Экологи проследили за загрязнением атмосферы по перьям птиц

Carl Fuldner and Shane DuBay, The University of Chicago and The Field Museum

Экологи предложили отслеживать загрязнение атмосферы черным углеродом, основным компонентом сажи, по изменению цвета птичьих перьев. Взвешенные в воздухе частицы оседают на теле животных, в результате чего их светлые перья темнеют. Метод помог выяснить, что современные ученые, вероятно, недооценивают масштаб загрязнения в США в первой половине 20 века. Кроме того, полученные данные позволят уточнить климатические модели. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

По данным ВОЗ, около 3 миллиардов человек сегодня используют открытый огонь или простые печи для приготовления еды и отопления домов. В них сжигается биомасса (дрова, животный кизяк и отходы земледелия) и уголь. При неполном горении топлива образуется сажа, основным компонентом которой является черный углерод. Она не только представляет опасность для здоровья людей, попадая в дыхательные пути, но и вносит вклад в изменение климата человеком. В частности, из-за взвешенных в воздухе частиц с 1960 по 1990-е годы наблюдалось глобальное затмение — постепенное уменьшение количества солнечного света, достигающего поверхности Земли. Черный углерод в атмосфере поглощает солнечное излучение, одновременно нагревая воздух вокруг себя и препятствуя попаданию тепла на поверхность. Кроме того, темные частицы, попадая на снег и лед, снижают их отражающую способность, в результате чего они нагреваются сильнее. 

Чтобы построить правильные климатические модели, необходимо знать, как менялось количество содержащегося в воздухе черного углерода. Однако до середины прошлого века сбор сведений об атмосферных выбросах в США был несистематическим — в 50-е годы исследователи стали брать пробы гренландских ледяных кернов. Авторы новой работы предложили иной метод анализа изменений количества черного углерода в воздухе — исследование перьев птиц.

Побочные продукты сгорания топлива оседают на птичьих перьях. Так как многие птицы линяют раз в год, это позволяет следить за изменениями, происходившими в короткий промежуток времени. Экологи изучили образцы перьев, собранные с более чем тысячи особей, обитавших с 1880 по 2015 год в ржавом поясе, в состав которого входят штаты Пенсильвания, Огайо, Индиана, Мичиган, Иллинойс и Висконсин. Авторы работы измеряли отражательную способность перьев на грудках птиц, а также изучали их с помощью сканирующего электронного микроскопа.

С 1880 по 1910 год исследователи не обнаружили заметной связи между отложениями черного углерода на перьях птиц и потреблением угля в стране. Содержание в воздухе частиц черного углерода было примерно одинаково высоким, в то время как количество расходуемого угля быстро росло. С 1910 года по 1960 год перья птиц стали постепенно становиться светлее, а использование угля стало постепенно уменьшаться. Резкий спад обоих показателей наблюдался во время Великой депрессии, а всплеск — во Вторую мировую войну. После 60-го года, несмотря на возросшее потребление угля в США, количество черного углерода на птичьих перьях снизилось, что отражает современные экологические тренды, считают авторы работы.

Также исследователи заметили, что модели, описывающие изменения количества черного углерода и сажи в атмосфере, могут быть неточными. В частности, они могут занижать оценки количества частиц, поступавших в воздух вначале прошлого века. Новый метод, по словам ученых, поможет уточнить экологические и климатические модели. 

Недавно ученые сообщили о другом открытии: массивное углеобразование на нашей планете 300 миллионов лет привело к уменьшению содержания углекислого газа в атмосфере. Это, вероятно, могло вызвать глобальное обледенение Земли, что говорит в пользу гипотезы «Земли-снежка».

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.