Начало катастрофической потери биоразнообразия назначили на 2030 год
Если человечество не снизит выбросы углекислого газа, то уже к 2030 году начнется катастрофическая утрата биоразнообразия в тропиках, а к 2050 году этот процесс достигнет и умеренных широт. К таким выводам пришли ученые, сопоставив данные наблюдений за 30000 видов живых организмов c 22 климатическими моделями по трем сценариям антропогенных выбросов парниковых газов (интенсивные, умеренные и сниженные). Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Антропогенное изменение климата продолжается уже несколько десятилетий и приводит к вымиранию видов в экосистемах Земли. Ученые неоднократно прогнозировали, что именно оно станет движущей силой утраты биоразнообразия, но затруднялись назвать дату начала этого процесса и установить его темп: будет он постепенным или наступит внезапно. Зачастую исследователи упоминают в качестве переломного момента конец XXI века, но эта размытая дата кажется очень далекой политикам и прочим лицам, принимающим решения. Тем не менее, важно уже сейчас начать принимать меры и разработать заблаговременные предупреждения для общества, а также более точно оценить риск нарушения условий окружающей среды и определить ключевые регионы для изучения биоразнообразия, где будет проводиться тщательный мониторинг.
Группа ученых во главе с Кристофером Трисосом (Christopher Trisos) из Университета Кейптауна разработала системный подход к изучению утраты биоразнообразия, основанный на исторических пределах климатических границ видов и прогнозах изменения климата.
Климатические границы вида — это диапазон климатических условий в пространстве и времени, в которых вид был зарегистрирован в дикой природе. Прогнозируемую дату, в которую эти границы будут превышены вследствие изменения климата на выбранной территории, авторы исследования назвали климатическим горизонтом: за его пределами доказательства способности вида сохраняться в дикой природе отсутствуют. За этим горизонтом наступает, в лучшем случае, неопределенность сохранения биологического вида, а в худшем — его локальное вымирание.
Также ученые ввели термин «горизонтальный профиль» — так назван график, который иллюстрирует совокупный процент видов, находящихся за пределами своих климатических горизонтов, с течением времени. Форма этого профиля способна отразить риск внезапного нарушения.
Для построения горизонтальных климатических профилей ученые использовали информацию о живых организмах из карт ареалов, созданных специалистами Международного союза охраны природы и BirdLife International. В исследование были включены птицы, млекопитающие, рептилии, амфибии, морские рыбы, беспозвоночные, а также средообразующие кораллы и морские травы — всего 30562 биологических вида.
Данные метеонаблюдений и климатических прогнозов с 1850 по 2100 год были взяты из 22 климатических моделей. Авторы решили придерживаться сценарного подхода в отношении выбросов парниковых газов, потому что их точное количество в будущем неизвестно. Первый сценарий (RCP 2.6) корректен при существенном снижении выбросов от текущего уровня, второй (RCP 4.5) — при их умеренном ограничении, а третий (RCP 8.5) — при неограниченных интенсивных выбросах.
Авторы исследования установили, что разрушение экологических сообществ в результате изменения климата будет резким, потому для большинства видов выход за пределы их климатических горизонтов наступит практически одновременно. Это приведет к неустойчивости их экосистем и следующему за ним необратимому изменению. По сценарию с высокими выбросами RCP 8.5 такая катастрофическая утрата биоразнообразия начнется еще до 2030 года в тропиках и достигнет более высоких широт к 2050 году. Тропики, несмотря на характерный для них теплый климат и небольшое повышение температуры, прогнозируемое в будущем, оказались наиболее уязвимым биомом. Обитающие в них виды организмов эволюционно адаптированы к стабильным условиям и отсутствию заметного колебания температур.
Важно отметить, что отсрочка начала воздействия опасных климатических условий даже на несколько десятилетий поможет выиграть ценное время для адаптации экологических сообществ и смягчит негативные последствия. В то же время, выбросы парниковых газов в мире продолжают расти ежегодно, и предпосылок к их снижению ученые не наблюдают.
Ранее в массовых вымираниях в мезозое обвинили вулканы, а палеонтологи показали восстановление биоразнообразия после вымирания динозавров.
Марина Попова
В местах под снежным покровом она уже стала круглогодичным источником парниковых газов
За последнюю четверть века в аляскинской тундре произошла смена растительных сообществ и рост их первичной продуктивности на фоне увеличения высоты снежного покрова. Этот биом рискует стать круглогодичным источником углеродных выбросов: зимой с участков, покрытым снегом, уже выбрасывается в три раз больше углерода, чем с участков, где он отсутствует, а запасы углерода и азота в почвах под снегом уже выросли в четыре раза. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале AGU Advances. Арктическая многолетняя мерзлота — один из главных пулов углерода в его планетарном цикле. В арктических почвах законсервировано 1035±150 миллиардов тонн углерода и от 22 до 106 миллиардов тонн азота. В случае таяния мерзлоты почвенное органическое вещество, в котором заключены эти элементы, начнут разлагать микроорганизмы. Тогда углерод и азот будут окислены и попадут в атмосферу в виде парниковых газов, что может оказать значительное влияние на климатическую систему Земли. Одним из факторов риска для многолетней мерзлоты является высота снежного покрова: большое количество снега приводит к более низким температурам в течение вегетационного сезона, но осенью изолирует толщу мерзлоты от низких температур воздуха и способствует ее более глубокому сезонному протаиванию. Ученые под руководством Шона Педрона (Shawn Pedron) из Калифорнийского университета в Ирвайне исследовали влияние снежного покрова на потоки углерода из многолетней мерзлоте на Аляске. Для этого они измеряли глубину сезонно-талого слоя и отбирали керны из многолетнемерзлой толщи глубиной 164 сантиметра (n=25) и разделяли их на почвенные горизонты, а затем в лабораторных условиях измеряли в них микробное дыхание. Данные о высоте снежного покрова в течение года были получены из базы Toolik Environmental Data Center. Авторы исследования пришли к выводу, что с 1994 по 2021 год тундра постепенно превращалась из злаковой в кустарниковую. Первичная продукция за этот период выросла на 45 процентов (p < 0,05), а углерода в течение вегетационного сезона стало связываться больше на 6-13 процентов. С декабря по май под снежным покровом на глубинах 20-80 сантиметров температура была заметно выше (-0,75 ± 0,55 градуса Цельсия), чем на участках, где он отсутствовал (-8,6 ± 4,1 градуса Цельсия). Из-за повышения продуктивности растительности, нагрева почвы, а также ее уплотнения и проседания под снежной толщей, количество углерода и азота под снежным покровом за эти годы выросло в четыре раза. Ученые подчеркнули, что на участках под толщей снега аляскинская тундра превратилась в круглогодичный источник выбросов углерода: в зимний период с октября по май с них выбрасывалось по 267, а с участков, свободных от снега — по 87 грамм углерода с квадратного метра. Причем изотопный анализ возраста выбрасываемого углерода показал, что происходит эмиссия не только недавно ассимилированного из атмосферы углерода, но и того, что ранее был законсервирован в органическом веществе многолетнемерзлых почв. Недавно в таянии многолетней мерзлоты обвинили бобров: возле прудов на северо-западе Аляски, которые они создают или изменяют своей деятельностью, развиваются термокарстовые процессы и происходят выбросы метана.