Проблема углекислоты и антропогенная редукция биосферы
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 1мм 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.
Самые значительные масштабы прогнозируемое антропогенное потепление климата должно иметь в Арктике и Субарктике. Здесь уже в начале XXI в., а возможно и раньше, могут произойти деградация многолетней мерзлоты и просадки льдистых пород. Всем городам, поселкам и коммуникациям, построенным на таких породах, угрожает разрушение.
Есть все основания думать, что радикальные климатические изменения и соответствующая им деградация ледников будут сопровождаться также нарушением режима процессов, идущих в глубинах Земли. Вследствие таяния ледников и перераспределения водных масс от полюсов к низким широтам скорость вращения Земли будет замедляться на незначительную величину. Тем не менее это должно вызвать изменение ее формы. Сплюснутость Земли несколько уменьшится. В средних и низких широтах должны возрасти напряжения сжатия, которые играют определенную роль в развитии геосинклинальных областей. Смогут ли импульсы дополнительного сжатия, вызванные антропогенным фактором, стимулировать вулканизм и землетрясения в Тихоокеанском периокеаническом поясе, Средиземноморье и в других подобных районах?
В связи с этим уместно вспомнить гипотезу Р.Мэтьюза об усилении вулканической активности в ледниковые века вследствие приспособления океанического дна к быстро меняющейся нагрузке водных масс, которая уменьшалась при оттягивании части океанической воды в состав ледников и увеличивалась при их таянии. Правомочность такой гипотезы подтверждается данными о землетрясениях, возникших в районах строительства ряда водохранилищ. Такие землетрясения происходили во время заполнения и в течение десятков лет после создания водных резервуаров.
Bo время максимума последнего оледенения глубина Мирового океана была более чем на 100 м меньше современной. Если в связи с распадом Западно-Антарктического ледникового щита столб воды в океане быстро вырастет на 5—7 м, то этого может оказаться достаточно для активизации сейсмовулканических процессов в самых «чутких» к изменению нагрузки участках океанической тектоносферы.
Подтопление окраин материков и изменение географии их влажных и засушливых зон скажутся и на подземной «гидросфере». Ответной реакцией может стать изменение режима флюидогеодинамических движений на материках. А как прореагирует земная кора внутриматериковых сейсмоактивных зон на сильное изменение ее водного питания? Не будут ли поднятия и опускания земной коры в зонах наращивания и уменьшения природных водонапорных горизонтов сопровождаться возбуждением сейсмической активности? Данные об антропогенных просадках и поднятиях земной поверхности, возбуждающих сейсмичность, свидетельствуют о вероятности таких событий.
Динамическое равновесие между земными оболочками, которое поддерживается медленно идущими геологическими и геофизическими процессами, может нарушиться катастрофически быстро, в течение сотен лет. Такое нарушение, несомненно, нанесет огромный ущерб мировому хозяйству, хотя технический гений человечества наверняка сможет противостоять и ему. Следовательно, чем раньше будут приняты меры противодействия увеличению концентрации атмосферного СО2, тем лучше будет для биосферы и человека! Однако, чтобы говорить о возможной стратегии такого противодействия, необходимо более подробно рассмотреть причины ускоряющегося накопления СО2 в воздухе.
Причины роста концентрации углекислоты и антропогенной редукции биосферы
До недавнего времени большинство исследователей считали сжигание ископаемого топлива едва ли не единственной причиной роста содержания СО2 в воздухе в XIX и XX вв. Данные об индустриальном СО2 обобщены Р. Ротти, который уточнил полученные ранее цифры Ч. Киплинга. Р. Ротти пишет, что «количество образованного при сгорании топлива СО2 нарастает по экспоненциальному закону и если исключить время мировых войн и экономической депрессии 30-х годов, то ежегодный прирост в 0,43% достаточно хорошо описывает наблюдаемую здесь картину». При этом он полагает, что к росту концентрации СО2 приводит использование каустобиолитов (горючих ископаемых).
Используя данные о соотношениях изотопов С12, С13, С14 в важнейших природных резервуарах углерода (наземные биомасса и мертвое органическое вещество, атмосфера, ископаемое топливо), Стуйве подсчитал, что с 1850 по 1950 г. масса органического вещества в биосфере суши уменьшилась на 120 млрд. т. За это же время из состава каустобиолитов в атмосферу выведено всего 60 млрд. т углерода. Следовательно, антропогенная редукция биосферы происходила вдвое быстрее, чем изъятие углерода человеком из состава каустобиолитов.
Оценки природной емкости резервуаров углерода позволяют утверждать, что в масштабах исторического времени его безвозвратное изъятие человеком из биосферы было гораздо большим, нежели сжигание каустобиолитов земной коры. Дж. Олсон с соавторами указывает, что в результате хозяйственной деятельности людей в течение нескольких тысячелетий наземными резервуарами было потеряно 800—900 млрд. т Сорг. Эти цифры совпадают с расчетами, которые показывают, что за историческое время в углекислотный резерв атмосферы и океана перешло около 900 млрд. т. углерода, причем только 1/5 этого количества поступила от сжигания ископаемого топлива. Уничтожение наземной фитомассы, подстилки и гумуса почвы в сумме составило 842 млрд. т в углероде, из которых 112 млрд. т накопилось в донных илах, а 730 млрд. тонн перешло в состав CO2.