеличится количество тепловых стрессов, снизятся запасы определенных видов питания, будет расти социальное напряжение в обществе. Риски разного типа не просто будут нарастать, но и будут формироваться совершенно новые, которые предвидеть сегодня невозможно.

Согласно Парижскому соглашению от 2015 г., которое ратифицировала Украина в июле 2016 г. и взяла обязательства по реагированию на угрозы изменения климата, каждая страна должна определить свой курс действия. Настоящее соглашение определило два основных направления борьбы с изменением климата: первое - предотвращение изменения климата (или смягчение влияния на климат) путем сокращения выбросов и увеличения поглощения парниковых газов и второе - адаптация (приспосабливание) к изменению климата. То есть кроме ограничения выбросов парниковых газов, речь идет о разработке мер их поглощения, аккумулирования, что остается без внимания в Украине.

В докладе МГЭИК предлагается внедрение разных адаптационных механизмов и смягчение негативного влияния изменений климата. Обращается внимание на то, что возможна разработка разных технических средств по снижению уровня парниковых газов в атмосфере, но вместе с тем предостерегается, что это может вызвать побочные негативные последствия, как это было с преобразованием природы. Поэтому основное внимание отводится разработке безопасных с экологической точки зрения инновационных технологий. Заметим, что образование парниковых газов и их аккумуляция связаны с процессами кругооборота углерода, азота, других соединений, аккумуляцией солнечной энергии через фотосинтез и превращение ее в другие формы. Наиболее эффективным механизмом фотосинтеза, получения и депонирования энергии, а значит аккумуляции углекислого газа, являются лесные экосистемы, поэтому речь идет о лесовосстановлении до оптимального состояния (подчеркиваем, ВОССТАНОВЛЕНИЯ, а не создания искусственных лесов из интродуцированных пород в местах, где эти леса не росли!), использование возобновляемой энергии декарбонизированного типа, замена транспорта с двигателями внутреннего сгорания на электромобили, сохранение и увеличение ресурсов пресной питьевой воды (но не за счет искусственных водохранилищ). Большое внимание уделено социально-экономическим аспектам, касающимся не только ведения хозяйства, но и формирования определенного поведения, образа жизни и культуры населения.

Какие выводы можно сделать для Украины? Прежде всего нужно осознать, что не только заводы или транспорт, а вся деятельность человека сопровождается высвобождением углекислого газа, поэтому необходимо определить все типы источников выбросов парниковых газов и оценить их масштабы.

1) Выбросы предприятиями химической, металлургической и энергетической отраслей, использующих карбонатосодержащие соединения (каменный уголь, мазут, газ), и транспортом - это основной источник попадания парниковых газов в атмосферу. Выбросы в атмосферу в 2015 г. составляли 4521,3 тыс. т. Хотя выбросы в воздух с 2007 г. по 2017 г. сократились на 43%, все равно в последнее время они нарастают.

2) Большие площади распаханных земель (56% от территории Украины), на которых почва сильнее прогревается, а влага испаряется, потому разложение гумуса и других соединений идет интенсивнее.

3) Изменение и нарушение структуры естественных экосистем, что снижает интенсивность фотосинтеза, а отсюда - потери энергии по сравнению с полноценными экосистемами. По нашим расчетам, реальный энергетический потенциал биомассы в Украине в 3 раза ниже, подстилки - в 2 раза ниже (6/11), а почвы - на 17% ниже потенциально возможного.

4) Потеря гумуса вследствие эрозии, распахивания крутых склонов, интенсивной обработки почвы, что приводит к разложению органики.

5) Осушение болот, когда торфяники превращаются из депонентов углерода в источники эмиссии углекислого газа и метана, что превышает природное поступление их в атмосферу в 2,5 раза.

6) Уменьшение водных запасов и зарегулированность рек. Гидрорежим играет существенную роль в стабилизации климата, температурного баланса. Между тем, по данным министра О.Семерака, уровень наполнения рек водой составляет только 20% от необходимого стандарта. При этом значительные запасы воды аккумулируются в искусственных водохранилищах, которых в Украине около 1100 общей площадью 0,4% (а всех искусственных водоемов 2%) от площади Украины, имеющих среднюю глубину около 3,5 м. В самых больших, в частности Днепровском, мелководье составляет 36%, Кременчугском - 18%, Киевском - 40%, Каневском - 24%, Днепродзержинском - 31%, где стоячая вода прогревается. Создание больших водохранилищ на месте богатых гумусом пойм, прогревающихся летом, предопределяет усиленную эвтрофикацию, развитие водорослей, которые отмирают, "цветут", происходит разложение органики, и все это в комплексе вызывает поступление СО₂ и СН₄ в атмосферу.

7) Мусорные свалки. По данным Минэкологии, в Украине функционирует почти 800 мусорных свалок, которые занимают площадь около 4% (по другим оценкам до 7%) территории Украины, где накоплено 35 млрд т мусора, а ежегодно выбрасывается около 15 млн т, большинство которого разлагается в течение года и высвобождает 5,6 млн т углекислого газа и 0,4 млн т метана. Этот показатель эквивалентен усвоению углекислого газа растительностью площадью 3 млн га, т.е. третью лесов Украины.

8) Вырубывание лесов (снижение объемов фотосинтеза). Лесистость Украины составляет 15,9%, что является одной из самых низких в Европе от оптимальной 20%. Отметим, что 1 т прироста биомассы обеспечивает поступление в атмосферу 1,4 т кислорода (1 га - 14 т) и аккумуляцию 1,8 т СО₂ (1 га - 20 т), поэтому ежегодная вырубка лесов эквивалентна недопоступлению 66 млн т кислорода. К этому следует добавить водорегулирующую, почвообразующую роль леса, что тоже связано со стабилизацией климата.

9) Добыча и складирование отходов в терриконах, которых в Украине насчитывается более тысячи, где хранится свыше 1,7 млрд кубометров пород, имеющих повышенную температуру, а 20% горят, т.е. являются источниками парниковых газов, в частности двуокиси серы и др. Подземные воды шахт, поднимающиеся в верхние горизонты, служат причиной выбросов метана.

10) Урбанизация (площадь застроенных земель в Украине составляет 4,2% территории, здесь высокая концентрация парниковых газов, а среднегодовая температура повышена на несколько градусов от фоновой, что в мировых масштабах влияет на климатические показатели).

11) Внесение азотных удобрений, что является источником эмиссии N₂О.

В результате суммарного действия всех этих факторов повышается концентрация парниковых газов. Потому должен быть контроль и разумное ограничение.

Кроме снижения выбросов, эффективным механизмом улучшения состояния атмосферы является наращивание масштабов фотосинтеза, в результате которого усваивается углекислый газ в виде живого вещества. Именно этому в Украине не уделяется должное внимание. Вместо сохранения естественных экосистем, депонирующих углерод (леса, степи, болота, луга), мы формируем искусственные леса или сельскохозяйственные угодья с неполночленными или укороченными циклами развития, которые не только не обеспечивают депонирование углеродных и азотных соединений, но являются дополнительными факторами их перехода в газообразное состояние, а значит увеличения концентрации их в атмосфере. Даже такое благородное дело, как увеличение процента лесистости, мы решаем с антиэкологических позиций - садим деревья на месте устойчивых степных систем или выходах карбонатных пород, что усиливает процессы эрозии и служит причиной деградации естественных экосистем.

Какие угрозы несут такие климатогенные изменения, и каковы возможные негативные последствия для природы? Остановимся на некоторых из них:

- повышение температуры, увеличение количества дней с высокой температурой, рост вероятности засух в летний период;

- пожары в лесах (увеличивается количество и масштабы);

- пожары торфяников (увеличивается частота и продолжительность);

- усыхание лесов из-за снижения влажности грунта;

- эпизоотии и другие болезни (более раннее развитие насекомых, микроорганизмов, увеличение количества циклов размножения, грибковые микоризы);

- "цветение водоемов", эвтрофизация (загрязнение органическими соединениями из-за чрезмерного развития водорослей, которые потом массово отмирают и гниют, что в связи с нехваткой кислорода вызывает гибель животных и является причиной снижения рыбных запасов);

- экспансия адвентивных (заносных) видов растений и животных, среди которых есть много возбудителей болезней;

- сокращение популяций редких видов и их исчезновение, что ведет к потере биоразнообразия;

- деградация, фрагментация естественных биотопов, что сдерживает обеспечение естественных функций экосистем;

- зарастание степей кустарниками, что переводит процессы гумусообразования в черноземах в оподзоливание и потерю гумуса;

- засоление почв на юге с негативными последствиями для сельского хозяйства и условий проживания;

- потеря урожая отдельных сельскохозяйственных видов и продовольственно-экономические убытки.

Как можно оценить такие изменения с позиций достижений современной науки?

Индикаторами таких изменений является биота. Ученые фиксируют масштабные миграции видов растений и животных, расширение их ареала в основном с юга на север, что коррелирует с повышением температур. При этом многие редкие виды не способны адаптироваться к новым условиям, они теряют свои позиции и могут вымереть, что уже наблюдается в тропиках. Масштабы потери биологического многообразия поражают, а прогнозы этих потерь пессимистические. Следует ожидать, что на протяжении ХХІ в. могут исчезнуть многие виды растений, а их место займут не новые виды, а те, у которых есть широкий спектр приспособлений, что способствует их миграции в новые регионы. При этом среди пришельцев, адвентивных видов есть опасные для человека, вызывающие аллергические или другие болезни (амброзия, борщевик Сосновского, гринделия и т.п.). Другие виды (в частности микроорганизмы или насекомые) могут гибридизировать с местными, и такие гибридные формы нарушают состояние равновесия, вызывают болезни. Как пишет Н.Козловский, нематода, занесенная из Китая, гибридизировала с местным видом, и этот гибрид поражает сосну, что приобретает разрушительные масштабы на Полесье. В Карпатах наблюдается массовое, катастрофическое усыхание ельников. Увеличиваются масштабы усыхания ясеневых, вязовых лесов и т.п.

Колебание температур (рекордные плюсовые и минусовые температуры на протяжении одного или нескольких сезонов) и осадков (бесснежные зимы или недостаток влаги в летний период), катастрофы (смерчи, торнадо, град, ливни, наводнения) свидетельствуют о нарастании изменений флуктуационного типа, т.е. разбалансированности экосистем в масштабах планеты. Такие проявления являются предвестниками того, что стабильное состояние существенным образом нарушилось и вышло за допустимые нормы. Сохранение таких тенденций и их усиление может обусловить переход к катастрофическому состоянию. В науке это отражено в "теории катастроф", из которой экосистема выходит в новом качестве, но для общества, существования человечества это крайне опасно или даже пагубно.

Эти проблемы беспокоят человечество, что отражено во многих международных саммитах после Директивы ООН в Рио-де-Жанейро. Создаются международные организации, разрабатываются программы. С целью обеспечения координации международных усилий, направленных на: углубление исследований возможного изменения климата; создание систем предупреждения о неблагоприятных и стихийных гидрометеорологических явлениях, связанных с колебаниями и изменением климата; разработку методологии оценки социально-экономических и экологических последствий изменения климата; предоставление рекомендаций относительно стратегии реагирования на смену климата и адаптации экономики к новым климатическим условиям, в 1979 г. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) создала постоянную действующую Всемирную климатическую программу, реализация которой требовала разработки национальных климатических программ. К сожалению, государственные деятели Украины недостаточно осознают ситуацию, потому что в Климатической программе Украины, которая выполнялась в 1998–2002 гг., изменения климата рассматривались через призму получения определенной выгоды. Так, подписание Киотского договора рассматривалось с позиции получения дополнительных средств за счет квот на выбросы вредных газов в атмосферу.

Распоряжением КМУ № 878-р от 6 декабря 2017 г. во исполнение требований Парижского соглашения (2016 г.) предусмотрено утверждение в 2019 г. новой Государственной научно-технической программы в сфере изменения климата на период до 2030 г. Несмотря на соответствующие поручения министерствам, ведомствам, проблема рассматривается довольно узко, через уменьшение вредных выбросов в атмосферу, а другие вопросы трактуются как второстепенные.

Необходима разработка на государственном уровне полноценной программы на основе комплексных исследований климатогенных изменений, что требует обеспечения соответствующего финансирования. Кстати, определенные научные темы могли бы финансироваться через программы новообразованного Национального фонда исследований и при поддержке науки отдельными министерствами и ведомствами. Необходимо создание системы целевого долгосрочного комплексного мониторинга поведения природных элементов под действием климатогенных изменений.

Тем временем межправительственная группа экспертов МГЭИК, которая будет готовить уже шестой доклад по вопросам изменения климата, создала три комиссии: первая будет заниматься вопросами собственно изменений климата, разработки сценариев возможных его изменений, вторая - оценкой возможных последствий для природы и общества и третья - проблемами, связанными с повышением сознательности и осведомленности населения в этих вопросах. Украина представлена в разных комиссиях, в частности я приглашен научным редактором по подготовке раздела "Территориальные и пресноводные экосистемы и их услуги", что даст возможность донести к мировому сообществу наработки украинских ученых в этих вопросах.

Необходимо серьезно и комплексно взяться за реальное выполнение провозглашенной программы, а не сосредотачиваться на экономических выгодах, которые могут превратиться в огромные долги перед будущими поколениями.