Зелень не спасёт от потепления

Учёные уже установили механизмы, удерживающие уровень парниковых газов в долгосрочной перспективе на строго определенном уровне. Вроде бы можно успокоиться – постепенно снижать выбросы заводами углекислого газа в атмосферу, пытаться строить автомобили и самолеты, работающие на водороде, и постепенно природа сама загладит то возмущение в атмосфере, которое учинил человек своими необдуманными действиями.

Однако публикация в свежем выпуске Nature, ставшая заглавной темой сегодняшнего номера престижного журнала, показывает, что

природе вовсе не так легко перебороть последствия повышения температуры, как казалось ранее.

Для того чтобы увидеть это, Джону Арноне и его команде из Института исследования пустынь в штате Невада и Факультета ботаники и микробиологии Университета штата Оклахома нужно было только поглубже копнуть – и в буквальном, и в переносном смысле.

Еще со школы всем известно, что зеленые одноклеточные водоросли и многоклеточные растения в результате фотосинтеза выделяют кислород взамен поглощенного углекислого газа. Однако почему-то все предыдущие исследователи упускали из виду тот факт, что биосфера и растения – отнюдь не эквивалентные понятия. И уж если речь и заходит о растительной экосистеме, то в ответ на изменение температуры климата нужно учитывать и поведение растений и обитателей плодородных почв, на которых кустится флора.

Этому и был посвящен четырехлетний эксперимент ученых, наблюдавших за газообменом в экосистемах, изолированных в двенадцати герметичных климатических камерах. Каждый год цикл «вмешательства» биосферы в атмосферные концентрации газов начинается с того, что молодые побеги весной начинают активно поглощать углекислый газ и используют его для выращивания листьев, веток, новых растений и так далее. Однако к осени процесс этот замедляется, опавшие листья достаются микроорганизмам, населяющим почвы, и процесс идет вспять – голодные бактерии с жадностью поглощают отмершую растительную биомассу, выделяя в атмосферу все тот же СО₂.

Для того чтобы выявить искажения в этом отлаженном процессе, возникающие при повышении привычной для растений температуры, ученые использовали модельные экосистемы на основе родного оклахомского бурьяна. Каждая экосистема представляла собой площадку весом 12 тонн, выкопанную непосредственно в окрестностях одной из биологических станций. Глубина забора грунта составила 1,8 метра. Таким образом ученые снизили до минимума вмешательство в жизнь растений и микроорганизмов почвы. Климатические камеры же позволили ученым полностью контролировать суточные и сезонные изменения условий освещенности и температуры так, как если бы растения находились в естественной среде обитания.

На второй год исследования начался, собственно, сам эксперимент – половина экспериментальных площадок продолжала получать воду, свет и тепло так, как если бы были в родной стихии, а вторая половина экосистем была подвергнута воздействию температур вроде тех, которые предсказывает к концу XXI столетия Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата. На третий и четвертый год условия вновь возвращались к типичным для оклахомских экосистем. В течение всех четырех лет автоматические приборы фиксировали концентрацию углекислого газа в атмосфере и измеряли газообмен между биосферой и воздушным пространством герметичных камер.

Оказалось, что та часть экосистем, которая подверглась нагреву, по крайней мере в течение двух последующих лет демонстрировала значительное снижение способности к поглощению углекислого газа.

Площадки с «перегретыми» растениями и бактериями смогли переработать лишь одну треть от того количества СО₂, которое оказалось по зубам экосистемам в нормальных условиях.

Пониженная способность растений к усвоению и переработке углекислого газа в первый год учёные объясняют засушливыми климатическими условиями, в то время как замедленное восстановление баланса и на следующий сезон – задержкой в метаболизме микробов, которым для привычной жизнедеятельности попросту не хватает органически связанного углерода для дыхания.

По мнению авторов статьи, их работа впервые позволила выявить сложный характер отклика экосистем на изменение температуры окружающей среды. К тому же она показывает, что участившиеся в последнее время аномально жаркие годы могут в гораздо более значительной степени, чем ожидалось, снизить способность биосферы к поглощению СО₂.

Это может еще более усугубить последствия глобального потепления климата Земли, дополнив систему биосфера – климат своего рода «положительной обратной связью». Про эффект «смягчения» изменения климата, похоже, придётся теперь вовсе забыть. А вот эффект отложенного восстановление системы после аномально высокой температуры сезона придётся учитывать в прогнозировании и климатических моделях, которые, как показывает практика, с реальностью связаны до сих пор очень отдаленно.