Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова

Аватар пользователя 700

Рост концентрации углекислого газа в атмосфере с 1958 по 2015 год (в частях на миллион). На врезке — типичный годовой цикл CO2: максимум в мае, минимум в сентябре–октябре. Во время раннеэоценового климатического максимума данный показатель достигал 1400, превышая доиндустриальный уровень (280) в 5 раз, а современный (402) — в 3,5 раза.

Изотопный анализ раковин ископаемых фораминифер позволил уточнить оценки содержания CO2 в атмосфере в разные эпохи кайнозоя. Во время раннеэоценового климатического оптимума (53–51 млн лет назад), когда средняя температура на планете на 14° превышала нынешнюю, концентрация CO2 в атмосфере была около 1400 ppm (частей на миллион). Начавшееся затем похолодание шло параллельно со снижением концентрации CO2, которая к началу олигоцена (33–34 млн лет назад, когда произошло оледенение Антарктиды) уменьшилась более чем вдвое. В другом исследовании, основанном на данных спутниковых наблюдений, показано, что с 1982-го по 2009 год планета заметно позеленела, то есть произошел рост индекса листовой поверхности (площади зеленых листьев на единицу территории) на большей части суши. Экологические модели показывают, что главной причиной бурного развития растительности, скорее всего, является рост концентрации CO2, которая за этот период выросла от 340 до 386 ppm. В целом, новые данные подтверждают и уточняют представления о сильном влиянии концентрации атмосферного CO2 на климат и растительность.

В течение кайнозоя климат нашей планеты претерпел радикальные изменения, которые трудно назвать благоприятными. Теплый и ровный климат, царивший на протяжении всего мезозоя (когда в приполярных областях росли леса и гуляли динозавры), сменился нынешней холодной эрой с резким широтным температурным градиентом и обширными оледенениями в высоких широтах обоих полушарий (см.: К. Ю. Еськов. История Земли и жизни на ней. Глава 13. Кайнозой: наступление криоэры). Началу глобального похолодания предшествовал так называемый раннеэоценовый климатический оптимум (Early Eocene Climate Optimum, EECO) — чрезвычайно теплый период 53–51 млн лет назад, когда средняя температура на планете превышала нынешнюю (доиндустриальную) примерно на 14 градусов (см. Paleocene–Eocene Thermal Maximum). В среднем и позднем эоцене температура неуклонно снижалась, а в начале олигоцена (33,6 млн лет назад) Антарктида покрылась льдом и жизнь на ней погибла. Это событие знаменует начало нынешней холодной эры.

Основной причиной похолодания большинство специалистов считает снижение концентрации углекислого газа в атмосфере. Снижение могло быть вызвано, в частности, подъемом Гималаев, усилившим химическое выветривание горных пород (см. Weathering: Hydrolysis on silicates and carbonates), в ходе которого CO2 изымается из атмосферы. Однако получить точные оценки содержания CO2 в атмосфере в отдаленные геологические эпохи — непростая задача (см. ссылки в конце новости). Имеющиеся на сегодняшний день оценки эоценового уровня CO2 заведомо приблизительны и варьируют в широких пределах: от 500 до 3000 ppm. Это затрудняет проверку гипотезы о роли CO2 в колебаниях кайнозойского климата.

Британские геохимики, чья статья опубликована в журнале Nature, использовали для уточнения оценок новую методику, считающуюся самой надежной и основанную на анализе соотношения изотопов бора (δ11Β) в морских карбонатах. Известно, что доля изотопа 11B в карбонате кальция, кристаллизующемся в морской воде, зависит от pH (см.: N. Gary Hemming and Bärbel Hönisch. Boron Isotopes in Marine Carbonate Sediments and the pH of the Ocean). Кислотность поверхностных вод, в свою очередь, зависит от концентрации CO2 в атмосфере.

Рис. 2. а — соотношение изотопов бора в раковинках мелководных планктонных эоценовых фораминифер

Рис. 2. а — соотношение изотопов бора в раковинках мелководных планктонных эоценовых фораминифер; чем выше δ11Β, тем кислее вода; разные значки соответствуют разным видам фораминифер. b — реконструированный на основе этих данных уровень CO2 в атмосфере. c — соотношение изотопов кислорода в скелетах бентосных (донных) фораминифер, которое отражает не столько глубину обитания, сколько глобальные колебания климата (чем выше δ18O, тем теплее климат); по горизонтальной оси — возраст в млн лет. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Очень удобны для такого анализа ископаемые известковые раковинки планктонных протистов — фораминифер, особенно если взять сразу много разных видов, живших одновременно в одном районе. Это позволяет сделать необходимые поправки на различную глубину их обитания и видовую специфику процессов биоминерализации. Глубину, на которой обитал тот или иной вид, можно определить по температуре, при которой происходило формирование известкового скелета, а температуру, в свою очередь, можно оценить по соотношению изотопов кислорода (δ18O) в раковинке. Чем меньше глубина, на которой обитали фораминиферы, тем точнее можно оценить содержание CO2 в атмосфере по кислотности воды, в которой происходило формирование скелета.

Авторы использовали коллекцию прекрасно сохранившихся эоценовых планктонных фораминифер, добытых в ходе бурения в Танзании в рамках проекта Tanzania Drilling Project (TDP) (см.: 80 million years of climate change).

Анализ показал, что во время раннеэоценового климатического оптимума концентрация CO2 составляла 1400±470 ppm (рис. 2). Это выше большинства прежних, менее точных оценок. Таким образом, во времена EECO углекислого газа в атмосфере было в пять раз больше, чем в доиндустриальную эпоху (280 ppm), и в три с половиной раза больше, чем сегодня (402 ppm).

В течение эоцена уровень CO2 неуклонно снижался, и к началу олигоцена, когда Антарктида покрылась льдом, он упал до 550±190 ppm.

Новые данные по углекислому газу лучше согласуются с палеоклиматическими реконструкциями, чем прежние оценки. Получается, что снижение концентрации CO2 шло параллельно с глобальным похолоданием, а значит, оно действительно могло быть его причиной (хотя существует и обратное влияние климата на уровень CO2, см.: Конец последнего оледенения отмечен одновременным повышением температуры и содержания CO2 в атмосфере, «Элементы», 09.04.2013). Правда, согласно большинству имеющихся климатических моделей, для объяснения аномально высоких температур раннеэоценового климатического максимума нужны еще более высокие концентрации CO2, чем те, что получились у британских геохимиков. Это говорит о наличии неучтенных факторов или о том, что новые оценки всё же не совсем точны. Тем не менее обнаруженное авторами значительное снижение уровня CO2 в эоцене–олигоцене является сильным аргументом в пользу того, что колебания концентрации углекислого газа в атмосфере являются одной из важнейших причин климатических изменений.

В другой статье, опубликованной в тот же день (25 апреля) в журнале Nature Climate Change, большой международный коллектив экологов, географов и климатологов также сообщил о новых результатах, показывающих важную роль атмосферного CO2 в регуляции биосферных процессов. В данном случае речь идет о современной эпохе, которая характеризуется быстрым ростом содержания CO2 в атмосфере (хотя до раннеэоценового уровня нам еще очень далеко, см. рис. 1).

Авторы проанализировали данные спутниковых наблюдений за 1982–2009 годы, на основе которых им удалось рассчитать индекс листовой поверхности (см. также: Leaf area index) в период вегетации для всех участков суши, покрытых растительностью. Этот показатель отражает интенсивность роста растений и общую продуктивность растительных сообществ. Результаты показаны на рис. 3.

Рис. 3. Изменения индекса листового покрытия за период с 1982-го по 2009-й год

Рис. 3. Изменения индекса листового покрытия за период с 1982-го по 2009-й год по данным трех независимых массивов спутниковых данных (GIMMS LAI3g, GLOBMAP LAI, GLASS LAI). Положительные значения и соответствующие им цвета (от зеленого до фиолетового) соответствуют увеличению площади листьев («позеленению»), отрицательные значения и цвета от желтого до красного указывают на сокращение листового покрытия («побурение»). Белым цветом обозначены территории, лишенные растительности. Точками обозначены районы, для которых выявленный тренд (рост или снижение индекса листового покрытия) является статистически значимым. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature Climate Change

Главный вывод состоит в том, что за изученный период планета резко позеленела. Площадь листового покрытия на континентах росла на 0,068±0,045 квадратных метров листьев на квадратный метр территории в год. Один из трех использованных массивов спутниковых данных содержит информацию вплоть до 2014 года. Судя по этой информации, процесс не остановился в 2009 году и позеленение продолжается.

Достоверный рост листового покрытия выявлен на 25–50% площади суши (три массива данных дают несколько различающиеся результаты), а достоверное снижение — менее чем на 4%. Самое интенсивное позеленение отмечено на юго-востоке Северной Америки, в северной Амазонии, в Европе, центральной Африке и юго-восточном Китае. Сокращение площади листьев заметно лишь в некоторых районах центральной Южной Америки и северо-востока Северной Америки.

Чтобы разобраться в причинах выявленного тренда, авторы использовали 10 хорошо обоснованных экологических моделей, позволяющих предсказывать изменения индекса листового покрытия на основе данных по атмосферному CO2, климату, азотфиксации, землепользованию и другим факторам, которые потенциально могут влиять на этот индекс. Введя в модели реальные данные по всем этим факторам и усреднив результаты, показанные 10 моделями, авторы получили картинку, мало отличающуюся от той, которую дал анализ спутниковых данных. Серьезные несоответствия обнаружились только в нескольких районах: на юго-западе США, в южной части Южной Америки и в Монголии. Авторы объясняют эти несостыковки тем, что модели слишком чувствительны к изменениям количества осадков. Так или иначе, для большей части суши модели, по-видимому, адекватно отражают экологические механизмы, лежащие в основе изменений листового покрытия.

В отличие от самого изучаемого объекта — растительного покрова планеты — модели позволяют «играть» с параметрами, произвольно меняя их и оценивая получившийся эффект. Например, можно сделать неизменными все параметры, кроме одного, и посмотреть, сильно ли будет отличаться получившаяся картина от реальной. Таким способом можно понять, какие из учтенных в моделях факторов внесли наибольший вклад в выявленные изменения растительности.

Эти упражнения позволили авторам прийти к заключению, что самое сильное влияние на увеличение площади листьев оказал рост атмосферного CO2. Этот фактор объясняет 70% выявленных изменений растительного покрова. Глобальное потепление объясняет еще 8%, причем влияние климата наиболее ощутимо в приполярных районах, а рост концентрации атмосферного CO2 является определяющим фактором в тропиках. Изменения в круговороте азота и в землепользовании (а также факторы, вовсе не учтенные в моделях) тоже вносят свой вклад в позеленение планеты, но он невелик по сравнению с ролью углекислого газа, который растения используют для производства органики в ходе фотосинтеза и дефицит которого является важным лимитирующим фактором для растительных сообществ.

Увеличение количества зелени свидетельствует об общем росте продуктивности наземной растительности. Хорошо это или плохо — вопрос отдельный и непростой. Для разных регионов ответ на него может быть разным. Иногда вторичная растительность, пышно разросшаяся на месте вырубленного старого леса, может иметь больший индекс листового покрытия, чем погибший лес, хотя последний, безусловно, представляет большую ценность со всех точек зрения. Так или иначе, исследование показало, что происходящий в наши дни рост концентрации CO2 приводит к радикальным изменениям растительного покрова. И это несмотря на то, что по сравнению с ранним эоценом достигнутый к настоящему времени уровень CO2 выглядит более чем скромно.


Источники:
1) Eleni Anagnostou, Eleanor H. John, Kirsty M. Edgar, Gavin L. Foster, Andy Ridgwell, Gordon N. Inglis, Richard D. Pancost, Daniel J. Lunt & Paul N. Pearson. Changing atmospheric CO2 concentration was the primary driver of early Cenozoic climate // Nature. Published online 25 April 2016.
2) Zaichun Zhu, Shilong Piao, Ranga B. Myneni, Mengtian Huang, Zhenzhong Zeng, Josep G. Canadell, Philippe Ciais, Stephen Sitch, Pierre Friedlingstein, Almut Arneth, Chunxiang Cao, Lei Cheng, Etsushi Kato, Charles Koven, Yue Li, Xu Lian, Yongwen Liu, Ronggao Liu, Jiafu Mao, Yaozhong Pan, Shushi Peng, Josep Peñuelas, Benjamin Poulter, Thomas A. M. Pugh, Benjamin D. Stocker, Nicolas Viovy, Xuhui Wang, Yingping Wang, Zhiqiang Xiao, Hui Yang, Sönke Zaehle & Ning Zeng. Greening of the Earth and its drivers // Nature Climate Change. Published online 25 April 2016.


См. также:
1) 300 миллионов лет назад углекислого газа в атмосфере было гораздо больше, чем сейчас, «Элементы», 12.01.2007.
2) От глобального потепления спасет закопаемое топливо, «Элементы», 14.03.2007.
3) Алексей Гиляров. Сезонные колебания CO2.
4) Биосфера уже не справляется с избытком СО2, «Элементы», 05.01.2008.
5) Конец последнего оледенения отмечен одновременным повышением температуры и содержания CO2 в атмосфере, «Элементы», 09.04.2013.


Александр Марков

Комментарий автора: 

Проблемы у людей начинаются от 3% углекислого газа в воздухе. В смысле отрицательные воздействия на организм начинаются. а это - 30 000 ppm по методике.

а 2500-5000 согласно методичкам - "возможны отицательные эффекты на здоровье", то есть падение в обморок, к примеру. Но вообще это уже много.

 

1400 ppm - общая вялость.

согласно http://tehtab.ru/Guide/GuideMedias/C02/CO2acceptableLevels/


исследование содержания СО2 в кернах арктических льдов -

http://elementy.ru/novosti_nauki/430733/Antarkticheskiy_led_povedal_o_so...

- рассматривают более длительные сроки, керны дают возможность рассмотреть на содержание за последний миллион лет...

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя gruzzy
gruzzy(3 года 5 месяцев)(01:36:12 / 06-05-2016)

Все это прекрасно. Но что будет с фауной и двуногими овощами при повышенной концентрации СО2? Или они уже не нужны?

Аватар пользователя kulib
kulib(3 года 11 месяцев)(01:52:52 / 06-05-2016)

Проблемы у людей начинаются от 3% углекислого газа в воздухе. В смысле отрицательные воздействия на организм начинаются. а это - 30 000 ppm по методике.

а 2500-5000 согласно методичкам - "возможны отицательные эффекты на здоровье", то есть падение в обморок, к примеру. Но вообще это уже много.

 

1400 ppm - общая вялость.

согласно http://tehtab.ru/Guide/GuideMedias/C02/CO2acceptableLevels/

Аватар пользователя grr
grr(2 года 10 месяцев)(09:38:03 / 06-05-2016)

Писали бы уж все в процентах, а то сплошная путаница.

РРМ - миллионные доли

Промилле - тысчные доли

Проценты - сотые доли.

То есть, 400 ppm - это 0,04%. Допустим, нам говорят, что в доиндустриальную эпоху было около 0,03%, CO2, то есть за 200 лет неустанного жжения всего и вся мы смогли натянуть 0,01% СО2, проблемы людей начинаются с ~1% СО2, то есть если выбросы СО2 будут находиться на текущем уровне, то это еще 2000 лет прилежной работы.

Что касается влияния на биосферу, то в истории Земли бывали периоды (Девон) когда концентрации СО2 дотигала 4% (или более) как-то все это пережили))). Тем более, что с повышением концентрации СО2 повышается депонирование СО2 в океанах и растительности.

Так что, все эти визги и хрюки про киотский протокол кажутся мне несколько преувеличенными (раз в 1000), пока концентрация СО2 не достигла 0,9% беспокоиться вообще не о чем, ИМХО.

Аватар пользователя kulib
kulib(3 года 11 месяцев)(10:11:05 / 06-05-2016)

Ну, к тому же, есть более толерантные к СО2 организмы, есть менее толерантные, но, да, у людей с приблизительно одного процента проблемы начнутся.

 

Но. с ростом концентрации СО2 растения начинают активно расти.

Что касается Девона. Не существовало тогда млекопитающих и птиц, то есть организмов с быстрым метаболизмом, коим содержание СО2 в воздухе было бы критично.

Нынешний уровень СО2 - остатки былой роскоши. Люди возвращают в оборот углерод, сжигая ископаемое топливо. Которое без человека - в принципе выпадало из природного оборота. НЕТ у флоры и фауны возмозможности поглощать неокисленный углерод.

 

Аватар пользователя grr
grr(2 года 10 месяцев)(10:33:28 / 06-05-2016)

Не существовало тогда млекопитающих и птиц, то есть организмов с быстрым метаболизмом, коим содержание СО2 в воздухе было бы критично.

Тут с вами сложно не согласиться.

Однако, если судить по АШ, то все доступные залежи углеродного топлива уже разработаны, так что даже теоретически 1% никак не достичь на имеющихся запасах.

Аватар пользователя kulib
kulib(3 года 11 месяцев)(11:17:57 / 06-05-2016)

Доступные??? Нет. Не доступные, а коммерчески доступные. о чём местные гуру постоянно вещают.

рассыпных месторождений, не выгодных к массовой добычи - сильно больше, чем массивных и удобных.

Аватар пользователя grr
grr(2 года 10 месяцев)(23:12:38 / 06-05-2016)

Ну вот представьте, самые лучшие месторождения пилили 200 лет, напилили 0,01%, а сколько будут пилить оставшееся? Уж если людям что и угрожает, то явно не антропогенные выбросы СО2 ИМХО.

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(4 года 5 месяцев)(03:54:09 / 06-05-2016)

Дышите глубже, и будет тепло.

Аватар пользователя ДК
ДК(5 лет 1 месяц)(05:17:17 / 06-05-2016)

100 лет назад и сейчас

растительности как-бы слегка больше

Аватар пользователя grr
grr(2 года 10 месяцев)(09:21:37 / 06-05-2016)

Тогда дровами топились;).

Аватар пользователя Константин

Плюс повсюду был выпас коров и коз, которые уничтожают кустарники со страшной силой. А еще из кустарников делалась масса утвари для дома. Начало любого леса - кустарники.

Аватар пользователя RusKaz
RusKaz(3 года 7 месяцев)(08:24:24 / 06-05-2016)

Камрад 700! Для более лёгкого понимания текста неподготовленными товарищами в послесловии пожалуйста дайте формулу для перевода использованных единиц измерения в общепринятые более привычные. Дело в том, что эти самые ППМ ppm тесно связаны с любителями всемирного потепления, а так-же весьма низкой концентрацией этого самого ужасно парникового СО2   в атмосфере. И как только адепты "мыфсезажаримсязадохнёмсяиумрём" начинают в очередной раз насиловать сову глобусом, то сразу применяют свои "более удобные" единицы измерения для "удобства" окружающих.

PS: Содержание СО2 в атмосфере 0,04% объёмных, а к примеру большинство людей не обращает внимания на изменение концентрации О2 от 19% до 23% объёмных.

Аватар пользователя 700
700(1 год 8 месяцев)(08:36:42 / 06-05-2016)

тю! так ты ж уже и дал =)

 

и не надо мне выкать ! чай не господа аристократы ...


Комментарий администрации:  
*** Борец с христианством ***
Аватар пользователя RusKaz
RusKaz(3 года 7 месяцев)(09:01:44 / 06-05-2016)

Я в том плане, чтоб это было в самой публикации, после основного текста, а так-то - выше камрад kulib всё по полочкам очень хорошо разложил.

Аватар пользователя kulib
kulib(3 года 11 месяцев)(11:19:48 / 06-05-2016)

Комрад, стоит добавить ссылки на очень важные научные данные. На исследование содержания СО2 в кернах арктических льдов.

http://elementy.ru/novosti_nauki/430733/Antarkticheskiy_led_povedal_o_so...

Рекомендую ознакомиться. Данные, представленные в статье, рассматривают более длительные сроки, керны дают возможность рассмотреть на содержание за последний миллион лет, приблизительно.

Аватар пользователя kulib
kulib(3 года 11 месяцев)(10:12:47 / 06-05-2016)

Важное замечание. Важно не содержание кислорода в воздухе, а содержание как раз углекислого газа, у нас по нему петли обратной связи замкнуты.

Аватар пользователя timka05
timka05(4 года 2 месяца)(11:52:58 / 06-05-2016)

Собственно связь уровня CO2 и растительной массы давно не новость. В тепличных хозяйствам и в личных продвинутых теплицах давно "подкармливают" углекислым газом (Как правило подмесом выхлопов газовых котельных, которыми обогревают эти самые теплицы в холодной период СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О. Нужен только нормальный приток кислорода при горении газа, при недостатке кислорода будет еще образовываться сажа, но ее можно отсеить сажевым фильтром). Оптимальная концентрация, по памяти, около 1300ppm. Еще шут знает в каком классе рассказывают про фотосинтез. Это и есть процесс превращения углекислого газа в органику (собственно растительная масса) под действием энергии света (солнца, искусственной досветки). Органика - это есть различные соединения в состав которых входит углерод. Нет CO2 - не роста биомассы. В общем авторы исследования Америки не открыли.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(13:17:24 / 06-05-2016)

Америки не открыли, но это не мешает до сих пор орать про ох какую губительность сжигания углеводородов, так же про губительность повышения СО2, а еще губительность потепления. Даже протоколы подписывают, которые как минимум замедляют развитие многих стран.

Аватар пользователя Pedestrian
Pedestrian(1 год 7 месяцев)(17:07:27 / 06-05-2016)

Ну переизбыток- то углекислоты тоже напрямую вреден для здоровья. Если её концентрация будет нарастать такими темпами, то лет ч/з сто дышать будет уже не так легко, да и мозги от переизбытка СО2 тоже потупеют. Потомки нам за такой перекос по углекислоте тоже ведь "спасибо" не скажут. Вот поэтому уже сейчас и включают тревогу.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(17:24:18 / 06-05-2016)

Ну блин! Лет через 100... Это простая пролонгация текущих тенденций.

Ну прям как беспокойство про конский навоз в 19 веке. Мол если таким макаром все будет идти, то города будут завалены по пояс конским навозом.

Аватар пользователя by@huk
by@huk(2 года 2 месяца)(12:19:17 / 06-05-2016)

опять британские ученые...

советские школьники в пятом классе изучали, что углекислота нужна растениям для жизни, читай - это их среда обитания. так что рост зелени напрямую зависит от парникового эффекта. 

 

Аватар пользователя 700
700(1 год 8 месяцев)(12:37:29 / 06-05-2016)

это годный контраргумент в дискусии с 'зелеными' - увеличение количества СО2 полезно для увеличения масы 'зелени' ))


 

Комментарий администрации:  
*** Борец с христианством ***

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...