Человечество всерьез обеспокоено изменениями климата: чего же ожидать дальше? Возможно, что-то посоветуют ученые? Но среди научных сотрудников идут острые дискуссии, и единого мнения нет. Одни (чаще геологи) считают, что Земля переживала и не такие катаклизмы, когда исчезали континенты, поднимались горы, надвигались ледники, вымирали большие группы организмов, — а сегодняшние изменения временные, вызванные природными причинами, поэтому не стоят серьезного внимания, хотя изучать эти процессы надо. Ведь процессы, происходившие миллионы лет назад, касались природы, а не общества. Когда речь идет об угрозе потерять блага цивилизации, люди не могут удовлетворяться осознанием факта, что изменения, возможно, пойдут на пользу природе.
Вместе с тем другие ученые рисуют апокалиптические картины, в соответствии с которыми человеческая деятельность так покалечила Землю, что homo sapiens уже не место на планете. Как одни, так и другие приводят весомые научные аргументы. Поэтому нужен всесторонний анализ ситуации.
В «ЗН» (№28, 2010 г. «Земля горит») было напечатано интервью с председателем Государственной гидрометеорологической службы МЧС Украины В.Липинским. Но там, где климатологи заканчивают свою работу, экологи ее только начинают. Поэтому я хотел бы поделиться мыслями, которые частично уже изложил в статье «Глобальные изменения климата: что делать экологам?» («ЗН» №43, 2008 г.). В ней шла речь о необходимости разработки комплексной программы исследования обозначенной проблемы и возможных последствий. Хотя статья и имела резонанс среди ученых, но реальных действий, к сожалению, не последовало. Поэтому по горячим следам в контексте сегодняшних событий хотелось бы осветить первые уроки, в будущем требующие глубокого анализа.
Урок 1. В соответствии с законами термодинамики, между свободной и связанной энергиями должен существовать баланс, который на планете нарушен. Причина может заключаться в том, что на поверхность Земли поступает больше тепловой энергии (поступает извне или же выделяется изнутри ядра), чем способна связывать, аккумулировать биосфера, и это вызывает природные климатические изменения. Или же система биосферы настолько нарушена вследствие человеческой деятельности, что не может аккумулировать необходимое количество энергии. По-видимому, наличествует и то, и другое, и сегодня не так важно, какой процент приходится на каждую составляющую.
Урок 2. Биосфера Земли не способна стабилизировать ситуацию, поскольку амплитуда колебаний климатических показателей (температуры и осадков) увеличивается. Такой рост мы наблюдаем как во времени (рекордные снижения температуры зимой и повышения летом, учащение аномалий), так и на относительно небольшом пространстве (если Варшаву заливает дождем, то Москва, которая находится в 1200 км на той же широте, страдает от засухи). Такой резкий рост амплитуд климатических процессов, происходящих в противоположных направлениях, атмосфера пытается «погасить», выполняя определенную «работу», вследствие чего возникают катаклизмы, воздействующие на различные компоненты экосистем. Считалось, что наиболее экстремальные точки — полюса, высокогорья, острова, а средние широты — самые благополучные, и изменение климата будет для нас даже положительным. Но сегодня такие изменения прослеживаются не только в направлении север — юг, но и в направлении запад — восток, что проявляется в чрезмерном количестве осадков в сфере влияния Атлантики и в чрезмерной сухости — в Восточной Европе. Эта граница проходит по западным областям Украины, где ежегодно в Карпатах, на Западном Подолье и Волыни наблюдаются ураганы, смерчи, наводнения и т.п.
Урок 3. Взаимосвязь между атмосферными составляющими (температурой и осадками) и другими компонентами экосистем достаточно сложная, поэтому ответ экосистем — неоднозначный, его трудно предвидеть. Мы способны с определенной вероятностью спрогнозировать первоначальные особенности поведения системы, но не можем оценить цепную реакцию дальнейших изменений, потому что серьезные научные исследования в этом направлении не ведутся. Возможно ли было предусмотреть такие масштабы пожаров в России, если ведущие специалисты во время встречи с Д.Медведевым перед его отлетом на саммит в Копенгаген уверяли, что России глобальные изменения климата касаются меньше всего?
Впрочем, некоторые последствия упомянутой цепной реакции мы спрогнозировать можем, и из этого надо сделать определенные выводы.
Повышение температуры приводит к росту количества испарений, то есть изменению гидротермического режима, определяющего развитие живых организмов и функционирование экосистем. Так, на сухих песчаных почвах, занятых хвойными лесами, подстилка хвои разлагается в течение пяти-семи лет. За это время ее скапливается до 20 т/га, что является опасным источником возникновения пожара. Этот риск повышается из-за того, что хвоя выделяет эфирные масла. Именно посадки чистых хвойных лесов, которые интенсивно культивировались в ХХ в., являются «пороховой бочкой», вспыхнувшей в России, но этому предшествовали аналогичные вспышки и в Украине (вспомните, как Ющенко в прошлом году тушил пожар в Херсонской области). По нашим расчетам, полное уничтожение одного гектара леса, с учетом его климаторегулирующих, почвообразующих функций и периода восстановления, эквивалентно 80 тыс. долл.
Сегодня мировое научное сообщество уделяет много внимания охране болот. Дело в том, что болота, занимающие три процента территории суши, аккумулируют 550 Гт углерода в торфе, что составляет 30% его запаса в почве, 75% — в атмосфере, почти столько же, сколько в биотическом компоненте планеты, и вдвое больше, чем в лесах. Поверхность нетронутых природных болот укрыта мхами-сфагнами, которые накапливают в 300 раз больше воды, чем весят сами растения, и в течение года удерживают ее. Этот сфагновый пласт — залог того, что экосистема не пострадает от огня. Тотальная мелиорация повлекла снижение уровня грунтовых вод, осушение торфа, который от пересыхания навсегда теряет способность аккумулировать воду. Именно такие пересушенные торфяники горят вокруг Москвы. В результате происходит мощная эмиссия СО2, СО и СН4. По нашим подсчетам, экологическая «стоимость» одного гектара болота в сто раз выше, чем леса, и достигает 7,5 млн. долл. В соответствии с этими показателями можно будет оценить «стоимость» экологических убытков, которые, впрочем, не учитывают того, что смог и превышение концентрации угарного газа в шесть раз относительно допустимого уровня негативно сказываются на здоровье людей. Вместе с тем этот газ является дополнительным источником глобального загрязнения атмосферы. По подсчетам ученых, сегодня его масштабы составляют 10% от антропогенных выбросов СО2 и 20% от массы выбросов парниковых газов. К сожалению, деградация болот на планете происходит быстрыми темпами, поэтому существует острая проблема их сохранения как аккумуляторов не только влаги, но и углерода, запасов энергии, обеспечивающих баланс в биосфере.
Особенно это актуально для Украины, по территории которой проходит южная граница распространения сфагновых торфяников. В нашем государстве запасы торфа составляют 2260 млн. т, а это 0,4% всех мировых запасов и втрое больше, чем запас энергии наших лесов. В 60–80-х гг. ХХ в. ежегодно добывали
7,5 млн. т торфа, а ныне — 1 млн. т, что составляет соответственно 0,3% и 0,04% от его запасов. Несмотря на такие, казалось бы, мизерные объемы добычи, 45% запасов торфа в Украине уже исчерпаны, поэтому даже умная их разработка должна проводиться с позиций сохранения болотных экосистем.
Прогревание воды в водохранилищах приведет к интенсивному размножению водорослей («цветение воды») и как следствие — к такому уровню эвтрофикации (обогащение водоемов биогенными элементами, прежде всего азотом, фосфором и кремнием) и содержания запасов кислорода в воде, при котором рыба существовать не может. Эти негативные явления становятся более масштабными и двигаются на север. К тому же массовое отмирание водорослей — дополнительный источник загрязнения атмосферы.
По прогнозам, глобальные изменения климата приведут к повышению уровня воды в океане на 18—59 см, что не может не сказаться на уровне Черного, Азовского морей и на прибрежных территориях. На юге Украины, где близко к поверхности залегают соли, повышение уровня водного зеркала (прогнозируют, что до 2050 г. водное зеркало Азовского моря поднимется на 22 см), увеличение количества осадков и рост температурных показателей могут вызвать подтопление территорий. Последнему содействуют и выработки шахт в Донбассе, затапливаемые подземными водами. Если сравнить площади подтопленных территорий в 1982 и 2004 годах, то для Полесья этот показатель (хоть и был довольно высоким) не изменился, а для юга Украины вырос в среднем в девять раз. Подтопление усилит заболочение и засоление, сократит площади песчаных дюн, которые являются средой обитания для многих эндемических видов, и обусловит процессы видообразования в другом направлении — формирования галофитных видов. Вместе с тем засоление (даже при достаточном количестве влаги) повлечет за собой опустынивание, что негативно скажется не только на сельском хозяйстве, но и на условиях проживания людей в целом.
На все эти процессы соответствующим образом реагируют флора и фауна — наиболее чувствительные индикаторы климатических изменений. Происходит миграция многих видов с юга на север, экспансия чужеземных «поселенцев», вытесняющих ценные местные виды. Ввиду невозможности адаптации видов к быстрым климатическим изменениям определенные экосистемы могут обеднеть и даже исчезнуть. Прежде всего это касается экосистем, находящихся на границе ареала и высокогорий.
В этом контексте мои собеседники иногда спрашивали, возможно ли появление пальм в Украине? На что я отвечал: не забывайте, что между тропиками и Украиной лежит еще и Сахара.
Негативные изменения в экосистемах могут содействовать и развитию микроорганизмов, грибов, насекомых, являющихся очагами возбудителей болезней.
Уже такой беглый перечень проблем ставит на повестку дня определенные задачи. В биологии есть термин «преадаптация» — когда организм реагирует не на то, что уже произошло, а вследствие своей внутренней организации уже готов к тому, что может произойти. Так и общество должно учиться у природы преадаптироваться, действовать на опережение, разрабатывать систему соответствующих адаптационных мер ведения сельского, лесного хозяйств, осуществлять определенные шаги в природоохранном деле, инженерной геологии, предупредительном строительстве гидросооружений. Но начать надо было вчера, потому что завтра может быть поздно.