Тривожні передвісники

Потужні тайфуни, небувалої сили урагани, стрімке танення льодовиків, нестримні зливи, виснажливі посухи, розбурхані вулкани, сильні землетруси - всі ці стихійні явища викликають занепокоєння не тільки вчених, а й усього суспільства. Чим загрожують різкі зміни клімату природі і мешканцям нашої планети, як вони позначаться на життєдіяльності людини і суспільства, як убезпечитися від негативних наслідків таких змін та що в цьому напрямі робиться в Україні?

Про це - у статті відомого українського геоботаніка і еколога Якова Дідуха.

Уся історія життя на нашій планеті супроводжується змінами всіх компонентів біосфери, і клімат не є винятком, адже теплі періоди змінювалися холодними, льодовиковими, у результаті чого відбувалися кардинальні пертурбації екосистем.

Однак в останні десятиліття заговорили про глобальні зміни клімату, які прогнозують на рівні підвищення температури протягом століття на 2°С. Але коли ми наводимо таку цифру для планети загалом, то слід пам'ятати, що близько 70% її площі займають океани, а буферність води відносно зміни температури набагато вища, ніж суші. Тобто, щоб планета підвищила середню температуру на 2°С, суша повинна нагріватися значно більше. І це, зважаючи на незначний в історичному вимірі період, є дуже істотним, бо зачіпає різні аспекти життя, не лише природні, як це було в період наступу та танення льодовиків, коли вимирали певні види, а й соціально-економічні, коли переселення чи ущільнення численної мегапопуляції людини потребує перерозподілу ресурсів і веде до величезних економічних витрат, конфліктів, воєн тощо.

У природі все взаємопов'язано, і коли ми говоримо про зміни клімату, то повинні розуміти, що йдеться не лише про температуру, на чому найбільше наголошують кліматологи, чи опади, а й про інші взаємозалежні компоненти біосфери. Наші дослідження показали, що якраз пряма дія клімату має менше значення для зміни природних екосистем, ніж опосередкована, бо зміна температури й опадів (гідротермічний режим) впливають і на ґрунтотворні процеси, і на вміст вологи у повітрі та ґрунті, і на розвиток біоти, ситуацію у людському суспільстві тощо. Клімат виступає як пусковий (тригерний) механізм, що впливає на всі природні процеси. Тому ми називаємо такі зміни не кліматичними, а кліматогенними, тобто породженими кліматом.

Раніше дискутувалося питання про причини таких змін, наскільки впливає на них господарська діяльність людини. Сучасні наукові дослідження дали змогу вичленувати частку цього чинника, і в останньому п'ятому звіті Міжурядової групи експертів з питань зміни клімату (МГЕЗК) записано "Вплив людини на кліматичну систему очевидний…Недавні зміни клімату істотно впливають на антропогенні та природні системи". Коли ж говорити про зміни екосистем, то тут частка впливу антропогенного чинника ще більша, і цей негатив визначається кумулятивним ефектом природно-антропогенного характеру, бо людська діяльність, крім прямої дії, підсилює зміни природних чинників, впливаючи і на клімат. Вчені розрахували, що антропогенна складова у зміні клімату становить понад дві третини.

Доведено, що негативні зміни кліматичних показників викликані збільшенням концентрації парникових газів (вуглекислого газу, метану, оксидів азоту, сірководню та ін.) в атмосфері. Але що спричинило їх збільшення? Переважно акцент робиться на забруднення через промислові викиди газів, що відображено в Кіотському договорі.

Пізніше МГЕЗК були оприлюднені інші джерела підвищення концентрації газів у атмосфері, основні загрози світового масштабу та можливі їх наслідки. Зокрема підвищення середньої температури на планеті на 1,5–2 градуси за Цельсієм буде досить нерівномірне. Через високу буферність води суша нагріватиметься більше, ніж океан. Чим ближче до полюсів, тим показники нагрівання поверхні будуть вищі від норми, а танення вічної мерзлоти призведе до додаткової емісії вуглекислого газу в атмосферу. Це супроводжуватиметься збільшенням амплітуд коливання (флуктуаціями) кліматичних показників, причому вважається, що частішими будуть екстреми високих температур, ніж низьких, а хвилі коливання наростатимуть. Опадів у посушливих регіонах прогнозується менше, а у вологих екваторіальних більше від норми, що спричинить розширення області мусонів.

Згідно з теоретичними законами природи (термодинаміки, синергетики), коливальні процеси, певні відхилення характерні для природних екосистем. Більш того, екосистеми не можуть існувати у рівноважному стані, бо це означає, що вони вичерпали ресурси і не здатні до розвитку. Нормальний стан екосистеми - це відхилення від стабільності, що відображено у теорії хаосу, розробленій І. Пригожиним, який за це отримав Нобелівську премію. Але проблема в тому, в яких масштабах і з якою силою відбуваються ці відхилення і порушення, та який вектор таких змін. Якщо вони зачіпають конкретні екосистеми локального типу, і ці порушення мають коливальний характер щодо якогось стабільного стану, то це є нормою. Коли ж їх масштабність досягає планетарних розмахів, а тенденції відхиляються у певному напрямі від середніх (умовно стабільних) значень, як ми спостерігаємо з температурою, то це є небезпечним, бо планетарна система стає розбалансованою і входить у зону турбулентності. Якщо її не стабілізувати, це може перерости у катастрофу, про що дедалі більше говорять екологи.

Прогнозується зміна й інших показників, зокрема підняття рівня Світового океану, зміна рН його води від 8,05 до 7,9, закислення поверхневого шару води. Можливе зниження обсягів і зменшення кількості джерел поверхневих вод і ресурсів підземних вод, їх дефіцит у посушливих регіонах, і як наслідок збільшення частоти і масштабів посух і зниження якості питної води.

Для лісових екосистем прогнозується збільшення частоти та тривалості посух, вітровалів, пожеж, розмноження шкідників та розвиток хвороб, що спричинятимуть скорочення природних лісів. Біота реагує по-різному на такі зміни, намагається пристосуватися (адаптуватися), однак можливості адаптації відстають від змін зовнішніх чинників, тому багато видів скоротять чисельність і розміри популяцій, деякі навіть вимруть, а їхнє місце займатимуть вселенці, які вже активно поширюються.

Усе це в комплексі досить негативно впливає на людину: формуватимуться нові вогнища і види інфекцій, погіршуватиметься здоров'я, зростатиме захворюваність, збільшиться кількість теплових стресів, знизяться запаси певних видів харчування, зростатиме соціальна напруга в суспільстві. Ризики різного типу не просто наростатимуть, а формуватимуться зовсім нові, які передбачити сьогодні неможливо.

Згідно з Паризькою угодою 2015 року, яку ратифікувала Україна у липні 2016 р. і взяла зобов'язання щодо реагування на загрози зміни клімату, кожна країна повинна визначити свій курс дії. Ця угода визначила два основних напрями боротьби зі зміною клімату: перший - запобігання зміні клімату (або пом'якшення впливу на клімат) шляхом скорочення викидів і збільшення поглинання парникових газів та другий - адаптація (пристосування) до зміни клімату. Тобто, крім обмеження викидів парникових газів, йдеться про розробку заходів їх поглинання, акумулювання, що залишається поза увагою в Україні.

У доповіді МГЕЗК пропонується запровадження різних адаптаційних механізмів та пом'якшення негативного впливу змін клімату. Звертається увага на те, що можлива розробка різних технічних засобів щодо зниження рівня парникових газів у атмосфері, але водночас застерігається, що це може викликати побічні негативні наслідки, як це було з перетворенням природи. Тому основна увага приділяється розробці безпечних з екологічного погляду інноваційних технологій. Зазначимо, що утворення парникових газів та їх акумуляція пов'язані з процесами кругообігу вуглецю, азоту, інших сполук, акумуляцією сонячної енергії через фотосинтез та перетворення її в інші форми. Найефективнішим механізмом фотосинтезу, отримання та депонування енергії, а значить акумуляції вуглекислого газу, є лісові екосистеми, тому йдеться про лісовідновлення до оптимального стану (наголошуємо, відновлення, а не створення штучних лісів з інтродукованих порід у місцях, де ці ліси не росли!), використання відновлювальної енергії декарбонізованого типу, заміна транспорту з двигунами внутрішнього згоряння на електромобілі, збереження та збільшення ресурсів прісної питної води (але не за рахунок штучних водосховищ). Велика увага приділена соціально-економічним аспектам, які стосуються не лише ведення господарства, а й формування певної поведінки, способу життя та культури населення.

Які висновки можна зробити для України? Насамперед слід усвідомити, що не тільки заводи чи транспорт, а вся діяльність людини супроводжується вивільненням вуглекислого газу, тому необхідно виявити всі типи джерел викидів парникових газів та оцінити їх масштаби.

1) Викиди підприємствами хімічної, металургійної та енергетичної галузей, що використовують карбонатовмісні сполуки (кам'яне вугілля, мазут, газ), та транспортом - це основне джерело потрапляння парникових газів у атмосферу. Викиди в атмосферу у 2015 р. становили 4521.3 тис. т. Хоча викиди у повітря з 2007 р. по 2017 р. скоротилися на 43%, проте останнім часом вони наростають.

2) Великі площі розораних земель (56% від території України), на яких ґрунт сильніше прогрівається, а волога випаровується, тому розклад гумусу та інших сполук йде інтенсивніше.

3) Зміна і порушення структури природних екосистем, що знижує інтенсивність фотосинтезу, а звідси - втрати енергії порівняно з повноцінними екосистемами. За нашими розрахунками, реальний енергетичний потенціал біомаси в Україні у 3 рази нижчий, підстилки у 2 рази нижчий (6/11), а ґрунту на 17% нижчий від потенційно можливого.

4) Втрата гумусу внаслідок ерозії, розорювання крутосхилів, інтенсивного обробітку ґрунту, що спричиняє розклад органіки.

5) Осушення боліт, коли торф'яники перетворюються з депонентів вуглецю на джерела емісії вуглекислого газу та метану, що перевищує природне надходження їх в атмосферу в 2,5 разу.

6) Зменшення водних запасів та зарегульованість річок. Гідрорежим відіграє істотну роль у стабілізації клімату, температурного балансу. Тим часом, за даними міністра О.Семерака, рівень наповнення річок водою становить лише 20% від необхідного стандарту. При цьому значні запаси води акумулюються у штучних водосховищах, яких в Україні близько 1100 загальною площею 0,4% (а всіх штучних водойм 2%) від площі України, що мають середню глибину близько 3,5 м. У найбільших, зокрема Дніпровському мілководдя становить 36%, Кременчуцькому - 18%, Київському - 40%, Канівському - 24%, Дніпродзержинському - 31%, де стояча вода прогрівається. Створення великих водосховищ на місці багатих гумусом заплав, що прогріваються влітку, зумовлює посилену евтрофікацію, розвиток водоростей, які відмирають, "цвітуть", відбувається розклад органіки, і все це в комплексі спричиняє надходження СО₂ та СН₄ в атмосферу.

7) Сміттєзвалища. За даними Мінекології, в Україні функціонує майже 800 сміттєзвалищ, що займають площу близько 4% (за іншими оцінками до 7%) території України, де накопичено 35 млрд т сміття, а щорічно викидається близько15 млн т, більшість яких розкладається протягом року і вивільняє 5,6 млн т вуглекислого газу та 0,4 млн т метану. Цей показник еквівалентний засвоєнню вуглекислого газу рослинністю площею 3 млн га, тобто третиною лісів України.

8) Вирубування лісів (зниження обсягів фотосинтезу). Лісистість України становить 15,9%, що є однією із найнижчих у Європі від оптимальної 20%. Зазначимо, що 1 т приросту біомаси забезпечує надходження в атмосферу 1,4 т кисню (1 га - 14 т) і акумуляцію 1,8 т СО₂ (1га -20 т), тому щорічне вирубування лісів еквівалентне недонадходженню 66 млн т кисню. До цього слід додати водорегулювальну, ґрунтотворну роль лісу, що теж пов'язано зі стабілізацією клімату.

9) Видобуток та складування відходів у териконах, яких в Україні налічується понад 1000, де зберігається понад 1,7 млрд м³ порід, які мають підвищену температуру, а 20% горять, тобто є джерелами парникових газів, зокрема двоокису сірки та ін. Підземні води шахт, що піднімаються у верхні горизонти, спричиняють викиди метану.

10) Урбанізація (площа забудованих земель в Україні становить 4,2% території, тут висока концентрація парникових газів, а середньорічна температура підвищена на кілька градусів від фонової, що у світових масштабах впливає на кліматичні показники).

11) Внесення азотних добрив, що є джерелом емісії N₂О.

У результаті сумарної дії всіх цих чинників підвищується концентрація парникових газів. Отож має бути контроль та розумне обмеження.

Крім зниження викидів, ефективним механізмом поліпшення стану атмосфери є нарощення масштабів фотосинтезу, в результаті якого засвоюється вуглекислий газ у вигляді живої речовини. Якраз на це в Україні не звертається належна увага. Замість збереження природних екосистем, що депонують вуглець (ліси, степи, болота, луки), ми формуємо штучні ліси або сільськогосподарські угіддя з неповночленними або укороченими циклами розвитку, що не тільки не забезпечують депонування вуглецевих та азотних сполук, а є додатковими чинниками їх переходу у газоподібний стан, а відтак збільшення концентрації їх в атмосфері. Навіть таку благородну справу, як збільшення відсотка лісистості ми вирішуємо з антиекологічних позицій - садимо дерева на місці стійких степових систем чи виходах карбонатних порід, що посилює процеси ерозії і спричиняє деградацію природних екосистем.

Які загрози несуть такі кліматогенні зміни і які можливі негативні наслідки для природи? Зупинімося на деяких із них:

- підвищення температури, збільшення кількості днів з високою температурою) зростання ймовірності посух у літній період ;

- пожежі в лісах (збільшується кількість і масштаби);

- пожежі торф'яників (збільшується частота і тривалість);

- усихання лісів через зниження вологості ґрунту;

- епізоотії та інші хвороби (більш ранній розвиток комах, мікроорганізмів, збільшення кількості циклів розмноження, грибкові мікоризи);

- "цвітіння водойм", евтрофізація (забруднення органічними сполуками через надмірний розвиток водоростей, які потім масово відмирають і гниють, що у зв'язку з нестачею кисню викликає загибель тварин і є причиною зниження рибних запасів);

- експансія адвентивних (заносних) видів рослин і тварин, серед яких є чимало збудників хвороб;

- скорочення популяцій рідкісних видів і їх зникнення, що веде до втрати біорізноманіття;

- деградація, фрагментація природних біотопів, що стримує забезпечення природних функцій екосистем;

- заростання степів чагарниками, що переводить процеси гумусотворення в чорноземах на опідзолення і втрату гумусу;

- засолення ґрунтів на півдні з негативними наслідками для сільського господарства і умов проживання;

- втрати урожаю окремих сільськогосподарських видів і продовольчо-економічні збитки.

Як можна оцінити такі зміни з позицій досягнень сучасної науки?

Індикаторами таких змін є біота. Вчені фіксують масштабні міграції видів рослин і тварин, розширення їх ареалу здебільшого з півдня на північ, що корелює з підвищенням температур. При цьому багато рідкісних видів не здатні адаптуватися до нових умов, вони втрачають свої позиції і можуть вимерти, що уже спостерігається в тропіках. Масштаби втрати біологічного різноманіття вражають, а прогнози цих втрат песимістичні. Очікується, що протягом ХХІ ст. можуть зникнути багато видів рослин, а їх місце займуть не нові види, а ті, які мають широкий спектр пристосувань, що сприяє їх міграції у нові регіони. Натомість серед прибульців, адвентивних видів є небезпечні для людини, що викликають алергічні або інші хвороби (амброзія, борщівник Сосновського, гринделія тощо). Інші види (зокрема мікроорганізми або комахи) можуть гібридизувати з місцевими, і такі гібридні форми порушують стан рівноваги, викликають хвороби. Як пише М.Козловський, нематода, занесена з Китаю, гібридизувала з місцевим видом, і цей гібрид вражає сосну, що набирає руйнівних масштабів на Поліссі. В Карпатах спостерігається масове, катастрофічне усихання ялинників. Збільшуються масштаби всихання ясеневих, в'язових лісів тощо.

Коливання температур (рекордні плюсові та мінусові температури протягом одного або кількох сезонів) та опадів (безсніжні зими або нестача вологи у літній період), катастрофи (смерчі, торнадо, град, зливи, повені) свідчать про наростання змін флуктуаційного типу, тобто розбалансованості екосистем у масштабах планети. Такі прояви є передвісниками того, що стабільний стан істотно порушився і вийшов за допустимі норми. Збереження таких тенденцій та їх посилення може зумовити перехід до катастрофічного стану. В науці це відображено у "теорії катастроф", з якої екосистема виходить у новій якості, але для суспільства, існування людства це досить небезпечно або навіть згубно.

Ці проблеми турбують людство, що відображено у багатьох міжнародних самітах після Директиви ООН в Ріо-де-Жанейро. Створюються міжнародні організації, розробляються програми. З метою забезпечення координації міжнародних зусиль, спрямованих на поглиблення досліджень можливої зміни клімату, створення систем попередження про несприятливі та стихійні гідрометеорологічні явища, пов'язані з коливаннями та зміною клімату, розроблення методології оцінки соціально-економічних та екологічних наслідків зміни клімату, надання рекомендацій щодо стратегії реагування на зміну клімату та адаптації економіки до нових кліматичних умов в 1979 році Всесвітня метеорологічна організація (ВМО) започаткувала постійну діючу Всесвітню кліматичну програму, реалізація якої потребувала розробки національних кліматичних програм. На жаль, державні діячі України недостатньо усвідомлюють ситуацію, бо у Кліматичній програмі України, що виконувалася у 1998–2002 рр. зміни клімату розглядалися через призму отримання певної вигоди. Так, підписання Кіотського договору розглядалося з позиції отримання додаткових коштів за рахунок квот на викиди шкідливих газів у атмосферу.

Розпорядженням КМУ від 6 грудня 2017 р. № 878-р. на виконання вимог Паризької угоди (2016) р. передбачено затвердження у 2019 р. нової Державної науково-технічної програми у сфері зміни клімату на період до 2030 р. Попри відповідні доручення міністерствам, відомствам, проблема розглядається досить звужено, через зменшення шкідливих викидів у атмосферу, а інші питання трактуються як другорядні.

Необхідна розробка на державному рівні повноцінної програми на основі комплексних досліджень кліматогенних змін, що потребує забезпечення відповідного фінансування. До речі, певні наукові теми могли б фінансуватися через програми новоствореного Національного фонду досліджень і за підтримки науки окремими міністерствами та відомствами. Потрібне створення системи цільового довгострокового комплексного моніторингу поведінки природних елементів під дією кліматогенних змін.

Тим часом, міжурядова група експертів МГЕЗК, що готуватиме вже шосту доповідь з питань зміни клімату для урядовців створила три комісії: перша опікуватиметься питаннями власне змін клімату, розробки сценаріїв можливих його змін, друга - оцінкою можливих наслідків для природи та суспільства і третя - проблемами, пов'язаними з підвищенням свідомості та обізнаності населення у цих питаннях. Україна представлена у різних комісіях, зокрема автора цієї статті запрошено науковим редактором з підготовки розділу "Територіальні та прісноводні екосистеми та їх послуги", що дасть змогу донести до світової спільноти напрацювання українських науковців у цих питаннях. Отож необхідно серйозно і комплексно взятися за реальне виконання проголошеної програми, а не акцентуватися на економічних вигодах, які можуть перетворитися на величезні борги перед майбутніми поколіннями.