Неліктен атмосферадағы СО2 деңгейі ғалымдарды соншалықты алаңдатады? Абайлаңыз! Көміртегі диоксиді! Атмосфераға түсетін СО2 көздері

Вячеслав Викторович Алексеев, физика-математика ғылымдарының докторы, М.В.Ломоносов атындағы Мәскеу мемлекеттік университетінің география факультетінің жаңартылатын энергия көздері зертханасының меңгерушісі. Геофизикалық жүйелерді математикалық және физикалық модельдеу саласындағы маман.

Софья Валентиновна Киселева, физика-математика ғылымдарының кандидаты, сол зертхананың аға ғылыми қызметкері. Ол көмірқышқыл газын тасымалдау процестерін физикалық модельдеумен және қазіргі заманғы климаттың өзгеруі мәселелерімен айналысады.

Надежда Ивановна Чернова, биология ғылымдарының кандидаты, сол зертхананың аға ғылыми қызметкері. Күн энергиясын пайдаланудың экологиялық аспектілері, табиғи ресурстарды тиімді пайдалану мәселелерімен айналысады.

1998 жылдың басында АҚШ Ұлттық ғылым академиясының бұрынғы президенті Ф.Сейц ғылыми қоғамдастыққа Америка Құрама Штаттарының және басқа елдердің үкіметтерін жылыжай шаруашылығын шектеу туралы 1997 жылы желтоқсанда Киотода қол жеткізілген келісімдерге қол қоюдан бас тартуға шақырған петиция жолдады. газ шығарындылары. Петицияға «Атмосфералық көмірқышқыл газының көбеюінің қоршаған ортаға әсері» деп аталатын ақпараттық парақ қоса берілген. Онда көптеген ғалымдар болжаған климаттың болашақ жылынуын растайтын эмпирикалық деректердің жоқтығын ғана емес, сонымен қатар парниктік газдардың өсуінен адамзат үшін сөзсіз пайдасын дәлелдеуге арналған жарияланған ғылыми зерттеу нәтижелерінің таңдауы бар. Шолу келесі тармақтарды алға тартты.

Атмосферадағы СО 2-нің қазіргі ұлғаюы 300 жылға жуық жылынудан кейін болады. Сондықтан бұл өсу адам әрекетінің нәтижесі емес, табиғи процестің салдары – су температурасының жоғарылауымен мұхитпен СО 2 бөлінуінің күшеюі болуы мүмкін. Сонымен қатар, көміртегінің атмосфераға жыл сайынғы антропогендік түсуімен салыстырғанда (5,5 Гт), оның мөлшері жылжымалы қордың су қоймаларында да (атмосферада – 750 Гт жуық, мұхиттың беткі қабаттарында – 1000 Гт, Жерге жақын биота, топырақ пен детриттерді қоса алғанда – шамамен 2200 Гт) соншалықты үлкен, сондықтан атмосферада СО 2 өсуінің антропогендік факторын маңызды деп санау қиын.

Одан әрі шолу авторлары 1958-1996 жылдар аралығындағы төменгі тропосфераның температурасын (шамамен 4 км биіктікте) спутниктік өлшеулерден алынған көптеген мәліметтерді ұсынады. және 1979 жылдан бастап орташа жаһандық температураның әлсіз теріс үрдісі (10 жыл ішінде –0,047°C) байқалғанын ескеріңіз. АҚШ-та соңғы 10 жылда жер бетіндегі ауа температурасы 0,08°С төмендеді.

Бұл ретте метеостанция деректері беткі қабат температурасының оң үрдістерін береді (10 жыл ішінде +0,07°С). Нәтижелердегі сәйкессіздіктер температураның көтерілуіне негізделген болашақ климаттың өзгеруін модельдеу қате болжамдарға әкелетінін білдіреді. Парниктік эффект пен климаттың жылынуының компьютерлік модельдерін талқылай отырып, шолу авторлары климаттың күрделі, сызықты емес динамикалық жүйе екенін атап көрсетеді. Авторлардың пікірінше, мысалы, мұхит бетіндегі ағындар, мұхит жылу беруі, ылғалдылық, бұлттылық және т.б. әсеріндегі белгісіздіктер СО 2 әсерімен салыстырғанда соншалықты үлкен, сондықтан қазіргі заманғы температура ауытқуын модельдеу айтарлықтай маңызды. қолда бар эмпирикалық деректерден алшақтау. Модельдерде нашар көрсетілген климаттық жүйенің көптеген кері байланыстары да болжамдардағы қателіктерге және шындыққа сәйкессіздіктерге әкеледі.

Жер бетіндегі ауа температурасын өлшеу сапасын сынай отырып, шолу авторлары урбандалған аумақтардың жылу әсеріне сілтеме жасайды, бұл парниктік газдардың концентрациясының жоғарылауы мен атмосфералық температураның өзгеруі арасындағы байланыстың нақты бейнесін бұрмалайды. Қазіргі климаттың өзгеруі таңқаларлық емес; Бұл жер бетіндегі ішкі өзгерістермен де, сыртқы өзгерістермен де, атап айтқанда, күн белсенділігінің ауытқуынан болатын табиғи өзгерістер. Небәрі төрт жыл ішінде (1993-1997) алынған спутниктік деректер, авторлардың айтуынша, жаһандық жылыну модельдері болжағандай теңіз деңгейінде ешқандай өзгерістерді көрсетпейді. 1940-1997 жылдар аралығындағы Атлант мұхитындағы ауыр тропикалық дауылдардың саны. және олардағы желдің максималды жылдамдығы төмендеді, бұл жаһандық жылыну идеясына да, модель нәтижелеріне де қайшы келеді.

Бұл жерде оннан астам климат түзуші факторлардың болуы жалпы қабылданғанын атап өткен жөн. Ең маңыздылары мыналар:

В.В.Клименко және оның әріптестерінің зерттеуінде бұл факторлардың онжылдық пен өткен ғасырдағы радиациялық балансқа әсері талданған. Климаттың зайырлы құбылмалылығын қарастырған кезде, орташа жаһандық температураның 0,5°С жоғарылауын анықтаған атмосферада парниктік газдардың жиналуы екені белгілі болды. Дегенмен, авторлар қазіргі және болашақтағы климаттың өзгеруін тек антропогендік фактормен түсіндіру өте діріл іргетасқа негізделгенін, оның рөлі уақыт өте келе артып отырғанын атап көрсетеді.

С.Корти мен оның әріптестерінің соңғы жұмыстары ерекше қызығушылық тудырады, онда Солтүстік жарты шарда байқалған жылыну да негізінен атмосфералық айналым режимдерінің табиғи өзгерістерімен байланысты. Рас, оның авторлары бұл факт климатқа антропогендік әсердің жоқтығына дәлел бола алмайтынын атап көрсетеді. Жақында британдық ғалымдар жер бетіндегі ауаның орташа температурасын арттырудағы бірдей климаттық факторлардың рөлін егжей-тегжейлі модельдік талдауды жүргізді. Олардың нәтижелері атмосфераның жылынуы 20 ғасырдың бірінші жартысында болғанын көрсетеді. (1910-1940 жж.) негізінен күн белсенділігінің ауытқуына және аз дәрежеде антропогендік факторларға - парниктік газдар мен тропосфералық сульфатты аэрозольге байланысты болды. 1946-1996 жылдарға келетін болсақ, мұнда күн және жанартау белсенділігінің табиғи ауытқулары антропогендік әсермен салыстырғанда климатқа аз ғана әсер етеді.

Климат түзуші негізгі факторлардың жер бетінің орташа температурасының өзгеруіне әсері. Құндылық диапазонын көрсететін салымдарды бағалау: парниктік газдар және сульфатты аэрозольдар (ақ төртбұрыштар); күн белсенділігі (нүктелермен толтырылған) және олардың бірлескен әсері (көлеңкеленген). Қара тіктөртбұрыштар аспаптық бақылаулардың нәтижелерін көрсетеді. (Tett S.F.B., Stott P.A. et al. 1999.)

Н.М.Чумаков жүргізген Бор кезеңінің жылы биосферасының болжамды жылынудың аналогы ретінде талдауы негізгі климат түзуші факторлардың әсері (көмірқышқыл газынан басқа) мұндай масштабтың жылынуын түсіндіру үшін жеткіліксіз екенін көрсетті. өткен. Қажетті шамадағы парниктік эффект атмосферадағы СО 2 құрамының бірнеше есе артуына сәйкес келеді. Жер дамуының осы кезеңінде климаттың орасан өзгеруіне түрткі болған, мүмкін, мұхиттар мен теңіздердің температурасының жоғарылауы мен атмосфералық көмірқышқыл газының концентрациясының жоғарылауы арасындағы оң кері байланыс.

Аталған шолуда «тыңайтқыш» ретінде СО 2-ге көп көңіл бөлінеді. Авторлар атмосферадағы көмірқышқыл газының жоғарылауымен өсімдіктердің өсуін жеделдету туралы мәліметтерді ұсынады. Атап айтқанда, жас қарағайлардың, жас апельсин ағаштарының және бидайдың қоршаған ортадағы СО 2 мөлшерінің 400-ден 800 промиллеге дейінгі аралықта артуына реакциясы дерлік сызықтық және оң. Демек, авторлар бұл деректерді CO 2 байытудың әртүрлі деңгейлеріне оңай тасымалдауға болады деген қорытындыға келеді. әртүрлі түрлеріөсімдіктер. Авторлар сонымен қатар АҚШ ормандары массасының ұлғаюын (1950 жылдан бастап 30%-ға) атмосферадағы көмірқышқыл газының көбеюінің әсерімен байланыстырады. СО 2 өсуі құрғақ (стрессті) жағдайларда өсетін өсімдіктерге үлкен ынталандырушы әсер ететіні көрсетілген. Ал өсімдіктер қауымдарының қарқынды өсуі, шолу авторларының пікірінше, сөзсіз жануарлардың жалпы массасының ұлғаюына әкеледі және жалпы биоәртүрлілікке оң әсер етеді. Бұл оптимистік қорытындыға әкеледі: «Атмосфералық СО 2 ұлғаюының нәтижесінде біз барған сайын қолайлы жағдайларда өмір сүреміз. қоршаған орта. Біздің балаларымыз өсімдіктер мен жануарлардың көптігі бар Жердегі өмірден ләззат алады. Бұл өнеркәсіптік революцияның керемет және күтпеген сыйы».

Соған қарамастан, біздің ойымызша, петицияға қоса берілген көптеген деректер бір-біріне қарама-қайшы.

Жылыту орнына - салқындату?

Әрине, атмосферадағы СО 2 деңгейінің ауытқуы өткен дәуірлерде болған, бірақ бұл өзгерістер ешқашан мұндай тез болған емес. Бірақ егер бұрын Жердің климаты мен биологиялық жүйелері атмосфера құрамының бірте-бірте өзгеруіне байланысты жаңа тұрақты күйге өтуге «жетілді» және квази тепе-теңдікте болса, онда қазіргі кезеңде қарқынды түрде , атмосфераның газ құрамының өте жылдам өзгеруі, барлық жер жүйелері стационарлық күйден шығады. Жаһандық жылыну гипотезасын жоққа шығаратын авторлардың ұстанымын алсақ та, мұндай «квазистационарлық жағдайдан шығудың», атап айтқанда климаттың өзгеруінің салдары ең ауыр болуы мүмкін екенін атап өтуге болмайды.

Сонымен қатар, кейбір болжамдарға сәйкес, атмосферадағы СО 2 максималды концентрациясына жеткеннен кейін ол антропогендік шығарындылардың төмендеуіне және Дүниежүзілік мұхит пен биотаның көмірқышқыл газын сіңіруіне байланысты төмендей бастайды. Бұл жағдайда өсімдіктер өзгерген ортаға қайтадан бейімделуі керек.

Шолуда атмосферадағы СО 2 және басқа парниктік газдардың көбеюінің салдарын модельдеу кезінде, сондай-ақ қазіргі заманғы теориялық құрылымдарда климаттық жүйелердің көптеген кері байланыстары ескерілмейтіні, бұл дұрыс емес болжамдарға және тіпті , авторлар айтқандай, жаһандық жылыну идеясының қателігіне. Дегенмен, біздің ойымызша, бұл климаттың ықтимал жылынуын жоққа шығаруға емес, күтпеген климаттық салдарлардың ықтималдығына әкеліп соқтыруы керек (мысалы, керісінше әсер – жер шарының бірқатар аймақтарында салқындау).

Осыған байланысты Жер климатының мүмкін болатын өзгерістерінің күрделі салдарын математикалық модельдеудің кейбір нәтижелері өте қызықты. Американдық зерттеушілер жүргізген түйіскен мұхит-атмосфералық жүйенің үш өлшемді моделімен жүргізілген тәжірибелер жылынуға жауап ретінде Солтүстік Атлантикалық термогалиндік айналымның (Солтүстік Атлант ағыны) баяулайтынын көрсетті. Бұл әсерді тудыратын CO 2 концентрациясының критикалық мәні атмосферадағы CO 2 мазмұнының өнеркәсіпке дейінгі екі және төрт мәні арасында (ол 280 промиллеге тең, ал қазіргі концентрация шамамен 360 промилледе).

Мұхит-атмосфералық жүйенің қарапайым моделін пайдалана отырып, мамандар жоғарыда сипатталған процестерге егжей-тегжейлі математикалық талдау жүргізді. Олардың есептеулері бойынша көмірқышқыл газының концентрациясының жылына 1%-ға артуымен (бұл қазіргі заманғы көрсеткіштерге сәйкес) Солтүстік Атлантикалық ағыс баяулайды, ал CO 2 мөлшері 750 ppm болғанда оның құлдырауы орын алады - толық тоқтатылады. айналым. Атмосферадағы көмірқышқыл газының (және ауа температурасының) баяу өсуімен - мысалы, жылына 0,5% -ға концентрация 750 ppm-ге жеткенде, айналым баяулайды, бірақ кейін баяу қалпына келеді. Атмосферада парниктік газдардың үдемелі өсуі және онымен байланысты жылыну жағдайында Солтүстік Атлант ағыны CO 2 төмен концентрациясында – 650 промилледе құлайды. Ток күшінің өзгеру себептері: құрлық ауасының жылынуы судың беткі қабаттарының температурасының жоғарылауына, сонымен қатар солтүстік аймақтарда қаныққан бу қысымының жоғарылауына, демек, жоғарылауды тудыратын конденсацияның жоғарылауына әкеледі. Солтүстік Атлантикадағы мұхит бетіндегі тұзсыздандырылған су массасында. Екі процесс су бағанының стратификациясының күшеюіне әкеліп соғады және Солтүстік Атлантикадағы суық терең сулардың тұрақты қалыптасуын баяулатады (немесе мүмкін емес етеді), жер үсті сулары салқындаған және ауырлай бастаған кезде түбіне қарай батып, содан кейін баяу қозғалады. тропиктер.

Жақында Р.Вуд және оның әріптестері жүргізген атмосфералық жылыну салдарының осындай түрін зерттеу ықтимал оқиғалардың одан да қызықты көрінісін береді. Жалпы Атлант тасымалының 25%-ға қысқаруынан басқа, парниктік газдардың қазіргі өсу қарқынында салқын терең сулардың қалыптасуының екі солтүстік орталықтарының бірі болып табылатын Лабрадор теңізінде конвекция «өшіріледі». Оның үстіне, бұл 2000-2030 жылдар аралығында орын алуы мүмкін.

Солтүстік Атлант ағынының меридиандық ағынының максималды шөгуінің эволюциясы (жаһандық жылынудың бес сценарийі бойынша есептеу нәтижелері). I - CO 2 концентрациясы 560 ppm жетеді, ағын аздап әлсірейді, содан кейін қалпына келеді; II, IV - CO 2 концентрациясы - 650 және 750 ppm, CO 2 өсу қарқыны жылына 1%, айналымы бұзылған; III, V - 650 және 750 ppm, өсу қарқыны жылына 0,5%, ағыны әлсірейді, содан кейін төменгі деңгейде қалпына келеді.

Солтүстік Атлант ағынындағы бұл ауытқулар өте ауыр зардаптарға әкелуі мүмкін. Атап айтқанда, Солтүстік жарты шардың Атлантикалық аймағындағы жылу ағындары мен температураның таралуы қазіргіден ауытқыса, Еуропадағы орташа жер бетіндегі ауа температурасы айтарлықтай төмендеуі мүмкін. Сонымен қатар, Солтүстік Атлант ағынының жылдамдығының өзгеруі және жер үсті суларының жылынуы мұхиттың СО 2 жұтуын төмендетуі мүмкін (аталған мамандардың есептеулері бойынша - ауадағы көмірқышқыл газының концентрациясы екі еселенген кезде 30% -ға) , бұл атмосфераның болашақ жағдайының болжамдарында да, парниктік газдар шығарындылары сценарийінде де ескерілуі керек. Маңызды өзгерістер теңіз экожүйелерінде де болуы мүмкін, соның ішінде балықтар мен теңіз құстарының популяцияларында, олар тек нақты климаттық жағдайларға ғана емес, сонымен қатар суық мұхит ағындары арқылы жер бетіне тасымалданатын қоректік заттарға да байланысты. Бұл жерде біз жоғарыда айтылған өте маңызды нәрсені атап өткіміз келеді: атмосферадағы парниктік газдардың көбеюінің салдары, көрініп тұрғандай, жер үсті атмосферасының біркелкі жылынуынан әлдеқайда күрделі болуы мүмкін.

Экожүйелердің ықтимал бұзылуы

Көмірқышқыл газының алмасуын модельдеу кезінде мұхит пен атмосфера арасындағы интерфейс күйінің газ алмасуына әсерін ескеру қажет. Бірнеше жыл бойы зертханалық және далалық тәжірибелерде біз су-ауа жүйесіндегі СО 2 тасымалдануының қарқындылығын зерттедік. Жел-толқын жағдайларының және екі фаза арасындағы шекара маңында пайда болған дисперсті ортаның газ алмасуына әсері қарастырылды (бетінен жоғары спрей, көбік, су бағанындағы ауа көпіршіктері). Бұзылу сипаты ауырлық-капиллярдан гравитацияға ауысқанда газдың берілу жылдамдығы айтарлықтай өсетіні анықталды. Бұл әсер (мұхит бетінің температурасын арттырудан басқа) мұхит пен атмосфера арасындағы көмірқышқыл газының ағынына одан әрі ықпал етуі мүмкін. Екінші жағынан, атмосферадан СО 2-нің айтарлықтай түсуі жауын-шашын болып табылады, ол біздің зерттеулеріміз көрсеткендей, басқа газ тәрізді қоспалардан басқа көмірқышқыл газын қарқынды түрде жуады. Жаңбыр суындағы еріген көмірқышқыл газының мөлшері мен жылдық жауын-шашын мөлшері туралы мәліметтерді пайдалана отырып есептеулер жаңбырмен бірге мұхитқа жыл сайын 0,2-1 Гт CO 2 түсуі мүмкін екенін көрсетті, ал атмосферадан жуылған көмірқышқыл газының жалпы мөлшері 0,7-2,0 Гт жетуі мүмкін.

Петицияға қосымша авторларының тезистеріне қайта оралсақ, біз ең даулы деректер СО 2 өсуінің жасыл өсімдіктерге пайдалы әсері болып табылатынын атап өтеміз. Атмосферадағы СО 2 концентрациясының жоғарылауы, тіпті жаһандық жылынуды есепке алмағанда да, экожүйелердің құрылымы мен қызметінде елеулі өзгерістерге әкелуі мүмкін бірқатар ғылыми деректер бар. өсімдіктер үшін қолайсыз. Жеке өсімдікте байқалатын ауадағы көмірқышқыл газының жоғарылауына оң жауап жалпы өсімдіктер қауымдастығының өсуінің артуын білдірмейді.

Өсу стимуляторы ретінде СО 2 рөлі туралы авторлардың идеялары фотосинтездің егжей-тегжейлеріне негізделген. Шынында да, көмірқышқыл газының концентрациясын арттыру бұл процесті күшейтуі мүмкін, демек, өсімдіктердің өсуіне ықпал етеді. Барлық дерлік ағаштар мен көптеген негізгі ауыл шаруашылығы дақылдарын қамтитын С 3 деп аталатын өсімдіктер: күріш, бидай, картоп, бұршақ дақылдары осыдан пайда көреді. С 3 өсімдіктерінде бекітудің бірінші сатысында СО 2 молекуласы құрамында 5 көміртекті қант бар рибулоза дифосфатымен байланысады. Рибулозадифосфаткарбоксилаза ферментінің әсерінен болатын реакция нәтижесінде қысқа мерзімді тұрақсыз қосылыс түзіледі, оның ішінде 6 көміртекті қант бар. Ол екі туындыға ыдырайды, олардың әрқайсысында үш көміртек атомы бар - сондықтан «С 3 өсімдіктері» деп аталады. Оттегі көмірқышқыл газымен рибулоза дифосфаткарбоксилазасының белсенді орны үшін бәсекелеседі. атмосфералық ауа. Егер O 2 жеңсе, зауыт энергияны жоғалтады, өйткені СО 2 оттегін пайдалану кезінде бекітілмейді. Көмірқышқыл газының концентрациясы жоғарылаған сайын, оның ферменттің белсенді орталығымен байланысуы үшін O2-мен бәсекелестікте «жеңу» ықтималдығы артады. Шынында да, бірқатар эксперименттерде CO 2 концентрациясы 600 ppm деңгейінде орнатылған кезде фототыныс алу 50% төмендеді, ал оны шектеу өсімдіктің тіндерді құру үшін өз энергиясын көбірек пайдалана алатынын білдіреді. Бірақ бұл өсімдіктерде СО 2 концентрациясының жоғарылауы жағдайында эксперименттердің бастапқы кезеңінде фотосинтездің жоғарылауы байқалады, бірақ уақытша белсендірілгеннен кейін ол тежеледі. Өсімдіктерді тасымалдау жүйесі полигенді, көптеген факторларға (энергетикалық, гормондық және т.б.) тәуелді және тез бейімделе алмайды. Сондықтан жоғары концентрация жағдайында өсімдікке СО 2 ұзақ әсер еткенде хлоропластарда крахмалдың шамадан тыс жиналуынан фотосинтез төмендейді.

Бірақ соған қарамастан, тәжірибе көмірқышқыл газының жоғары концентрациясында өсірілген өсімдіктерде биомассаның өсуі мен жинақталуының айтарлықтай артқанын дәлелдеді, дегенмен уақыт өте келе фотосинтез қарқындылығы азайып, қалыпты газ құрамы бар атмосферада өмір сүретін өсімдіктерде байқалатынға жақындайды. . Бұл сәйкессіздік көмірқышқыл газының өсімдіктің өсу функциясына реттеуші әсерімен түсіндіріледі. Өсімдікке СО 2 жоғары концентрациясының ұзақ уақыт әсер етуі жапырақ алаңының ұлғаюымен, екінші ретті өркендердің өсуін ынталандырумен, өсімдіктегі тамырлар мен сақтау мүшелерінің үлес салмағының салыстырмалы түрде жоғарылауымен және өсумен қатар жүреді. туберизация. Өсу функциясы жаңа фотосинтетикалық аппараттың пайда болуына байланысты күшейеді. Бұл фотосинтез процесінде субстрат ретінде және өсу процестерінің реттеушісі ретінде СО 2-нің «қос» рөлін көрсетеді. Атмосферадағы көмірқышқыл газының деңгейі жоғарылағанда, көмірқышқыл газының жаңа деңгейіне сәйкес жүйенің жаңа стационарлық жағдайы орнатылады, бұл негізінен бүкіл фотосинтетикалық жүйенің көлемінің ұлғаюына байланысты шығымдылықтың артуына әкеледі. және аз дәрежеде жапырақ ауданы бірлігіне фотосинтез қарқындылығына байланысты.

Фотосинтездің қарқындылығы мен өнімділігін арттырудың белгілі әдісі жылыжайларда көмірқышқыл газының концентрациясын арттыру болып табылады. Бұл әдіс биомассаның өсуін арттыруға мүмкіндік береді. Алайда CO 2 концентрациясының өзгеруі фотосинтездің соңғы өнімдерінің құрамына әсер етеді: жоғары концентрацияда 14 СО 2 14 С негізінен қантқа, ал төмен концентрацияда амин қышқылдарына (серин, глицин) енетіні анықталды. және т.б.).

Атмосфералық көмірқышқыл газы жауын-шашынмен және жер бетіндегі тұщы сумен ішінара сіңірілетіндіктен, топырақ ерітіндісіндегі СО 2 мөлшері артып, нәтижесінде қоршаған ортаның қышқылдануы орын алады. Біздің зертханада жүргізілген тәжірибелерде өсімдіктердің биомассаның жинақталуына суда еріген СО 2 ерекше әсерін зерттеу әрекеті жасалды. Бидай көшеттері стандартты сулы қоректік орталарда өсірілді, онда атмосфералық көміртектен басқа көміртегінің қосымша көзі ретінде әртүрлі концентрациядағы еріген молекулалық СО 2 және бикарбонат ионы қызмет етті. Бұған сулы ерітіндінің газ тәрізді көмірқышқыл газымен қанығу уақытын өзгерту арқылы қол жеткізілді. Қоректік ортадағы СО 2 концентрациясының бастапқы жоғарылауы бидай өсімдіктерінің жер және тамыр массасын ынталандыруға әкелетіні анықталды. Бірақ еріген көмірқышқыл газының мөлшері нормадан 2-3 есе жоғары болғанда, олардың морфологиясының өзгеруімен өсімдік тамырының өсуінің тежелуі байқалды. Қоршаған ортаның айтарлықтай қышқылдануымен басқа қоректік заттардың (азот, фосфор, калий, магний, кальций) ассимиляциясының төмендеуі орын алуы мүмкін. Осылайша, СО 2 жоғары концентрациясының жанама әсерлерін олардың өсімдік өсуіне әсерін бағалау кезінде ескеру қажет.

Өтінішке қосымшада келтірілген әртүрлі түрдегі және жастағы өсімдіктердің өсу қарқыны туралы мәліметтер зерттеу объектілерін қоректік заттармен қамтамасыз ету шарттары туралы сұрақты жауапсыз қалдырды. СО 2 концентрациясының өзгеруі экологиялық тепе-теңдікті бұзбай өндіріс процесінде азотты, фосфорды, басқа қоректік заттарды, жарықты және суды тұтынумен қатаң теңгерілуі керек екенін атап өткен жөн. Осылайша, қоректік заттарға бай ортада жоғары CO 2 концентрациясында өскен өсімдіктердің өсуі байқалды. Мысалы, Чесапик шығанағы сағасындағы сулы-батпақты жерлерде (АҚШ-тың оңтүстік-батысында), негізінен C 3 өсімдіктері өседі, ауадағы CO 2 мөлшерінің 700 промиллеге дейін артуы өсімдіктердің өсуінің күшеюіне және олардың өсу тығыздығының артуына әкелді. . 700-ден астам агротехникалық жұмыстарды талдау қоршаған ортадағы СО 2 жоғары концентрациясы кезінде астық өнімділігі орта есеппен 34%-ға жоғары болатынын көрсетті (бұл жерде топыраққа жеткілікті мөлшерде тыңайтқыштар мен су қосылған – ресурстар тек дамыған елдерде ғана бар. елдер). Ауадағы көмірқышқыл газының көбеюі жағдайында ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін арттыру үшін тыңайтқыштардың айтарлықтай мөлшері ғана емес, сонымен қатар өсімдіктерді қорғау құралдары (гербицидтер, инсектицидтер, фунгицидтер және т.б.), сондай-ақ кең ауқымды суару жұмыстары. Бұл іс-шаралардың құны мен экологиялық зардаптары тым маңызды және пропорционалды емес болады деп қорқу орынды.

Зерттеулер сонымен қатар экожүйелердегі бәсекелестіктің рөлін анықтады, бұл жоғары CO 2 концентрациясының ынталандырушы әсерінің төмендеуіне әкеледі. Шынында да, қоңыржай климатта (Жаңа Англия, АҚШ) және тропиктік аймақтарда бір түрдегі ағаштардың көшеттері атмосфералық CO 2 жоғары концентрациясында жақсы өсті, бірақ әртүрлі түрлердің көшеттерін бірге өсіргенде, мұндай қауымдастықтардың өнімділігі жоғарылаған жоқ. бірдей жағдайларда. Қоректік заттар үшін бәсекелестік өсімдіктердің көмірқышқыл газының көтерілуіне реакциясын тежейтін болуы мүмкін.

Ауадағы СО 2-нің жоғары мөлшері С 4 деп аталатын өсімдіктер үшін қолайсыз болуы мүмкін, олардың фотосинтезінің алғашқы өнімдері төрт көміртек атомының қосылыстары: алма және аспарагин қышқылдары, оксалоацетат. Бұл класқа құрғақ, ыстық тропиктік және субтропиктік аймақтардың көптеген шөптері, ауыл шаруашылығы дақылдары – жүгері, құмай, қант қамысы және т.б. C 4 өсімдіктерінде қосымша карбоксилдену механизмі бар – ферменттің белсенді орталығына жақын жерде СО 2 концентрациясын беретін сорғы түрі. , бұл өсімдіктер қалыпты көмірқышқыл газының концентрациясында жақсы өседі. С4 өсімдіктерінде қалыпты жағдайда фототыныс алу үшін энергия шығыны айтарлықтай төмен, сондықтан фотосинтездің тиімділігі С3 өсімдіктеріне қарағанда жоғары. Шамамен бірдей нәрсе фотосинтез кезінде болады, бұл әдеттегі суккуленттерге тән. Ол CAM фотосинтезі (Crassulacean Acid Metabolism) деп аталады. CAM өсімдіктері, C4 өсімдіктері сияқты, фотосинтездің С3 және С4 жолдарын да пайдаланады, бірақ С4 өсімдіктерінен айырмашылығы, бұл жолдардың тек уақыт бойынша бөлінуімен сипатталады, бірақ С4 өсімдіктеріндегідей кеңістікте емес.

Осылайша, көмірқышқыл газының концентрациясының жоғарылауымен C3 өсімдіктері C4 және CAM қондырғыларына қарағанда тиімдірек жағдайға ие болады және бұл өз кезегінде өте ауыр зардаптарға әкелуі мүмкін. Көптеген C4 өсімдіктері сирек болады немесе жойылып кетеді. Жүгері немесе қант қамысы сияқты C4 өсімдіктерін өсіру кезінде агроэкожүйелерде СО2 концентрациясының жоғарылауы олардың өнімділігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін, ал негізінен C3 өсімдіктерімен ұсынылған арамшөптер артықшылыққа ие болады. Нәтижесінде өнімділіктің айтарлықтай төмендеуі мүмкін.

Жылыған жағдайда атмосфералық көмірқышқыл газын сіңіретін өсімдіктердің өсуі жеделдетілген ыдырауды өтей алмайды. органикалық заттар. Бұл әсіресе маңызды, өйткені тундра сияқты жоғары ендік мекендейтін жерлер температураның ең жоғары көтерілуі күтілетін жерлерде. Мәңгілік тоң аймақтарында мұз еріген сайын шымтезек органикалық заттарды ыдырататын микроорганизмдерге көбірек ұшырайды. Бұл процесс, өз кезегінде, атмосфераға CO 2 және CH 4 көбірек бөлінуіне әкеледі. Тундрадағы жазғы температураның 4°С жоғарылауымен өсімдіктердің қарқынды өсуіне қарамастан, шымтезектегі көміртегінің 50% дейін қосымша атмосфераға шығарылады деп есептеледі. Бұл аймақта тундра өсімдіктерінің өзі маңызды климаттық фактор болып табылады, сондықтан жылыну кезінде орман шекарасының солтүстікке ауысуы ауыр зардаптарға әкеледі. Азық-түлік қорының құрылымы өзгереді: төмен температураға қарай тартылатын қыналар мен мүктердің орнын бұғыларға жарамсыз бұталы өсімдіктер басқарады. Сонымен қатар, қар жамылғысының тереңдігінің артуы осы уақытта пайда болған жас жануарлардың өмір сүруіне кері әсер етеді.

Қоректік заттардың шектеулі қоры бар өсімдіктердің бәсекелестік өзара ықпалы тек табиғи экожүйелерге ғана емес, сонымен бірге адам жасаған экожүйелерге де әсер етеді. Сондықтан болашақта атмосферадағы СО 2 деңгейінің жоғарылауы мол өнім алуға және соның салдары ретінде мал өнімділігінің артуына әкеледі деген тезис күмәнді.

Климаттың өзгеруіне және қоршаған ортаның ерекшеліктеріне әсер ететін негізгі факторлардың ауытқуларына өсімдіктердің бейімделу стратегиясы мен реакциясын зерттеу кейбір болжамдарды нақтылауға мүмкіндік берді. Сонау 1987 жылы Солтүстік Америка үшін қазіргі климаттың өзгеруінің және Жер атмосферасындағы СО 2 өсуінің агроклиматтық салдарларының сценарийі дайындалды. Есептеулер бойынша СО 2 концентрациясының 400 промиллеге дейін жоғарылауы және жер бетіндегі орташа жаһандық температураның 0,5 ° C жоғарылауы кезінде бидайдың бұл жағдайда өнімділігі 7-10% артады. Бірақ солтүстік ендіктердегі ауа температурасының жоғарылауы әсіресе қыста айқын болады және өте қолайсыз жиі қысқы ерулерді тудырады, бұл күздік дақылдардың аязға төзімділігінің әлсіреуіне, дақылдардың қатып қалуына және мұз қыртысының зақымдалуына әкелуі мүмкін. Жылы кезеңнің болжамды өсуі вегетациялық кезеңі ұзағырақ жаңа сорттарды таңдауды қажет етеді.

Ресей үшін негізгі ауыл шаруашылығы дақылдарының шығымдылығының болжамдарына келетін болсақ, жер үсті ауасының орташа температурасының тұрақты өсуі және атмосферадағы СО 2 ұлғаюы оң әсер етуі керек сияқты. Атмосферадағы көмірқышқыл газының өсуінің ғана әсері жетекші ауылшаруашылық дақылдарының – С 3 –өсімдіктердің (дәнді дақылдар, картоп, қызылша және т.б.) өнімділігін орташа есеппен 20-30%-ға арттыруды қамтамасыз ете алады, ал C 4 -өсімдіктер (жүгері, тары, құмай, амарант) бұл өсу шамалы. Дегенмен, жылыну атмосфералық ылғалдылық деңгейінің шамамен 10% төмендеуіне әкелетіні анық, бұл әсіресе Еуропа аумағының оңтүстік бөлігінде, Еділ бойында, Батыс және Шығыс Сібірдің далалық аймақтарында егіншілікті қиындатады. Мұнда аудан бірлігінен алынатын өнім шығымының төмендеуі ғана емес, сонымен қатар эрозия процестерінің дамуы (әсіресе жел), топырақ сапасының нашарлауы, оның ішінде қарашіріктің жоғалуы, сортаңдану, үлкен аумақтардың шөлейттенуін күтуге болады. Қалыңдығы 1 м-ге дейінгі атмосфераның беткі қабатының артық СО 2-ге қанығуы «шөл әсерімен» жауап бере алатыны анықталды. Бұл қабат көтеріліп келе жатқан жылу ағындарын сіңіреді, сондықтан оны көмірқышқыл газымен байыту нәтижесінде (қазіргі нормадан 1,5 есе) тікелей жер бетіндегі жергілікті ауа температурасы орташа температурадан бірнеше градусқа жоғары болады. Топырақтан ылғалдың булану жылдамдығы артады, бұл оның кебуіне әкеледі. Осыған байланысты республика бойынша астық, жем, қант қызылшасы, картоп, күнбағыс тұқымы, көкөніс және т.б. өндірісі төмендеуі мүмкін. Нәтижесінде халықты бөлу мен ауыл шаруашылығы өнімдерінің негізгі түрлерін өндіру арасындағы пропорциялар өзгереді.

Осылайша, жер үсті экожүйелері атмосферадағы СО 2 көбеюіне өте сезімтал және фотосинтез кезінде артық көміртекті сіңіре отырып, олар, өз кезегінде, атмосфералық көмірқышқыл газының өсуіне ықпал етеді. Топырақтың тыныс алу процестері атмосферадағы СО 2 деңгейінің қалыптасуында бірдей маңызды рөл атқарады. Қазіргі климаттың жылынуы топырақтан (әсіресе солтүстік ендіктерде) бейорганикалық көміртегінің бөлінуін жоғарылататыны белгілі. Жер үсті экожүйелерінің климаттың жаһандық өзгерістеріне және атмосферадағы СО 2 деңгейіне реакциясын бағалау үшін жүргізілген үлгілік есептеулер CO 2 жоғарылаған жағдайда (климаттың өзгеруінсіз) фотосинтездің стимуляциясы жоғары CO 2 төмендейтінін көрсетті. құндылықтар, бірақ топырақтан көміртегінің бөлінуі өсімдіктер мен топырақта жинақталған сайын артады. Атмосферадағы CO 2 деңгейі тұрақтанса, таза экожүйе өндірісі (биота мен атмосфера арасындағы көміртегінің таза ағыны) тез нөлге дейін төмендейді, өйткені фотосинтез өсімдіктер мен топырақтың тыныс алуымен өтеледі. Жер үсті экожүйелерінің СО 2 көтерілуінің әсерінсіз климаттың өзгеруіне реакциясы, осы есептеулерге сәйкес, солтүстік экожүйелердегі топырақтың тыныс алуының жоғарылауы және таза бастапқы заттардың азаюы салдарынан атмосферадан биотаға көміртегінің жаһандық ағынының төмендеуі болуы мүмкін. топырақ ылғалдылығының төмендеуі нәтижесінде тропиктік аймақтарда өндіріс. Бұл нәтиже жылудың топырақтың тыныс алуына әсері өсімдіктердің өсуіне әсерінен басым болатындығы және топырақтың көміртегі қорын азайтатындығы туралы бағалаулармен расталады. Жаһандық жылыну мен атмосфералық СО2 көтерілуінің бірлескен әсерлері жаһандық таза экожүйе өндірісін және көміртегінің биотаға түсуін арттыруы мүмкін, бірақ топырақтың тыныс алуының айтарлықтай артуы қыста және көктемде бұл шөгуді өтей алады. Жер үсті экожүйелерінің реакциясының бұл болжамдары өсімдіктер бірлестігінің түрлік құрамына, қоректік заттармен қамтамасыз етілуіне, ағаш түрлерінің жасына байланысты және климаттық белдеулерде айтарлықтай өзгеретіні маңызды.

* * * Петицияға қосымшада келтірілген деректер, көрсетілгендей, 1997 жылы Киотода өткен халықаралық кездесуде әзірленген және 1998 жылғы наурыздан 1999 жылғы наурызға дейін қол қоюға ашық құжаттың қабылдануына жол бермеуге арналған. Нәтижелерде көрсетілгендей. Буэнос-Айресте (1998 ж. қараша) өткен кездесуде бұл құжатқа бірқатар индустриалды елдердің, ең алдымен Америка Құрама Штаттарының қол қою ықтималдығы іс жүзінде жоқ. Осыған байланысты жаһандық климаттың өзгеруі проблемасын шешудің стратегияларын жетілдіру қажеттілігі туындады.

Дүниежүзілік бақылау институтының вице-директоры К.Флавин бастамашы топ құруды одан әрі қозғалыстың қажетті элементі деп санайды. Оның құрамына Киото хаттамасына қол қойған елдер (атап айтқанда, Еуропа және Латын Америкасы), ірі қалалар, «конструктивті ойлайтын корпорациялар мен фирмалар» («British Petroleum», «Enron Corporation», «Royal Deutsch Shell» және т.б.) кіреді. , парниктік газдар шығарындыларын шектеуді белсенді түрде қолдайды және шығарындылармен сауда негізінде олардың шығарындыларын шектеу процесіне қатысу.

Біздің ойымызша, бұл мәселені шешуге энергия үнемдейтін технологияларды енгізу және жаңартылатын энергия көздерін пайдалану маңызды үлес болуы мүмкін.

Әдебиет

1 Robinson A.B., Baliunas S.L., Soon W., Robinson Z.W. Атмосфералық көмірқышқыл газының көбеюінің қоршаған ортаға әсері. Өтініш шолумен бірге ғылыми-зерттеу институттары мен жекелеген ғалымдарға қол қоюды және оны әрі қарай әріптестер арасында таратуды сұрап жіберілді. Орыс тіліндегі өтініш пен рецензияның көшірмесі және Ағылшын тілі«Табиғат» редакциясынан қолжетімді.

2 Толық ақпаратты қараңыз: Сидоренков Н.С. Атмосфера-мұхит-Жер жүйесінің жыл аралық ауытқулары //Табиғат. 1998. № 7. Б.26-34.

3 Клименко В.В., Клименко А.В., Снытин С.Ю., Федоров М.В. // Жылу энергетикасы. 1994. № 1. Б.5-11.

4 Корти С., Молтени Ф., Палмер Т.Н. //Табиғат. 1999.V.398. № 6730. P.799-802.

5 Тетт С.Ф.Б., Стотт П.С., Аллен М.Р., Инграм В.Дж., Митчелл Дж.Ф.Б. //Табиғат. 1999.V.399. № 6736. P.569-572.

16 Мокроносов А.Т. Фотосинтез және атмосферадағы СО 2 құрамының өзгеруі // Табиғат. 1994. № 7. Б.25-27.

17 Скурлатов Ю.И. және т.б.Қоршаған орта химиясына кіріспе. М., 1994. Б.38.

18 Романенко Г.А., Комов Н.В., Тютюнников А.И. Климаттың өзгеруі және бұл процестің ауыл шаруашылығындағы ықтимал салдары // Ресейдің жер ресурстары, оларды пайдалану тиімділігі. М., 1995. Б.87-94.

19 Мингкуи С., Вудворд Ф.И. // Табиғат. 1998. V.393. № 6682. P.249-252.

Иллюстрацияның авторлық құқығы AFP

Біздің планетамыздың атмосферасындағы көмірқышқыл газының орташа деңгейі 2015 жылы бақылаулар миллионға 400 бөлікті құрайтын критикалық деңгейге жеткеннен бері алғаш рет, деп хабарлады Дүниежүзілік метеорологиялық ұйым.

Көмірқышқыл газының сыни деңгейін Гавайиде орналасқан ауа бақылау станциясы тіркеді.

Сарапшылар атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшері 2016 жылы және мүмкін алдағы онжылдықтарда миллионға 400 бөліктен төмен түспейді деп болжайды.

Бұл сіз бен мен үшін нені білдіреді?

«Бесінші қабат» бағдарламасының жүргізушісі АлександрБарановДүниежүзілік жабайы табиғат қорының Климат және энергетика бағдарламасының директорымен тақырыпты талқылайды AlexaжеуКокоринthжәне Орал филиалының Өсімдіктер және жануарлар экологиясы институтының аға ғылыми қызметкері Ресей академиясығылымдар ЕвгенийжеуЗиновьевth.

АлександерБАранов:Климат мәселелерін түсінбейтін, бірақ мектепте арифметиканы оқыған қарапайым адам үшін миллионға 400 бөлік өте аз. 200, 100 немесе 500-ге дейін. Әсіресе түссіз және иіссіз газға қатысты. Неліктен ғалымдар кенеттен үрейленді?

АЛекси Кокорин: CO2 парниктік газдардың бірі, су буынан кейінгі екінші және атмосферадағы концентрациясына адам әсер ететін негізгі газ.

Адамдардың су буының құрамына әсер етпеуі мәселені айтарлықтай жеңілдетпейді, өйткені СО2 мазмұнына әсері үлкен және изотоптық талдау бұл СО2 дәл отынның жануынан болатынын дәлелдеді. Бұл көп.

Саны өте аз, бірақ 50-60 жыл бұрынғыдан 30 пайызға артық. Бұған дейін деңгей ұзақ уақыт бойы тұрақты болды, тікелей өлшеу деректері бар.

А.Б.: Енді ғалымдар CO2 климаттың өзгеруіне әсер етеді, керісінше емес дегенмен келісе ме? Біраз уақыт бұрын кейбір ғалымдар көмірқышқыл газы шығарындыларының көбеюіне мұхиттың жылынуы әсер етеді деп айтқан болатын. Ал адамдар мұхитпен салыстырғанда атмосфераға СО2 әлдеқайда аз бөледі. Бұл туралы қазіргі консенсус қандай?

А.Қ.: Консенсус дерлік аяқталды. Мен изотопты талдауды айттым, өйткені бұрын, бұл да дәлелденген, алдымен температура, содан кейін СО2 концентрациясы өзгерді.

Бұл мұз дәуірі мен басқа уақыттардың арасындағы өтпелі кезеңде болды. Корреляция осы ретпен жүрді. Мұнда корреляция басқа реттілікпен жүреді. Бірақ ең бастысы, изотоптық талдаудың дәлелі бар. Бұл жерде консенсус бар.

ЕvgeniiЗИновьев:Мен климатолог емеспін, мен палеонтологпын. Біздің институтта, солтүстікте, Арктикада біз CO2 құрамының да жоғарылауын байқаймыз, мұны біздің әріптестеріміз, дендрохронологтар көрсетті және ілеспе өзгерістер - бұл орман сызығының ілгерілеуі. Біз Батыс Сібір жазығының солтүстік бөлігінің және полярлық және полярлық Оралдың ландшафттарын бақылап жатырмыз, ал соңғы қырық жыл ішінде орманның солтүстік шекарасы солтүстікке қарай жылжуда.

Бұл әлі голоцендік климаттық оңтайлы шегіне жеткен жоқ, ағаш өсімдіктері орта Ямалға жеткенде, бірақ процесс осы бағытта қозғалады және климаттың жылынуымен жанама түрде байланысты. Ағаш өсімдіктер бірте-бірте олар бір кездері шегініп кеткен аумақтарды алып жатыр.

Біз қазір көріп отырған жылыну ең маңызды емес, климат ең жылы емес. Мен соңғы геологиялық өткенмен – соңғы 130-140 мың жылмен салыстыра аламын. Бұл кезең Микулинаралық мұздықтар деп аталады, содан кейін өсімдіктер мен жылуды жақсы көретін жануарлар қазіргіден әлдеқайда солтүстікке қарай жылжыды.

Біздің заманымызда, объективті деректерге сүйенсек, мұндай деңгейлерге әлі қол жеткізілмеген. Бірақ бұл жылыну өте қысқа болды, шамамен 5 мың жыл болды. Содан кейін ол салқындауға, кейін қайтадан жылынуға жол берді, содан кейін ұзақ суық кезең, Зырян мұздауы басталды, ол да жылы және суық дәуірлерге бөлінді. Содан кейін Скандинавияның мұз қабаты қалыптаса бастады.

А.Б.: ЯғниВСіз ортағасырлық кезеңдегі салқындату туралы айтасыз ба?

Е.З.: Сіз тарихи уақыттарды айтып отырсыз, бірақ мен бұрынғы шекараларды айтып отырмын. Бұл плейстоценнің кеш кезеңі.

А.Б.: Бұдан біз, маман еместер, қандай қорытынды шығаруымыз керек? Адам әрекетінен туындаған жаһандық жылыну теориясының қарсыластары біз жай ғана белгілі бір цикл кезеңіндеміз және СО2 концентрациясының әртүрлі ауытқулары осымен байланысты дейді.

Көміртегі диоксиді- өсімдіктерге арналған тағам. Фотосинтез кезінде өсімдіктер көмірқышқыл газын сіңіріп, атмосфераға оттегін шығарады, ал көмірқышқыл газының мөлшері неғұрлым жоғары болса, өсімдіктер соғұрлым оны белсенді түрде тұтына бастайды және соғұрлым тез өседі.

Е.З.: Ағаш өсімдіктерінің дамуы байқалмайды, керісінше. Солтүстік Америкада, оңтүстік Еуропаормандар өртеніп жатыр, орман өсімдіктері деградацияда, аридизация және климаттың кебуі жүріп жатыр. Планетаның өкпесі кішірейіп барады.

А.Б.: Неліктен бұл болып жатыр? Оларды кеңейту керек пе?

Е.З.: Климат – көп векторлы жүйе; біз әрқашан ескермейтін әртүрлі факторлар болуы мүмкін. Мұздықтар ери бастайды деген көзқарас бар, бұл климаттың жылынуымен байланысты және бұл болып жатыр.

Гренландия мұз қабаты да нашарлайды, ал Арктикада бөлінетін тұщы судың көп мөлшері Голфстримнің бағытын өзгертуі мүмкін. Содан кейін Еуропаға арналған бұл пеш Еуропаның солтүстігін жылытуды тоқтатады және мұздықтардың пайда болуы қайтадан басталады. Бұл өте жаман болады.

Кенеттен жылыну күрт салқындықты тудыруы мүмкін. Мұз қабатында су жиналып, климат кебеді. Үздіксіз ормандар жойылып, сирек ормандар пайда болуда. Климаты құрғақ, салқын, континенттік болады, тек Сібірде ғана емес, Еуропада да солай болады.

Барлығы өте күрделі және өзара байланысты. Мен мұны оңайлатпас едім, сонымен қатар біз қазіргі факторды ескеруіміз керек - адамның өнеркәсіптік қызметімен байланысты СО2 шығарындыларының артуы, көптеген салалар, машиналар және т.б. болуы - сіз мұнымен дауласа алмайсыз. . Әсіресе ірі өнеркәсіп орындары шоғырланған ірі қалаларда.

Бірақ мұның қандай салдары болатыны тағы бір мәселе. Адамзат белгілі бір қолайлы жағдайда өмір сүруге дағдыланған. Дүниежүзілік теңіз деңгейі көтеріле немесе төмендей бастаса, апаттар басталады. Олар антропогендік әсерден туындауы мүмкін. Адамзат табиғатқа әсер етпейтіндей кішкентай емес. Ол тек биологиялық емес, геологиялық факторға айналды, ол биосферадағы іргелі нәрселерді өзгертеді. жер қыртысы.

А.Б.: Адамзат CO2 шығарындыларын азайта алады делік. Бірақ бұл факторлардың бірі ғана, және ең үлкені емес. Бұл бір нәрсені өзгерте ала ма, жағдайдың күрт жақсаруына әкелуі мүмкін бе?

А.Қ.: Атмосфера және мұхит физикасы тұрғысынан не болып жатқанын түсіну өте маңызды. Екі процесс жүреді: бұл табиғи климаттың өзгергіштігі процесі - күн, мұхиттағы, Атлантикалық, Тынық мұхиттағы ең айқын, күрделі кезеңдік процестер.

Сондай-ақ көбірек зерттелген нәрселер бар - жылу атмосферадан мұхитқа және кері ағып, циклдік болып табылады. Бұл циклдік процестер сызықтық сипатта болатын тұрақты әсерге қабаттасады.

21 ғасырда температура ең жақсы жағдайда екі градусқа көтеріледі деп күтілуде, бірақ шын мәнінде үш-үш жарымға көтеріледі. Сонымен қатар, салқындату және жылыну циклді түрде жүреді, ал жылыну әлдеқайда жылдам болады. Ал қауіпті гидрологиялық құбылыстардың көбеюі температураның төмендеуімен азаятыны мүлде анық емес.

А.Б.: Бұл мәселеге қатысы жоқ, негізінен ғылыми-көпшілік бағдарламаларды қарайтын адам үшін мұны түсіну өте қиын, мұнда бұл мәселелер қарабайыр және жеңілдетілген, бірақ қарапайым дәлелдер оған сырттан қарайтын қарапайым адамның санасына әсер етеді.

Температураның өзгеру графигі берілгендеXXғасырда және олар айтады: қараңызшы, адам атмосфераға ерекше әсер етпейінше, температура көтерілді және ол әсер ете бастағанда, индустрияландыру 1940 жылдан кейін күштірек болған кезде 1970 жылға дейін, жағдай нашарлауы керек болған кезде, біз салқындағанын көрдік.

Мұндай графиктерге сүйене отырып, адамдар адам шынымен әсер етпейді, бізге тәуелді емес бірнеше күшті факторлар бар дейді. Сондықтан, жаһандық жылынудағы адамның рөлі туралы айту - бұл миф, оның артында одан пайда көретіндер жатыр.

Е.З.: Кумулятивтік әсер әрекет ете бастайды, адамға әсер ету күшейеді. Кейбір кезеңде ол өзін көрсетпеуі мүмкін, бірақ содан кейін СО2 және парниктік газдардың концентрациясы артқан сайын, ол ерте ме, кеш пе бүкіл әлемде өзін көрсетеді. Дамыған аудандарда да, солтүстікте де, Арктикада.

Антропогендік фактор Жер қозғалысының орбитасымен байланысты астрономиялық факторлардың үстіне қойылады, циклділік күшті көрінеді және т.б. Ал бәрі бір-біріне сәйкес келгенде, мүлдем күтпеген оқиғалар орын алуы мүмкін.

Ал өндіріске шектеулер енгізілсе де, антропогендік әсер арта береді. Атмосфераны ластайтын көліктер өте көп. Және басқа факторлар. Олар ешқайда кетпейді.

Бірақ шөптер мен ағаш өсімдіктері көбеймейді, керісінше, орман жамылғысы нашарлайды.

А.Б.: Бірақ біз Бразилияда Амазонка ормандары кенеттен өсе бастағаны туралы басқа хабарларды көрдік.

Е.З.: Бұл бар, бірақ Америкада не болып жатқанын қараңызшы? Оңтүстік-батыста, Калифорнияда? Ол жерде жаппай орман өрттері болып жатыр. Өрттен кейін орманның қалпына келуі үшін уақыт қажет. Өрттен кейін орман өсе бастағанға дейін бірнеше жыл өтеді. Ал құрғақ жерде ол жай ғана өсуін тоқтатады. Орман далаға, шөлге, т.б.

А.Б.: Бұл елеулі факторлар, бірақ қарапайым сана үшін мұны өз қызметімен біріктіру қиын. Адам әрекеті неғұрлым күрделі факторлардың аясында экологиялық тепе-теңдіктен асып түсетін соңғы тамшы деген теорияны ұстануға болады. Бірақ олар күн дақтары, қуатты энергия көзі болып табылатын Күннің белсендірілуі сияқты фактор бар екенін айтқанда, біздің барлық әрекеттеріміз ұсақ-түйек болып табылады, тіпті салыстыруға болмайды.

БұлГрафиктер Күн белсенді болған кезде температураның жоғарылайтынын, ал азырақ белсенді болған кезде ол төмендейтінін көрсетеді, мұның бәрі өзара байланысты. Сонда бәрі Жердің қай орбитада қозғалатынына байланысты дейді. Орбита эллипс тәрізді болса, ол суық болады. Ал мұның бәрі адамға айтылғанда, ол ойлайды: иә, мұндай ғарыштық құбылыстармен салыстырғанда біздің атмосфераға қандай бақытсыз шығарындылар бар? Біздің әрекеттеріміз осы тепе-теңдікті бұзуы мүмкін екеніне адамды қалай сендіруге болады?

Е.З.: Біз қандай да бір түрде сендіруіміз керек, өйткені бұл шын мәнінде соңғы фактор емес. Мысалы, ормандар адамдарсыз жанады - құрғақ найзағай және т.б. Бірақ адам әрекеті бұған ықпал етеді. Әркім өзінен бастау керек. Адамдар көп нәрсеге байланысты екенін түсінуі керек.

Бір адам айта алады: Мен қажет деп санайтын нәрсені істеймін, бәрібір маған ештеңе байланысты емес. Бірақ миллиондаған адамдар бар, егер бәрі осылай ойласа, бұл жағдайды жақсарта алмайды. Өкінішке орай, адам ойлауының инерциясы бар.

А.Б.: Адамды оның көлігі қосымша сапарға шығатынына қалай сендіруге боладыбескм, климатқа да әсер етеді, тіпті Жердің басқа біреуде емес, эллипстік орбитада болуының фонында ма?

А.Қ.: Мұны тек орыстар ғана емес, ресейлік климатологтар қалай анық көрсетуге болатынын ойлады. Күннің 15-20 жылдағы ықтимал реакциялары жер шарындағы температураны шамамен 0,25 градусқа төмендетуі мүмкін. Ал антропогендік әсер кем дегенде екі градус. Дәл осындай жағдай ХХ ғасырдың 30-40-жылдары да болды.

Тағы бір тән нәрсе мынада: стратосфера да, тропосфера да жылынып келеді. Яғни, сізде жылыжай пленкасының түрі бар және ол пленканың үстінде және пленка астында қызып кетсе, бұл шамның қатты қыза бастағанын білдіреді. Ал егер ол пленканың астына жылынса және пленка үстінде салқын болса, бұл пленка қалыңдағанын білдіреді. Міне, оны анық түсіндіруге тырысуға болады.

А.Б.: Сіз шынымен екі мұз дәуірінің арасындамыз және бірдеңе орын алып, жер бетінде салқындау басталады дегенді қабылдайсыз ба?

Е.З.: Сіздің сұрағыңыз менің әріптесім екеуміздің нашар сөйлейтінімізді көрсетеді. Әрине, біз екі мұз дәуірінің арасындамыз, шамамен 300 мың жыл бұрын аяқталған және бірнеше мың жылдан кейін басталатын кезең - мүмкін 20, мүмкін 100. Бұл туралы менің әріптесім климатолог ретінде жақсы біледі. Бірақ бұл мүлдем сенімді болады. Біз әртүрлі уақыт шкалалары туралы айтып отырмыз. Бұл шкалаларда адамның жаһандық жылынуға әсерін қарастыруға болмайды, бұл жүздеген мың жылдар.

А.Б.: Яғни, біз бұл суықты көру үшін өмір сүрмейтін шығармыз?

Е.З.: Өкінішке орай, біз көру үшін өмір сүрмейтін боламыз жаһандық салқындату, тіпті шөберелеріміздің ешқайсысы да аман қалмайды. 21 ғасырда салқындау кезеңдері болады ма? Иә, олар мүмкін. Біз әртүрлі вариациялардың, соның ішінде күннің ғаламдық трендке ену дәуірінде өмір сүріп жатырмыз.

_____________________________________________________________

Сіз «Бесінші қабат» подкастын жүктей аласыз .

> Көмірқышқыл газының концентрациясы

Ғалымдар атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясының жоғарылауы жаһандық жылынумен тікелей байланысты деп күдіктенген, бірақ белгілі болғандай, көмірқышқыл газы біздің денсаулығымызға да тікелей әсер етуі мүмкін. Адамдар үйде көмірқышқыл газының негізгі көзі болып табылады, өйткені біз сағатына 18-ден 25 литрге дейін осы газды шығарамыз. Көмірқышқыл газының жоғары деңгейін адамдар орналасқан барлық жерлерде байқауға болады: мектеп сыныптары мен колледж аудиторияларында, мәжіліс және кеңсе бөлмелерінде, жатын бөлмелері мен балалар бөлмелерінде.

Бізге дымқыл бөлмеде оттегі жетіспейді деген миф. Есептеулер көрсеткендей, қалыптасқан стереотипке қарамастан, бас ауруы, әлсіздік және басқа белгілер адамда үй-жайда оттегінің жетіспеушілігінен емес, көмірқышқыл газының жоғары концентрациясынан пайда болады.

Соңғы уақытқа дейін Еуропа елдері мен АҚШ-та бөлмедегі көмірқышқыл газының деңгейі тек желдету сапасын тексеру үшін ғана өлшенді, ал СО2 жоғары концентрацияда ғана адамдар үшін қауіпті деп есептелді. Адам ағзасына шамамен 0,1% концентрациядағы көмірқышқыл газының әсері туралы зерттеулер жақында пайда болды.

Қала сыртындағы таза ауада шамамен 0,04% көмірқышқыл газы бар екенін аз адамдар біледі және бөлмедегі СО2 мөлшері осы көрсеткішке неғұрлым жақын болса, адам соғұрлым жақсы сезінеді.

Ішкі ауа сапасының нашарлығы біздің денсаулығымыз бен балаларымыздың денсаулығына әсерін түсінеміз бе? Үй-жайдағы көмірқышқыл газының жоғары деңгейінің өнімділігіміз бен оқушылардың үлгеріміне әсерін түсінеміз бе? Жұмыс күнінің соңында өзіміздің және балаларымыздың неге сонша шаршағанын түсіне аламыз ба? Таңертеңгі шаршау мен тітіркену, сондай-ақ түнгі ұйқысыздық мәселесін шеше аламыз ба?

Бір топ еуропалық ғалымдар сыныптардағы көмірқышқыл газының жоғары (шамамен 0,1-0,2%) деңгейі мектеп оқушыларының ағзасына қаншалықты әсер ететіні туралы зерттеулер жүргізді. Зерттеулер көрсеткендей, мектеп оқушыларының жартысынан көбі СО2 жоғары деңгейінің теріс әсерін үнемі бастан кешіреді және мұның салдары тыныс алу жүйесінің проблемалары, ринит және әлсіз назофаринс сияқты балаларда басқа балаларға қарағанда әлдеқайда жиі байқалады.

Еуропа мен АҚШ-та жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде сыныптағы СО2 деңгейінің жоғарылауы мектеп оқушыларының зейінінің төмендеуіне, оқу үлгерімінің нашарлауына, сондай-ақ сабаққа байланысты сабаққа келмеу санының артуына әкелетіні анықталды. ауруға. Бұл әсіресе астмамен ауыратын балаларға қатысты.

Мұндай зерттеулер Ресейде ешқашан жүргізілмеген. Дегенмен, 2004-2004 ж.ж. Мәскеу балалары мен жасөспірімдеріне жүргізілген кешенді сауалнама нәтижесінде. Жас мәскеуліктер арасында анықталған аурулардың ішінде тыныс алу жолдарының аурулары басым екені белгілі болды.

Үнді ғалымдарының Калькутта қаласының тұрғындары арасында жүргізген соңғы зерттеулерінің нәтижесінде көмірқышқыл газы төмен концентрацияда да потенциалды улы газ екені анықталды. Ғалымдар көмірқышқыл газының жасуша қабығына әсерін және адам қанында болатын биохимиялық өзгерістерді, мысалы, ацидозды ескере отырып, улылығы жағынан азот диоксидіне жақын деген қорытындыға келді. Ұзақ ацидоз, өз кезегінде, жүрек-тамыр жүйесі ауруларына, гипертонияға, шаршауға және денсаулықтың басқа да қолайсыз жағдайларына әкеледі. адам денесісалдары.

Ірі мегаполис тұрғындары таңертеңнен кешке дейін көмірқышқыл газының теріс әсеріне ұшырайды. Біріншіден, адамдар көп жиналатын қоғамдық көлікте және кептелісте ұзақ отыратын жеке көліктерінде. Содан кейін жұмыста, ол жиі дымқыл болып, дем ала алмайсыз.

Жатын бөлмеде жақсы ауа сапасын сақтау өте маңызды, себебі... адамдар өмірінің үштен бір бөлігін сонда өткізеді. Жақсы ұйықтау үшін жатын бөлмесіндегі ауаның сапасы ұйқы ұзақтығынан әлдеқайда маңызды, ал жатын бөлмелері мен балалар бөлмесіндегі көмірқышқыл газының деңгейі 0,08% -дан төмен болуы керек. Осы аймақтардағы CO2 жоғары деңгейлері мұрын бітелуі, тамақ пен көздің тітіркенуі, бас ауруы және ұйқысыздық сияқты белгілерді тудыруы мүмкін.

Фин ғалымдары табиғатта көмірқышқыл газының деңгейі 0,035-0,04% болса, бөлмелерде бұл деңгейге жақын болуы керек деген аксиома негізінде бұл мәселені шешудің жолын тапты. Олар ойлап тапқан құрылғы үйдегі ауадағы артық көмірқышқыл газын жояды. Бұл принцип көмірқышқыл газын арнайы затпен сіңіруге (сіңуіне) негізделген.

Парниктік әсердегі рөлі

Жер атмосферасындағы парниктік әсердің негізгі көзі су буы болып табылады. Атмосферада парниктік газдар болмаған кезде және күн тұрақтысының мәні 1368-ге тең. Вт ⁄ м 2, орташа бет температурасы -19,5 °C болуы керек. Шын мәнінде, жер бетінің орташа температурасы +14 ° C, яғни парниктік әсер 34 ° C жоғарылауына әкеледі. Ауадағы салыстырмалы түрде төмен концентрациясы бар CO 2 жер атмосферасының маңызды құрамдас бөлігі болып табылады, өйткені ол әртүрлі толқын ұзындығында инфрақызыл сәулеленуді жұтады және қайта шығарады, соның ішінде толқын ұзындығы 4,26 мкм (діріл режимі - молекуланың асимметриялық созылуына байланысты) және 14,99 мкм (молекуланың иілу тербелісі). Бұл процесс осы толқын ұзындықтарында Жерден ғарышқа радиацияны жояды немесе азайтады, нәтижесінде парниктік әсер пайда болады.

Көмірқышқыл газының инфрақызыл қасиеттерінен басқа, оның ауадан ауырлығы маңызды. Өйткені ауаның орташа салыстырмалы молярлық массасы 28,98 г/моль, ал CO 2 молярлық массасы 44,01 г/моль болса, онда көмірқышқыл газының үлес салмағының жоғарылауы ауа тығыздығының жоғарылауына және сәйкесінше биіктікке байланысты оның қысым профилінің өзгеруіне әкеледі. Парниктік әсердің физикалық табиғатына байланысты атмосфераның қасиеттерінің мұндай өзгеруі жер бетінің орташа температурасының жоғарылауына әкеледі. Атмосферадағы осы газдың үлесінің ұлғаюымен оның молярлық массасы тығыздық пен қысымның жоғарылауына әкелетіндіктен, сол температурада СО 2 концентрациясының жоғарылауы ылғал сыйымдылығының артуына әкеледі. ауаға және атмосферадағы судың көп болуына байланысты парниктік әсердің артуына. Салыстырмалы ылғалдылықтың бірдей деңгейіне жету үшін ауадағы су үлесін ұлғайту - судың төмен молярлық массасына байланысты (18 г / моль) - ауаның тығыздығын төмендетеді, бұл болуымен туындаған тығыздықтың жоғарылауын өтейді. атмосферадағы көмірқышқыл газының жоғарылауы.

Бұл факторлардың үйлесімі, әдетте, шоғырланудың өнеркәсіпке дейінгі деңгейден жоғарылауына әкеледі 280 бет/минқосымша шығарындыларға эквивалентті заманауи 392 промиллеге дейін 1,8 Втпланета бетінің әрбір шаршы метрі үшін. Көмірқышқыл газын парниктік газ ретінде басқа газдардан ерекшелендіретін нәрсе оның климатқа ұзақ мерзімді әсері болып табылады, ол шығарындылар тоқтағаннан кейін мың жылға дейін тұрақты болып қалады. Метан және азот оксиді сияқты басқа парниктік газдар атмосферада ұзақ уақыт бойы бос қалмайды.

Суық тиюдегі рөл

Жаһандық жылыну теориясы көмірқышқыл газының бір кездері бірнеше есе жоғары болғанын түсіндіре алмайды (әсіресе оттегі пайда болғанға дейін), бірақ өмір пайда болды және гүлденді, Венера сценарийі орындалмады. Бұл теріс кері байланыстың болуын болжайды. Мұндай «салқындату» әсері күн радиациясын көрсететін және қазіргі кездегіден де жоғары көмірқышқыл газымен пайда болатын бұлттар болуы мүмкін. Жылыту және салқындату екі құбылыс, осылайша, Жердегі өмір сүру жағдайларын тұрақтандыру механизмдері болып табылады.

Көмірқышқыл газының көздері

Атмосферадағы көмірқышқыл газының табиғи көздеріне жанартау атқылауы, ауадағы органикалық заттардың жануы, жануарлар дүниесі өкілдерінің тыныс алуы (аэробты организмдер) жатады. Көмірқышқыл газы ашыту процесі, жасушалық тыныс алу және ауадағы органикалық қалдықтардың ыдырауы нәтижесінде кейбір микроорганизмдермен де түзіледі. Атмосфераға СО 2 шығарындыларының антропогендік көздеріне мыналар жатады: жылу өндіру, электр энергиясын өндіру, адамдар мен жүктерді тасымалдау үшін қазбалы және қазбалы емес энергетикалық ресурстарды жағу. Өнеркәсіптік қызметтің кейбір түрлері цемент өндіру және оларды алауда жағу арқылы ілеспе мұнай газдарын кәдеге жарату сияқты айтарлықтай СО 2 шығарындыларына әкеледі.

Табиғи көздер

РФ 1998 деректеріне сәйкес CO2 эмиссиясының көздерінің көпшілігі табиғи болып табылады. Өлі ағаштар мен шөптер сияқты шіріген органикалық заттар жыл сайын 220 миллиард тонна көмірқышқыл газын бөледі; Жер мұхиты 330 миллиард тонна көмірқышқыл газын бөледі. Атмосферадағы жану процесінің өзінен, соның ішінде табиғи себептермен және орманды жағу кезінде - орманды кесу салдарынан болатын өрттер антропогендік әсермен салыстырылатын шығарындыларға әкеледі. Мысалы, 1997 жылғы Индонезиядағы орман және шымтезек өрттері кезінде (ағылшын)орысҚазба отындарын жағу нәтижесінде пайда болатын орташа жылдық CO 2 шығарындыларының 13-40% бөлінді. Жанартаулық белсенділік жас жердегі көмірқышқыл газының негізгі көзі болды; қазіргі геологиялық кезеңде жанартаулық шығарындылар жылына шамамен 130–230 миллион тоннаны немесе антропогендік шығарындылардың 1% -нан азын құрайды.

Қалыпты жағдайда бұл табиғи көздер атмосферадан көмірқышқыл газын кетіретін физикалық және биологиялық процестермен тепе-теңдікте болады - CO 2 бір бөлігі теңіз суында ериді, ал кейбіреулері ауадан фотосинтез арқылы жойылады. Бұл процесс әдетте жылына 5,5⋅10 11 тонна көмірқышқыл газын сіңіретіндіктен және оның жер атмосферасындағы жалпы массасы 3,03 ⋅ 10 12 тонна болғандықтан, орта есеппен барлық атмосфералық СО 2 көміртегі айналымына әр алты рет қатысады. Антропогендік шығарындылардың болуына байланысты биосфераның СО 2 сіңіруі 2000-шы жылдардың ортасында оның шығарындыларынан ≈17 млрд тоннаға асып кетті, ал оның сіңіру жылдамдығы атмосфералық концентрацияның жоғарылауымен қатар тұрақты өсу тенденциясына ие.

Антропогендік шығарындылар

Көмір, мұнай және табиғи газ сияқты қазбалы отындардың жануы антропогендік CO 2 шығарындыларының негізгі себебі болып табылады. Орманды кесу – екінші себеп. 2008 жылы қазбалы отындарды жағу атмосфераға 8,67 миллиард тонна көміртегі (31,8 миллиард тонна СО2) шығарды, бұл 1990 жылғы 6,14 миллиард тонна көміртегі шығарындыларынан жоғары. Жерді пайдалану үшін ормандарды кесу атмосфералық көмірқышқыл газының 2008 жылы 1,2 миллиард тонна көмір жағуға тең (1990 жылы 1,64 миллиард тонна) өсуіне әкелді. 18 жыл ішінде жинақталған өсім жылдық табиғи CO 2 циклінің 3% құрайды, бұл жүйені теңгерімнен шығаруға және СО 2 деңгейінің тез көтерілуіне себепші болады. Нәтижесінде көмірқышқыл газы атмосферада бірте-бірте жинақталады және 2009 жылы оның концентрациясы өнеркәсіпке дейінгі деңгейден 39% жоғары болды.

Осылайша, (2011 жылғы жағдай бойынша) жалпы антропогендік СО2 шығарындылары оның табиғи жылдық циклінің 8%-дан аспайтындығына қарамастан, концентрациялардың өсуі антропогендік шығарындылар деңгейіне ғана емес, сонымен қатар атмосфераға шығарындылардың тұрақты өсуіне байланысты байқалады. уақыт бойынша шығарындылар деңгейі.

Температураның өзгеруі және көміртегі айналымы

Атмосферадағы СО 2 құрамын арттыратын басқа факторларға 20 ғасырдағы орташа температураның жоғарылауы жатады, бұл органикалық қалдықтардың ыдырауының жеделдеуінде және мұхиттардың жылынуына байланысты жалпы ауаның азаюында көрінуі керек еді. суда еріген көмірқышқыл газының мөлшері. Температураның жоғарылауы осы кезеңде және 19 ғасырдағы ерекше жоғары күн белсенділігіне байланысты болды (мысалы, 1859 жылғы Каррингтон оқиғасын қараңыз).

Вулканизмнің әсері

Атмосферадағы көмірқышқыл газының ағымдағы концентрациясы

Қазіргі уақытта көмірқышқыл газының концентрациясы тұрақты өсуді сақтап қалды, 2009 жылы жер атмосферасындағы СО 2 орташа концентрациясы 0,0387% немесе 387 ppm құрады, 2016 жылғы қыркүйекте ол 400 промилледен асты.

Жыл сайынғы 2,20±0,01 промилле өсумен қатар, Солтүстік жарты шарда вегетациялық кезеңнің дамуын қадағалайтын, жыл бойына амплитудасы 3-9 ppm болатын концентрацияның мерзімдік өзгерістері байқалады. Барлық негізгі континенттер планетаның солтүстік бөлігінде орналасқандықтан, СО 2 концентрациясының жылдық циклінде Солтүстік жарты шар өсімдіктерінің әсері басым болады. Деңгей максимумға мамырда және минимумға қазан айында жетеді, бұл кезде фотосинтезді жүзеге асыратын биомасса мөлшері ең көп болады.

2016 жылдың көктемінде австралиялық ғалымдар Тасмания аралының маңындағы атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясы минутына 400 промиллеге жеткенін анықтады.

2019 жылдың 11 мамырында атмосферадағы CO 2 концентрациясы бойынша жаңа рекорд тіркелді: 415,28 промилле (немесе ауадағы көмірқышқыл газының 0,041528%).

Бұрынғы концентрацияның өзгеруі

Тікелей өлшеулер басталғанға дейінгі уақыт кезеңінде атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясын өлшеудің ең сенімді жолы Антарктида мен Гренландияның континенттік мұздықтарындағы мұз өзектерінде қоршалған ауа көпіршіктеріндегі оның мөлшерін анықтау болып табылады. Бұл мақсаттар үшін ең көп қолданылатындар антарктикалық ядролар болып табылады, оларға сәйкес атмосфералық CO 2 деңгейі шегінде қалды. 260-284 бет/мин 19 ғасырдың ортасында өнеркәсіптік революция басталғанға дейін және осы уақытқа дейін 10 мың жыл бойы. Қазба жапырақтарына негізделген кейбір зерттеулер осы кезеңде (~300 ppm) CO2 деңгейлерінің әлдеқайда үлкен өзгерістерін көрсетеді, бірақ олар сынға ұшырады. Сондай-ақ, Гренландияда алынған өзектер Антарктидада алынған нәтижелермен салыстырғанда көмірқышқыл газының концентрациясының өзгеру дәрежесін көрсетеді. Бірақ сонымен бірге Гренландия өзектерін зерттеушілер мұндағы көп өзгергіштік кальций карбонатының жергілікті жауын-шашынына байланысты деп болжайды. Гренландиядан алынған мұз үлгілеріндегі шаңның төмен деңгейі жағдайында голоцен кезіндегі CO 2 деңгейі туралы деректер Антарктида деректерімен жақсы сәйкес келеді.

Мұзды зерттеуге негізделген CO 2 деңгейін өлшеудің ең ұзақ кезеңі мұз дәуірі 800 мың жылға жететін Шығыс Антарктидада мүмкін және мұз дәуірінде көмірқышқыл газының концентрациясы 180-210 промилле/мин аралығында өзгеріп, 280-210-ға дейін өскенін көрсетеді. Жылы кезеңдерде 300 бет/мин.

Ұзақ уақыт кезеңдерінде атмосфералық СО 2 геохимиялық процестердің тепе-теңдігін, соның ішінде шөгінділердегі органикалық материалдың мөлшерін, силикат жыныстарының үгілуін және зерттелетін кезеңдегі вулканизмді анықтау арқылы анықталады. Он миллиондаған жылдар бойы көміртегі цикліндегі кез келген теңгерімсіздік CO 2 концентрациясының кейіннен төмендеуіне әкелді. Бұл процестердің жылдамдығы өте баяу болғандықтан, көмірқышқыл газының шығарындыларын келесі жүздеген жылдардағы көмірқышқыл газы деңгейлерінің кейінгі өзгерістерімен корреляциялау қиынға соғады.

Көмірқышқыл газының бұрынғы концентрациясын зерттеу үшін әртүрлі жанама әдістер де қолданылады. (ағылшын)орыстанысу әдістері. Оларға теңіз шөгінді жыныстарының кейбір түрлеріндегі бор мен көміртегі изотоптарының қатынасын және қазбалы өсімдіктердің жапырақтарындағы устьицалардың санын анықтау жатады. Бұл өлшемдер мұздың өзегі деректеріне қарағанда дәл емес болса да, олар 150-200 миллион жыл бұрын және 400-600 миллион жыл бұрын 3000 ppm (0,3%) болған CO 2 өте жоғары тарихи концентрацияларын анықтауға мүмкіндік береді. 0,6%).

Атмосфералық СО 2 деңгейінің төмендеуі пермь дәуірінің басында тоқтады, бірақ шамамен 60 миллион жыл бұрын жалғасты. Эоцен мен олигоценнің тоғысында (34 млн жыл бұрын – Антарктиданың қазіргі мұз қабатының қалыптаса бастауы) СО 2 мөлшері 760 промилле болды. Геохимиялық мәліметтерге сүйене отырып, атмосферадағы көмірқышқыл газының деңгейі 20 млн жыл бұрын өнеркәсіпке дейінгі деңгейге жетіп, 300 ppm құрайтыны анықталды.

Мұхит концентрацияларымен байланысы

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ⟷ Ca 2 + + 2 HCO 3 − (\displaystyle (\ce (CaCO3 + CO2 + H2O)<->Ca^(2+)\ +\ 2HCO3-))).

Мұндай реакциялар атмосферадағы CO 2 концентрациясының ауытқуын тегістейді. Реакцияның оң жағында қышқыл болғандықтан, сол жаққа СО 2 қосылса, төмендейді, яғни мұхиттың қышқылдануын тудырады. Көмірқышқыл газы мен карбонатты емес жыныстар арасындағы басқа реакциялар да көмір қышқылы мен оның иондарын түзеді.

Бұл процесс қайтымды, нәтижесінде әктас және басқа да карбонатты жыныстар түзіліп, бикарбонаттардың жартысы СО 2 түрінде бөлінеді. Жүздеген миллион жылдар бойы бұл процесс жердің прото-атмосферасынан бастапқы көмірқышқыл газының көп бөлігін карбонатты жыныстардың секвестріне әкелді. Сайып келгенде, антропогендік шығарындылар нәтижесінде пайда болатын СО 2 көпшілігі мұхитта ерітіледі, бірақ бұл процестің болашақта болатын жылдамдығы белгісіз болып қалады.

Атмосферадағы СО 2 концентрациясының өсімдік өнімділігіне әсері (фотосинтез)

СО 2 фиксациясы әдісі бойынша өсімдіктердің басым көпшілігі фотосинтез С3 және С4 түрлеріне жатады. Белгілі өсімдік түрлерінің көпшілігі С3 тобына жатады (жердегі өсімдік биомассасының 95%-ға жуығы С3 өсімдіктері). С4 тобына кейбір шөптесін өсімдіктер, соның ішінде маңызды ауыл шаруашылығы дақылдары: жүгері, қант қамысы және тары кіреді.

С4 көміртегін бекіту механизмі атмосферадағы CO 2 концентрациясы төмен жағдайларға бейімделу ретінде дамыды. Өсімдіктердің барлық түрлерінде дерлік ауадағы СО 2 концентрациясының жоғарылауы фотосинтездің күшеюіне және өсудің жеделдетілуіне әкеледі.

C3 өсімдіктерінде СО 2 концентрациясы 1000 ppm-ден асатын кезде қисық үстіртке айнала бастайды.

Алайда, C4 өсімдіктерінде фотосинтез жылдамдығының артуы СО 2 концентрациясы 400 ppm кезінде тоқтайды. Сондықтан оның қазіргі концентрациясы, қазіргі уақытта миллионға 400 молекуладан (ppm) астам C4 өсімдіктерінде фотосинтез үшін оптимумға жетті, бірақ әлі де C3 өсімдіктері үшін оңтайлыдан өте алыс.

Тәжірибелік мәліметтерге сәйкес, қазіргі СО 2 концентрациясын екі есе арттыру (орта есеппен) С3 өсімдіктерінде биомассаның өсуін 41%-ға, ал С4 өсімдіктерінде 22%-ға тездетеді.

Атмосфералық ауаға 300 ppm CO 2 қосу өнімділіктің С3 өсімдіктерінде 49%-ға және С4 өсімдіктерінде 20%-ға, жеміс ағаштары мен бақша дақылдарында 24%-ға, бұршақ дақылдарында 44%-ға, тамыржемістілерде 48%-ға артуына әкеледі. %, көкөніс – 37%.

1971 жылдан 1990 жылға дейін СО 2 концентрациясының жоғарылауы аясында

да қараңыз

Ескертпелер

1. Mauna Loa CO2 орташа айлық деректері(ағылшынша). Жер жүйесін зерттеу зертханасы. 2018 жылдың 16 мамырында алынды.
2. (ағылшынша) Петти, Г.В.: Атмосфералық радиацияның бірінші курсы, 229-251 беттер, Sundog Publishing, 2004 ж
3. http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter7.pdf IPCC Төртінші бағалау есебі, I жұмыс тобының есебі «Физика ғылымының негіздері», 7.3.1.2-бөлім (б. 514-515)
4. www.un.org: Климаттың өзгеруі.
5. (ағылшын) Терең мұз климаттың ұзақ тарихын айтады, BBC News(2006 жылғы 4 қыркүйек). 2010 жылдың 28 сәуірінде алынды.
6. (Қазақша) Climate Change 2001: The Scientific Basis 2007 жылы 27 сәуірде Wayback машинасында мұрағатталған
7. Подрезов А.О., Аламанов С.Қ.; Лелевкин В.М., Подрезов О.А., Балбакова Ф. Орталық Азиядағы климаттың өзгеруі және су мәселесі. Жаратылыстану-гуманитарлық ғылымдар студенттеріне арналған оқу курсы. Мәскеу – Бішкек, 2006 ж (белгісіз) (қолжетімсіз сілтеме) 18. Тексерілді 16 маусым 2012. Мұрағатталған 12 шілде 2012 ж.
8. Планетарлық энергия балансын және температураны есептеу | UCAR ғылыми білім беру орталығы (белгісіз) . scied.ucar.edu. 2019 жылдың 29 маусымында алынды.
9. ЖЫЛЫЛЫҚ ӘСЕРІНІҢ ТАБИҒЫ 2009 жылы 1 мамырда Wayback машинасында мұрағатталған, Ресей ғылым академиясының геоинформатика мәселелері жөніндегі Біріккен ғылыми кеңесі
10. (ағылшынша) Ауаның тығыздығы мен тығыздығы биіктігін есептеуге кіріспе, 1998 - 2012 Ричард Шелквист
11. Абсолютті және салыстырмалы ылғалдылық
12. (Қазақша) Humidity 101 Мұрағатталған 16 сәуір, 2013 ж. , Дүниежүзілік суды құтқару қоры
13. Климаттың өзгеруі, көміртегі саудасы және биоәртүрлілік, Дүниежүзілік банк тобы: Хабиба Гитай
14. (Қазақша) Көмірқышқыл газының шығарындыларына байланысты қайтымсыз климаттық өзгерістер - PNAS
15. (Қазақша) 2010 жылғы ғаламдық климат туралы ДМҰ мәлімдемесі 2011 жылғы 11 мамырда Wayback машинасында мұрағатталған
16. (Қазақша) Топтама, бұл жаһандық жылыну, ДЖУДАХ КОХИН, 25.12.2010 ж
17. (Қазақша) Жердің энергетикалық бюджетіне онжылдық бұлт өзгерістерінің әсері
18. (Қазақша) Индонезиядағы орман өрттері жаһандық жылынуды жеделдетті
19. (Қазақша) Шымтезектердің жаппай күйіп кетуі климаттың өзгеруін жеделдетуде - 06 қараша 2004 ж. - Жаңа ғалым
20. (ағылшын) Герлах, Т.М., 1992, Вулкандардың қазіргі CO 2 шығарындылары: Eos, Transactions, American Geophysical Union, Vol. 72, №. 23, 4 маусым 1991 ж. 249 және 254–255
21. (ағылшынша) АҚШ Геологиялық қызмет, «Вулкандық газдар және олардың әсері», volcanoes.usgs.gov
22. Килинг және т.б., 1995 ж
23. (ағылш.) Реферат, Экономикалық белсенділіктің, көміртегі қарқындылығының және табиғи раковиналардың тиімділігінің атмосфералық СО2 өсуін жеделдетуге қосқан үлесі.
24. (ағылшын)

8/10 бет

Көмірқышқыл газының жер атмосферасындағы рөлі.

Соңғы уақытта ауадағы көмірқышқыл газының концентрациясының жоғарылауы байқалады, бұл Жер климатының өзгеруіне әкеледі.

Атмосферадағы көміртегі (С) негізінен көмірқышқыл газы (СО 2) түрінде және аз мөлшерде метан (CH 4), көміртек оксиді және басқа көмірсутектер түрінде болады.

Жер атмосферасының газдары үшін «газдың өмір сүру ұзақтығы» түсінігі қолданылады. Бұл газ толығымен жаңартылатын уақыт, яғни. атмосфераға оның құрамындағы газдың бірдей мөлшері түсетін уақыт. Демек, көмірқышқыл газы үшін бұл уақыт 3-5 жыл, метан үшін – 10-14 жыл. CO бірнеше ай бойы СО 2-ге дейін тотығады.

Биосферада көміртектің маңызы өте жоғары, өйткені ол барлық тірі организмдердің бөлігі болып табылады. Тірі ағзалардың ішінде көміртегі тотықсызданған күйде, ал биосферадан тыс – тотыққан күйде болады. Осылайша, тіршілік циклінің химиялық алмасуы қалыптасады: CO 2 ↔ тірі зат.

Жер атмосферасындағы көміртегінің көздері.

Бастапқы көмірқышқыл газының көзі жанартаулар болып табылады, олардың атқылауы атмосфераға көп мөлшерде газдар шығарады. Бұл көмірқышқыл газының бір бөлігі әртүрлі метаморфтық аймақтардағы ежелгі әктастардың термиялық ыдырауы кезінде пайда болады.

Көміртек жер атмосферасына органикалық қалдықтардың анаэробты ыдырауы нәтижесінде метан түрінде де түседі. Метан оттегінің әсерінен көмірқышқыл газына дейін тез тотығады. Атмосфераға метанның негізгі жеткізушілері тропикалық ормандар мен батпақтар.

Биосферада СО 2 миграциясы.

CO 2 миграциясы екі жолмен жүреді:

— Бірінші әдісте СО 2 фотосинтез кезінде Жер атмосферасынан жұтылады және органикалық заттардың түзілуіне қатысады, кейіннен жер қыртысында минералдар: шымтезек, мұнай, сланец түрінде көміледі.

— Екінші әдісте көміртек гидросферада карбонаттардың түзілуіне қатысады. CO 2 H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2-ге айналады. Содан кейін кальцийдің қатысуымен (азырақ магний және темір) карбонаттар биогендік және абиогендік жолдар арқылы тұндырылады. Әктас пен доломиттің қалың қабаттары пайда болады. Айтуынша, А.Б. Ронов, биосфера тарихында органикалық көміртектің (Corg) карбонатты көміртегінің (Ccarb) қатынасы 1:4 болды.

Көміртегінің геохимиялық айналымы.

Көмірқышқыл газын атмосферадан шығару.

Көмірқышқыл газын жасыл өсімдіктер фотосинтез процесі арқылы Жер атмосферасынан алады, ол энергияны пайдаланатын хлорофилл пигменті арқылы жүзеге асады. күн радиациясы. Өсімдіктер атмосферадағы көмірқышқыл газын көмірсулар мен оттегіге айналдырады. Көмірсулар өсімдіктерде органикалық қосылыстардың түзілуіне қатысады, ал оттегі қайтадан атмосфераға шығады.

Көмірқышқыл газымен байланысуы.

Оның жалпы массасының өте аз бөлігі белсенді көміртегі айналымына қатысады. Көмір қышқылының үлкен мөлшері қазбалы әктас және басқа жыныстар түрінде сақталған. Жер атмосферасындағы көмірқышқыл газы мен мұхит суының арасында өз кезегінде қозғалмалы тепе-теңдік орнайды.

Өсімдік организмдері (әсіресе төменгі микроорганизмдер және теңіз фитопланктондары) жоғары көбею жылдамдығына байланысты органикалық масса түрінде жылына шамамен 1,5-10 11 тонна көміртек шығарады, бұл 5,86-10 20 Дж (1,4-10 20 кал.) сәйкес келеді. ) энергия.

Өсімдіктерді жануарлар ішінара жейді, олар өлген кезде органикалық заттар сапропель, қарашірік, шымтезек түрінде шөгеді, бұл өз кезегінде көптеген басқа каустобиолиттерді - көмір, мұнай, жанғыш газдарды тудырады.

Органикалық заттардың ыдырауы мен олардың минералдану процестерінде бактериялар (мысалы, шіріткіштер), сондай-ақ көптеген саңырауқұлақтар (мысалы, зеңдер) үлкен рөл атқарады.

Көміртектің негізгі қоры жердің шөгінді жыныстарында байланысқан күйде (негізінен карбонаттар құрамында), едәуір бөлігі мұхит суларында еріген, ал салыстырмалы түрде аз бөлігі ауада болады.

Жердің литосферадағы, гидросферасындағы және атмосферасындағы көміртегі мөлшерінің арақатынасы жаңартылған есептеулер бойынша 28570:57:1 құрайды.

Көмірқышқыл газы Жер атмосферасына қалай түседі?

Көмірқышқыл газы жер атмосферасына бөлінеді:

- тірі ағзалардың тыныс алуы және олардың мәйіттерінің ыдырауы, карбонаттардың ыдырауы, ашыту, шіру және жану процестерінде;

- жасыл өсімдіктер, күндіз фотосинтез процесінде атмосферадан көмірқышқыл газын сіңіріп, оның бір бөлігін түнде қайтарады;

- газдары негізінен көмірқышқыл газы мен су буынан тұратын жанартаулардың қызметі нәтижесінде. Қазіргі вулканизм жылына орта есеппен 2 10 8 тонна СО 2 бөлінуіне әкеледі, бұл антропогендік 1%-дан аз. шығарындылар (адам әрекетінің нәтижесінде шығарылатын);

- соңғы жылдары көміртегі айналымында ерекше орын алған адамның өндірістік қызметінің нәтижесінде. Қазба отындарын жаппай жағу атмосферадағы көміртегі мөлшерінің ұлғаюына әкеледі, өйткені адамзат өндіретін көмірқышқыл газының тек 57% өсімдіктер өңдеп, гидросфераға сіңіреді. Ормандарды жаппай кесу де ауадағы көмірқышқыл газының концентрациясының артуына алып келеді.

Бұл мақала болды» Жер атмосферасындағы көмірқышқыл газы. «. Әрі қарай оқыңыз: « Жер атмосферасындағы аргон атмосферада 1% құрайды.«