Концентрация углекислого газа в атмосфере достигла 412 ppm и стала рекордно высокой за последние 23 миллиона лет. Более того, почти весь этот период времени содержание CO2 в атмосфере линейно снижалось со скоростью на пять ppm в миллион лет, но два столетия назад начало уже расти на пять ppm в десятилетие. К таким выводам пришли ученые, проанализировав содержание 13C в ископаемых отложениях сосудистых растений, способных к С3-фотосинтезу. Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.
Важнейшее наблюдение, которое климатологи пытаются донести до общественности — это повышение нынешнего содержания CO2 в атмосфере до уровня, превышающего тенденции длительного геологического прошлого. Сейчас концентрация этого газа составляет 412 ppm (частей на миллион), и ранее ученые уже установили, что это рекорд для периода не менее 800 тысяч лет: для этого периода наука располагает данными прямых измерений количества углекислого газа в пузырьках воздуха, заключенных в древние ледяные щиты Антарктиды.
С более древними эпохами дело обстоит сложнее: существуют данные, полученные при работе с ископаемыми морскими
,
копытных животных,
Лёссового плато в Китае и почвенными
, которые достаточно точно описывают ситуацию в отдельные промежутки времени — то есть являются дискретными. Результаты таких исследований, однако, не всегда убедительны для общественности: они разнородные, с трудом складываются в общую картину и не могут привести к однозначному выводу об опасности современных тенденций и антропогенном вкладе в потепление климата посредством выбросов парниковых газов.
Ученые под руководством Ин Цуй (Ying Cui) из Государственного университета Монтклер исследовали динамику концентрации углекислого газа в атмосфере в миоцене, плиоцене и плейстоцене, охватив последние 23 миллиона лет земной истории. Для этого они использовали опубликованные данные почти 700 измерений изотопа 13C: 441 измерение относилось к древнему органическому веществу почвы, а еще 259 — к липидам ископаемых остатков сосудистых растений, осуществлявших С3-фотосинтез. Этот подход позволил впервые построить непрерывные медианные кривые для 13C и CO2 за столь долгий период истории Земли.
Климатологи пришли к выводу, что минимальных значений за последние 23 миллиона лет концентрация углекислого газа в атмосфере достигла в ледниковый период плейстоцена (около 170 ppm). Также они выделили две точки максимума: средние миоцен (350 ppm) и плиоцен (~ 400 ppm). Эти отметки могут рассматриваться в качестве аналогов современной эпохи (>400 ppm в начале XXI века), однако стоит учитывать, что доверительный интервал тех измерений слишком велик (200-600 ppm), да и обнадеживающей эта информация не выглядит: в среднем плиоцене уровень моря был на 25 метров выше нынешней отметки.
Важнейшая тенденция, выявленная авторами исследования, выглядит следующим образом: на протяжении 23 миллионов лет в атмосфере Земли наблюдалось линейное снижение концентрации СО2, равное в среднем пяти ppm за миллион лет (р <0,0001), однако примерно два столетия назад этот тренд сменился на рост концентрации углекислого газа со скоростью порядка пяти ppm за десятилетие — вероятно, именно антропогенные выбросы парниковых газов повернули вспять геологические тенденции.
Увеличение концентрации углекислого газа в воздухе отражается не только на климатических изменениях, но и на когнитивных способностях людей: Homo sapiens еще не сталкивался с концентрацией CO2 в открытом воздухе, превышающей 300 ppm, но сейчас над городами ее уровень уже превысил 460 ppm. Если текущие тенденции сохранятся, через несколько десятилетий это приведет к снижению нашей способности принимать решения и ослаблению стратегического мышления.
Марина Попова
В первоначальной версии статьи упоминалось, что ученые проводили измерения концентраций радиоуглерода. На самом деле изотоп 13С является стабильным. Редакция приносит свои извинения за допущенную неточность.
Они могут дотянуться до глубоко залегающих резервов влаги
Во время экстремальной засухи лета 2018 года девственные леса Швеции оказались гораздо устойчивее вторичных лесов. Значение вегетационного индекса EVI2 для них меньше отличалось от усредненного за предыдущие 10 лет, чем у лесов, ранее подвергавшихся вырубкам. Это может быть связано с развитой корневой системой старых деревьев, которая способны добираться до глубоко залегающих резервов влаги, говорится в статье, опубликованной в журнале Environmental Research Letters. 60 процентов территории Швеции покрыто таежными лесами, большие площади которых вырубаются ради экспорта древесины. В результате разновозрастные леса, обладающие высоким биоразнообразием, замещаются одновозрастными насаждениями Pinus sylvestris (сосны обыкновенной) и Picea abies (ели европейской). И по распространению бореальных лесов, и по характеру землепользования Швеция очень похожа на Россию. На фоне глобального потепления все более частыми становятся засухи в высоких широтах, несущие угрозу таежным лесам. У ученых нет единого мнения об устойчивости девственных бореальных лесов к засухам. С одной стороны, в них растут старые и высокие деревья, и считается, что они более уязвимы к засушливым условиям. С другой стороны, в таких лесах не нарушен мохово-лишайниковый покров и присутствует валежник, а эти элементы лесных экосистем потенциально могут удерживать влагу. Ученые из Европейского космического агентства под руководством Джулики Вульф (Julika Wolf) исследовали состояние 348 первичных (девственных) лесов на территории Швеции во время экстремальной засухи лета 2018 года. Их отклик на засушливые условия с учетом топографии сравнивался с откликом окружающего их растительного покрова, сформированного вторичными лесами — теми, которые подвергались сплошным рубкам. Для этого авторы использовали спутниковые снимки Landsat, по которым рассчитывали вегетационный индекс EVI2. Оказалось, что в равных топографических условиях (положение на склоне или в низине, в прибрежной зоне или вдали от нее) первичные леса оказались гораздо более устойчивыми к засухам, чем вторичные. Значения EVI2 и различных статистических параметров в засушливых июле-сентябре 2018 года для них были близки к усредненным за предыдущие 10 лет нормальных условий. Ученые предположили, что важную роли в засухоустойчивости первичных лесов играют мощные корневые системы старых деревьев: они достигают резервов влаги, сосредоточенных в глубоких горизонтах. Ранее ученые выяснили, что в ближайшие десятилетия в Европе на фоне засух сосна Pinus sylvestris будет замещаться двумя видами дуба — Quercus pubescens и Quercus ilex. При этом высадка леса на 20 процентах неорошаемых земель Европы может помочь частично преодолеть последствия изменения климата и увеличить количество осадков в регионе на 7,6 процента.