Экологам не удалось связать рост населения пригородов с увеличением выбросов парниковых газов
Американские экологи оценили, как разрастание пригородов Солт-Лейк-Сити за последние 15 лет повлияло на изменение содержания углекислого газа в воздухе над ними. Рост числа жителей в уже существующих городских районах почти не увеличивает выбросы парниковых газов, однако при урбанизации новых территорий в пригородах выбросы растут, хотя и неравномерно, выяснили авторы статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Сейчас более 70 процентов всех антропогенных выбросов углекислого газа приходится на города и пригородные зоны. Однако количественной информации о том, как именно внутри городов, пригородов и городских агломераций распределяются выбросы, очень мало. Качественные оценки предполагают, что объем производимых парниковых газов можно понизить, если все источники выбросов сосредоточить в одном месте, то есть сконцентрировать население в крупных городах, не давая пригородам разрастаться. Тем не менее, из-за недостаточного количества достаточно точных данных до настоящего времени не удавалось оценить, каким образом на самом деле разрастание городских пригородов и увеличение их населения влияет на изменение концентрации парниковых газов в атмосфере.
Американские экологи под руководством Логана Митчелла (Logan E. Mitchell) из Университета Юты сделали попытку количественного анализа корреляции между ростом пригородов и увеличением выбросов углекислого газа на примере долины Солт-Лейк в штате Юта. В центре долины располагается Солт-Лейк-Сити — город, который в 2002 году принимал Зимние олимпийские игры. После этого началась активная урбанизация долины, в результате которой пригороды сильно разрослись, и сейчас население округа уже превосходит 1,1 миллиона человек, хотя в 2002 году — было меньше 900 тысяч.
Всего в долине находится пять высокоточных датчиков углекислого газа, первый из которых был установлен еще в 2002 году, а остальные появились несколькими годами позже. По словам авторов исследования, несмотря на то, что сейчас подобные сенсоры уже установлены во многих городах, для длительных промежутков времени (хотя бы за последние десять лет) подобные данные записаны лишь для нескольких городов в мире.
По полученным данным, для содержания углекислого газа характерны выраженные сезонные и суточные вариации, однако после вычитания фонового сигнала (который был получен с использованием датчика, установленного на горном хребте Уосатч к юго-востоку от долины), ученым удалось проследить и за тенденциями на более длительных временных интервалах.
По словам экологов, за последние 15 лет никаких глобальных изменений в атмосферных и биосферных процессах в регионе не произошло, поэтому все изменения связаны с глобальными климатическими процессами на Земле и с урбанизацией долины. Анализ полученных данных после вычитания фонового сигнала показал, что расширение городской зоны привело к некоторому увеличению концентрации углекислого газа, однако этот увеличение происходило очень неравномерно, и провести однозначной корреляции между ростом населения в том или ином районе и ростом концентрации CO2 в атмосфере нельзя.
Авторы работы отмечают, что показательным примером могут служить показания одного из датчиков, который изначально был установлен в незаселенной части долины. Сейчас же там находится городской округ с 13 тысячами жителей, но оказалось, что объем выбросов за эти более десяти лет увеличился незначительно. При этом в некоторых районах даже с меньшим приростом населения произошел значительно более существенный рост.
Одна из причин отсутствия прямой линейной связи между ростом населения у увеличением концентрации CO2 — неоднородное распределение производства. Другая причина заключается в том, что заселение уже существующих жилых районов пригородов приводит к значительно меньшим изменениям, чем освоение новых, еще не заселенных районов. По словам ученых, чтобы точнее исследовать связь процессов урбанизации с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере, необходима сеть из большего числа точных датчиков, расположенных по всей площади исследуемой области.
Отметим, что иногда однозначно связать жизнедеятельность города с увеличением концентрации парниковых газов в воздухе над ним нельзя. Это связано с тем, что, если учесть процессы производства продуктов и товаров для города, а также их транспортировку, то углеродный след города можно расширить далеко за пределы самого населенного пункта.
Александр Дубов
Вокруг нор этих хищников растения выше и гуще
Канадские ученые подтвердили, что песцы являются экосистемными инженерами. Анализ спутниковых снимков показал, что вокруг нор этих хищников формируются участки с повышенной продуктивностью растений. Они возникают за счет того, что песцы удобряют и разрыхляют почву. Как отмечается в статье для журнала Ecosystems, о существовании песцовых садов известно уже давно — однако с помощью снимков из космоса удалось развеять последние сомнения в том, что они реальны. Некоторые животные оказывают значительное влияние на окружающую среду вокруг себя. Например, крупные травоядные поддерживают существование равнин, не давая им зарастать деревьями и кустарниками, бобры строят запруды, а австралийские вараны роют норы, в которых селятся десятки видов позвоночных. Таких животных называют экосистемными инженерами. Песцы (Vulpes lagopus) тоже относятся к их числу. Зоологи давно заметили, что вокруг нор этих хищников растительность гуще и выше, чем в остальной тундре. Такие участки называют песцовыми садами. Они возникают благодаря тому, что песцы обогащают почву вокруг своих убежищ питательными веществами из мочи, помета и остатков пищи и разрыхляют ее во время рытья нор. В результате здесь формируются особенно благоприятные условия для роста растений. При этом убежища песцов нередко используются многими поколениями этих животных на протяжении сотен лет, что усиливает их влияние на экосистему. Команда специалистов под руководством Шона Джонсона-Байса (Sean M. Johnson-Bice) из Университета Манитобы решила подробнее изучить песцовые сады с помощью изображений со спутниковых снимков. В частности, исследователи хотели проверить, действительно ли песцы повышают продуктивность растений или просто селятся на участках, где она уже высока. Авторы сосредоточили внимание на территории площадью 1200 квадратных километров в канадском национальном парке Вапуск, которая находится на западном берегу Гудзонова залива. Здесь расположены 84 норы песцов. Проанализировав спутниковые снимки региона, Джонсон-Байс и его соавторы пришли к выводу, что песцы предпочитают рыть норы в лишенной растительности или покрытой травянистой растительностью местности на возвышенностях у побережья. А вот заболоченных участков они избегают. На следующем этапе исследователи сравнили продуктивность растительности в 84 песцовых садах; на 84 идеально подходящих для песцов, но не заселенных ими участках тундры (далее — референсных); а также на 84 случайных участках тундры. Для этого они рассчитали вегетационный индекс данных участков по снимкам, сделанным в течение вегетационного периода с середины июня по конец сентября 2019-2021 годов. В результате выяснилось, что максимальная продуктивность растительности вокруг песцовых нор достоверно выше, чем на референсных участках, которые хорошо подходят этим хищникам, но не заселены ими. Интересно, что на случайных участках тундры максимальная продуктивность также оказалась выше, чем на референсных. Авторы объясняют данную закономерность тем, что песцы выбирают для жилищ низкопродуктивные территории. Продуктивность в песцовых садах была выше, чем на референсных участках, на протяжении почти всего вегетационного сезона. Хотя участки вокруг нор песцов не становились зелеными раньше и не оставались зелеными дольше, чем референсные участки, весной растительность здесь, судя по всему, развивалась с более высокой скоростью. Авторы также подтвердили, что продуктивность растений в пределах 20 метров от песцовых нор выше средней продуктивности растений в пределах 250 метров от них. На референсных и случайных участках эта закономерность не наблюдалась. При этом связи между продуктивностью растительности вокруг логова и репродуктивным успехом живущих в нем песцов в 2011-2021 году выявить не удалось. Результаты исследования демонстрируют, что песцы не селятся на участках с пышной растительностью, а повышают продуктивность растительности вокруг своих нор. Таким образом, их можно с уверенностью называть экосистемными инженерами. Поскольку эти хищники поколениями используют одни и те же норы, эффект от их деятельности накапливается с годами. Благодаря этому высокопродуктивные участки вокруг песцовых нор сохраняются независимо от того, насколько высок репродуктивный успех их хозяев в течение нескольких лет. В будущем авторы надеются выяснить, как быстро песцовые сады возникают вокруг новых нор и как быстро исчезают после того, как нора покинута. Песцы — коренные обитатели тундр. А вот канадские бобры (Castor canadensis) расселились сюда недавно благодаря климатическим изменениям — и уже начали преобразовывать местные экосистемы. Ученые обнаружили, что на северо-западе Аляски вблизи водоемов, в которых замечены следы деятельности бобров, на 51 процент больше точек эмиссии метана, чем возле водоемов, которые они не трогали. Это может свидетельствовать о деградации многолетней мерзлоты из-за подтопления.