В середине октября этого года Национальное агентство по аэронавтике и изучению космического пространства США (NASA) опубликовало очередные материалы, посвященные анализу результатов, полученных научно-исследовательским спутником OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory).

Эта космическая лаборатория вооружена спектрометрами высокого разрешения, которые позволяют оценивать содержание углекислого газа в атмосфере. Лаборатория изучает отражение солнечного света от поверхности Земли, и в том числе — так называемую солнечно-индуцированную флуоресценцию хлорофилла в растениях, связанную с процессом фотосинтеза. Это первая лаборатория, которая позволила узнать содержание углекислоты на огромном пространстве в режиме "здесь и сейчас", а также оценить поглощающую активность наземной растительности.

Зеленая Европа и "углекислая" Индонезия и Африка

Лаборатория была запущена летом 2014 года, и уже в декабре NASA представило первые карты распределения углекислого газа во всемирном масштабе (в период с 1 октября по 17 ноября) и активности растительности (с августа по октябрь). И если снижение активности растений в Северном полушарии в это время и активизация в Южном были ожидаемыми, то распределение мест с наиболее высокой концентрацией СО2 стало сюрпризом. Оказалось что его больше всего над Индонезией, южной частью Африки и Бразилией — то есть над местами, которые никак нельзя называть промышленными центрами. Среди промышленных центров более всего выделялся юго-восток Китая и восточное и западное побережье США (в значительно меньшей степени). Европа оказалась в "зеленой зоне".

Причину столь масштабных выбросов специалисты увидели в сезонных сжиганиях растительности местными жителями и сопутствующих этому пожарах. Однако могли быть и другие причины, например, засухи. Рост растений при засухе прекращается, а значит прекращается и поглощение углекислоты из атмосферы в результате фотосинтеза. Стало ясно, что контроль за выбросами углекислого газа в развитых странах Северного полушария дело нужное — но на планете есть и другие силы, которые могут свести на нет все наши старания.

Кому беда — кому еда

К осени 2015 года стало ясно, что природа имеет свои виды на динамику углекислого газа в атмосфере. Если весной в Северном полушарии практически повсеместно содержание углекислого газа в воздухе превышало 400 ppm (то есть 400 частей на миллион), то уже к лету, по мере того как стали активно развиваться растения на суше и фитопланктон в морях, его содержание стало заметно падать.

Особенно это падение заметно над пространствами южной части Восточной Европы, Украиной, южной частью России, Сибирью, Казахстаном и северной частью Китая. Растительность Италии и Греции в то лето тоже постаралась "поесть вволю" углекислого газа, а вот испанская и французская не оправдали ожиданий. Впрочем, леса и травы Балтийских стран, как и Скандинавских тоже были не вполне активны.

Мотор или топор? Почему выбросы CO2 — возможно, не самая большая проблема с климатом
Foto: NASA

Тем не менее, исследования показали, что нельзя отмахиваться от доводов тех, кто говорит о важности учета поглощения растениями углекислого газа, и о естественных процессах его выделения. Тем более, что растительность планеты может приспособиться к скачкам концентрации CO2 в атмосфере.

Этот сложный баланс

Растительный мир, от микроскопического фитопланктона до грандиозных дубов, секвой и баобабов так же активен, как мир животных. Растения и питаются, и дышат. Как и животные, они вдыхают воздух, а выдыхают углекислый газ. Но на радость всем животным и человеку, для питания, и строительства своих тел им нужен тот же углекислый газ, вода и солнечный свет. А вот кислород для них в этом случае — излишек, отход жизнедеятельности.

Как и все живое, растения умирают и разлагаются на простые молекулы. В атмосферу при этом выделяется метан (СН4) и углекислый газ (СО2). Если мы сожжем траву или древесину — то снова освободим очередную порцию углекислого газа.

Долгое время считалось, что при повышении средней температуры растения в процессе дыхания будут испытывать стресс. В результате количество выброшенного в атмосферу углекислого газа заметно возрастет. Однако исследования показали, что в реальности, при повышении средней температуры на 6 градусов растения будут выбрасывать в пять раз меньше углекислоты чем рассчитывалось ранее.

Это очень существенные цифры, поскольку растения на нашей планете выдыхают в атмосферу в шесть раз больше углекислого газа, чем выбрасывает человечество, сжигая ископаемое топливо.

Сила "малыша" Эль-Ниньо

Содержание углекислого газа в атмосфере за последние 150 лет заметно выросло — не так давно оно превысило психологически важный предел в 400 ppm. Анализ воздуха из пузырьков во льдах Гренландии показал, что до начала промышленной революции углекислого газа было меньше, около 280 ppm.

Однако на заре развития жизни, в палеозое, содержание углекислого газа в атмосфере было неизмеримо выше — как минимум в десять раз. Одна из причин — отсутствие на суше растительности. И, кстати, именно в девонском и каменноугольном периодах, когда растительность вышла на сушу и стала бурно размножаться, содержание СО2 в атмосфере стало стремительно падать. Уголь сегодня — это углекислый газ каменноугольного периода, связанный растениями более 300 млн. лет назад.

Судя по имеющимся материалам, циклическое течение Эль-Ниньо, периодически усиливающееся и ослабевающее в Тихом океане у берегов Южной Америки, привело к изменению погодных условий в экваториальной зоне планеты. В Индонезии были засухи и сильнейшие пожары, в Бразилии — засуха, прекращение фотосинтеза, и пожары, а в Африке — как раз дожди и массовое гниение растений, что также сопровождается выбросами углекислого газа в атмосферу.

Во времена динозавров юрского периода содержание углекислого газа было на уровне 1500-2000 ppm. И это тоже было время богатой, процветающей жизни. Так стоит ли бояться увеличения уровня СО2 в атмосфере, если углекислый газ — это необходимый продукт для питания всего растущего на Земле?

Электромобили? Деревья!

Все это приводит нас к одному выводу: взаимосвязи процессов на планете гораздо сложнее, чем это представлялось ранее. Если нас беспокоит увеличение содержания CO2 в атмосфере, то, возможно, директивный переход на электромобили (даешь электроавтомизацию до 2030 года!) — не самое эффективное решение. Может быть, нужно остановить безудержную рубку деревьев по всему миру. Ведь деревья — это и есть связанный углекислый газ. Большая часть жителей нашей планеты живет в бедности, и до сих пор потребление керосина в качестве горючего для ламп соизмеримо с количеством авиакеросина, которое потребляет вся гражданская авиация США. Может быть, надо учить людей обходиться без сжигания травы, вырубки леса? Снабжать их лампами с солнечными батарейками?

В мире около миллиарда автомобилей, добавьте к ним двигатели судов, поездов и самолетов. Реально ли все это перевести на электрическую тягу в обозримом будущем? Или стоит сосредоточиться на адаптации к реальным климатическим изменениям? Спасут ли нас от повышения уровня моря и суровых дождей ветряки и солнечные батареи, или нужно копать канавы и строить дамбы? А может, пора подумать о переселении повыше? Сегодня эти вопросы уже выходят за рамки научных дискуссий и приобретают вполне практический смысл.