“Проблема углекислоты
и антропогенная редукция
биосферы”
Работа
ученика 10 “Б” класса
школы 182
Лермана Дмитрия
Содержание:
Введение 3
Данные о концентрации углекислого газа в воздухе 3
Прогнозы увеличения концентрации углекислого газа 4
Причины роста концентрации углекислоты и антропогенной редукции биосферы 8
Проблема углекислоты
и антропогенная редукция
биосферы *
Введение
Среди стоящих перед человечеством глобальных экологических проблем проблема СО2 — одна из самых дискуссионных. Многие считают ее мнимой, надуманной. И действительно, пока нет реальных признаков потепления климата, которое прогнозируется некоторыми климатологами и физиками. Потепление, по их мнению, должно наступить из-за увеличения парникового эффекта, который в свою очередь возникает в результате накопления в атмосфере углекислого газа антропогенного происхождения.
За последнее время на земном шаре концентрация СО2 в воздухе повышается особенно быстро, и это, возможно, стало одной из причин организации целой серии международных симпозиумов. На них обсуждение проблемы СО2 занимало центральное место.
Серьезность проблемы СО2 такова, что в 1978 г. был запущен спутник ГЭОС-3 специально для наблюдения за самой чувствительной к потеплению южной частью Гренландского ледникового щита.
Данные о концентрации
углекислого газа в воздухе
По М. И. Будыко и А. Б. Ронову, в четвертичный период, включая и наше время, содержание СО2 в воздухе характеризуется очень малыми величинами по сравнению с предшествовавшим огромным отрезком геологической истории — фанерозоем, когда оно колебалось от 1000 до 4000 частей на миллион. Д. Кестер и Р. Пяткович рассчитали, что 18 тыс. лет назад, т. е. в фазу максимального развития вюрмского оледенения, концентрация атмосферного СО2 могла быть всего 163 части на миллион. В XIX в. содержание СО2 в воздухе также было значительно ниже современного. Правда, в измерениях того времени имеются большие расхождения. Так, для 1850 г. приводятся значения от 260 до 300 частей на миллион.
___________________________________________________________ *Антропогенная редукция биосферы — убыль органического вещества под воздействием хозяйственной деятельности.
Ритмические внутригодовые колебания значений концентрации СО2 связаны, по мнению Г. Вудвелла, с изменением мощности фотосинтеза у древесных растений, достигающей максимума в летнее время. Судя по тому, что в период 1957—1967 гг. средняя концентрация СО2 повысилась с 311 до 318 частей на миллион, а в последующий период (1967—1978 гг.) поднялась с 318 до 336 частей на миллион (!), темпы накопления этого газа в атмосфере в настоящее время беспрецедентно высоки. Полезны или вредны будут его последствия? Мнения специалистов по этому поводу расходятся...
Прогнозы
увеличения концентрации
углекислого газа
Прогноз незначительного увеличения концентрации СО2 в воздухе в ближайшие несколько десятилетий принадлежит Б. М. Смирнову. По его расчетам, увеличение содержания СО2 в воздухе в 2000 г. составит примерно 10%, а в 2025 г. —около 35% по сравнению с 1978 г. Это может повысить среднюю температуру у поверхности Земли соответственно на 0,2 и 0,5 °С.
Прогнозы значительного увеличения концентрации СО2 в воздухе выглядят более вероятными. У. Келлог, указывая на ряд модельных расчетов для оценки влияния СО2 на приземную температуру, считает, что к 2000 г. концентрация СО2 в воздухе станет на 25% выше, чем в середине 70-х годов, а в 2050 г. удвоится. Рост средней температуры воздуха вблизи земной поверхности для 2000 г. может быть оценен в интервале 0,5—2°С, а для 2050 г. —в интервале 1,5—6°С.
Дж. Олсон, Х.Пфудерер и Джин Хой Чан, оценившие темпы сжигания каустобиолитов и уничтожения наземной биомассы и гумуса почв человеком, также пришли к выводу об удвоении содержания СО2 в воздухе не позднее середины XXI в. По их данным, в следующем столетии прогнозируемое увеличение среднегодовой температуры воздуха у земной поверхности будет измеряться в интервале от 2 до 6° С.
М. И. Будыко прогнозирует увеличение концентрации атмосферного СО2 в 2000 г. до 380 частей на миллион, в 2025 г. — до 520 и в 2050 г. — до 750. Среднегодовая приземная глобальная температура воздуха увеличится, по их мнению, по сравнению с ее значением в начале XX в. на 0,9 °С в 2000 г., на 1,8° в 2025 г. и на 2,8° в 2050 г.
Оптимистические прогнозы последствий антропогенного потепления климата принадлежат М.И.Будыко, В.И.Лебедеву, Б.М.Смирнову.
М. И. Будыко формулирует свою точку зрения следующим образом: «Рассматривая процесс обеднения атмосферы углекислым газом, который преобладал на протяжении последних ста миллионов лет, как непосредственную угрозу для существования биосферы в связи со снижением продуктивности автотрофных растений и возможностью полного оледенения Земли, следует считать, что современное антропогенное воздействие на биосферу способствует устранению этой угрозы.
Многие стороны процесса глобального потепления могут быть благоприятными для человечества (повышение продуктивности растений, расширение возможностей хозяйственного использования территорий с холодным климатом и т. д.). Однако следует учитывать неизбежность ряда трудностей, которые возникнут в связи с этим процессом. Главная из них — необходимость в относительно короткий срок приспособить многие отрасли хозяйственной деятельности к условиям быстро меняющегося климата и других компонентов природной среды».
По мнению В. И. Лебедева , увеличение концентрации СО2 в воздухе вообще не должно сказаться на земном климате, тогда как продуктивность наземной растительности, и в частности зерновых, будет повышаться.
Б. М. Смирнов также указывает на возможность увеличения урожаев. В связи с этим накопление углекислого газа в атмосфере им рассматривается как фактор, благоприятный для человечества.
Вопрос об увеличении продуктивности наземных растений в результате роста концентрации СО2 в воздухе, однако, далеко не так прост, как об этом пишут авторы оптимистических прогнозов. В самом деле, данные опытов явно указывают на увеличение масштабов фотосинтеза при дополнительном питании растений воздушной углекислотой. При этом, чем больше «удобряется» воздух, тем выше биосинтез. Лишь при концентрации СО2 в 2% растения начинают испытывать угнетение, так же как и при ее снижении до 0,01%. Однако «незапланированный эксперимент» с СО2, поставленный человечеством, дал менее обнадеживающие результаты. Во всяком случае, детальное исследование годичных колец у деревьев не выявило тенденции к их более активному приросту в соответствии с зафиксированным ростом концентрации СО2 начиная с середины прошлого века.
Очевидно, правы те авторы, которые указывают, что ощутимое повышение продуктивности растений наступает лишь при достижении концентрации СО2 в 600—1000 частей на миллион. Следовательно, скорее всего неверно, что биосфера уже сейчас выполняет функцию буфера и ассимилирует тем больше СО2, чем больше его поступает в атмосферу. Биосфера пока не выполняет такой функции. Наоборот, под действием растущей антропогенной нагрузки она разрушается и становится источником громадных количеств СО2.
В декларации Всемирной конференции по климату проблему СО2 рассматривают как комплексную. В ней оказываются связанными вопросы энергетики, в частности сжигания ископаемого топлива, и безвозвратного разрушения растительного и почвенного покрова суши, о чем свидетельствуют изменения в мировой структуре землепользования.
Пессимистические прогнозы последствий антропогенного потепления климата основаны на представлении о существовании динамического равновесия между всеми компонентами природной среды и опасности нарушения этого равновесия. В частности, антропогенное потепление климата и связанное с ним уменьшение, а затем и исчезновение масс снега и льда в высоких широтах и на полюсах Земли значительно ослабят меридиональную атмосферную циркуляцию и, как следствие этого, увлажненность материков. Для выяснения того, какие области на суше при этом станут более засушливыми, а какие более влажными, используются палеоклиматические данные для межледниковий четвертичного периода и даже для более древних отрезков кайнозоя. Однако такие аналогии не совсем правомерны. В любом из доисторических этапов поверхность Земли была совсем не такой, какая она ныне — с редуцированным наземным растительным покровом, с «горячими пятнами» мегалополисов и с нефтяной пленкой, покрывающей во многих местах поверхность океана. В условиях «антропогенного перегрева» Земли, который возникнет уже при удвоении концентрации атмосферного СО2, значительно повысится и продуктивность фотосинтетиков. Однако, какими бы ни были последствия увеличения СО2 в воздухе, их положительный эффект не идет ни в какое сравнение с отрицательным (таяние материковых ледников и деградация многолетней мерзлоты), который неизбежен в случае «антропогенного перегрева» Земли.
Как отмечалось выше, за последние 250—300 лет уровень Мирового океана повышался в среднем на 1 мм в год.
В 20-х годах XX в. подъем его достиг 1,4-1,5 мм в год, что эквивалентно ежегодному увеличению океанической водной массы на 520-540 км3. Предполагается, что в 20-х годах XXI в. скорость повышения океанического уровня превысит 0,5 см в год.