Углеродный цикл и изменения климата
др., более подробно рассматривается неоднородность
существующих биомов, особенно в тропических регионах. Согласно этим двум
исследованиям, содержание углерода в резервуаре живой континентальной
фитомассы на 1970 год было равно [pic] г С. Однако различные оценки
продуктивности трудно сравнивать из-за различия использованных систем
классификации. Сейчас становится ясным, что содержание углерода во
вторичных лесах значительно меньше, чем в девственных тропических лесах, а
площадь, занимаемая первыми, больше, чем считалась ранее. Многие площади,
которые ранее предполагались полностью занятыми сомкнутыми лесами, сейчас
оказались занятыми частично сомкнутыми лесами.
Среднее время пребывания углерода в лесных системах составляет 16-20
лет, но средний возраст деревьев по крайней мере в два раза больше, так как
менее половины чистой первичной продукции превращается в целлюлозу. Среднее
время жизни углерода в растениях, не входящих в лесные системы, равно
примерно 3 годам.
Углерод в почве.
По разным оценкам, суммарное содержание углерода в составляет около
[pic] г С. Главная неопределённость существующих оценок обусловлена
недостаточной полнотой сведений о площадях и содержании углерода в
торфяниках планеты.
Более медленный процесс разложения углерода в почвах холодных
климатических зон приводит к большей концентрации углерода почв (на единицу
поверхности) в бореальных лесах и травянистых сообществах средних широт по
сравнению с тропическими экосистемами. Однако только небольшое количество
(несколько процентов или даже меньше) детрита, поступающего ежегодно в
резервуар почв, остаётся в них в течение длительного времени. Большая часть
мёртвого органического вещества окисляется до [pic] за несколько лет. В
чернозёмах около 98% углерода подстилки характеризуется временем оборота
около 5 месяцев, а 2% углерода подстилки остаются в почве в среднем в
течение 500-1000 лет. Эта характерная черта почвообразовательного процесса
проявляется также в том, что возраст почв в средних широтах, определяемый
радиоизотопным методом, составляет от нескольких сотен до тысячи лет и
более. Однако скорость разложения органического вещества при трансформации
земель, занятых естественной растительностью, в сельскохозяйственные угодья
совершенно другая. Например, высказывается мнение, что 50% органического
углерода в почвах, используемых в сельском хозяйстве Северной Америки,
могло быть потеряно вследствие окисления, так как эти почвы начали
эксплуатироваться до начала прошлого века или в самом его начале.
Изменения содержания углерода в
континентальных экосистемах.
За последние 200 лет произошли значительные изменения в
континентальных экосистемах в результате возрастающего антропогенного
воздействия. Когда земли, занятые лесами и травянистыми сообществами,
превращаются в сельскохозяйственные угодья, органическое вещество, т.е.
живое вещество растений и мёртвое органическое вещество почв, окисляется и
поступает в атмосферу в форме [pic]. Какое-то количество элементарного
углерода может также захораниваться в почве в виде древесного угля (как
продукт, оставшийся от сжигания леса) и, таким образом, изыматься из
быстрого оборота в углеродном цикле. Содержание углерода в различных
компонентах экосистем изменяется, поскольку восстановление и деструкция
органического вещества зависят от географической широты и типа
растительности.
Были проведены многочисленные исследования, имевшие своей целью
разрешить существующую неопределённость в оценке изменений запасов углерода
в континентальных экосистемах. Основываясь на данных этих исследований,
можно прийти к выводу о том, что поступление [pic] в атмосферу с 1860 по
1980 год составило [pic] г С и что в 1980 году биотический выброс углерода
был равен [pic] г С/год. Кроме того, возможно влияние возрастающих
атмосферных концентраций [pic] и выбросов загрязняющих веществ, таких, как
[pic] и [pic], на интенсивность фотосинтеза и деструкции органического
вещества континентальных экосистем. По-видимому, интенсивность фотосинтеза
растёт с увеличением концентрации [pic] в атмосфере. Наиболее вероятно, что
этот рост характерен для сельскохозяйственных культур, а в естественных
континентальных экосистемах повышение эффективности использования воды
могло бы привести к ускорению образования органического вещества.
Прогнозы концентрации углекислого
газа в атмосфере на будущее.
Основные выводы.
За последние десятилетия было создано большое количество моделей
глобального углеродного цикла, рассматривать которые в данной работе не
представляется целесообразным из-за того, что они в достаточной мере сложны
и объёмны. Рассмотрим лишь кратко основные их выводы. Различные сценарии,
использованные для прогноза содержания [pic] в атмосфере в будущем, дали
сходные результаты. Ниже приведёна попытка подвести общий итог наших
сегодняшних знаний и предположений, касающихся проблемы антропогенного
изменения концентрации [pic] в атмосфере.
. С 1860 по 1984 год в атмосферу поступило [pic] г С за счёт сжигания
ископаемого топлива, скорость выброса [pic] в настоящее время (по
данным на 1984 год) равна [pic] г С/год.
. В течение этого же периода времени поступление [pic] в атмосферу за
вырубки лесов и изменения характера землепользования составило [pic]
г С, интенсивность этого поступления в настоящее время равна [pic] г
С/год.
. С середины прошлого века концентрация [pic] в атмосфере увеличилась
от [pic] до [pic] млн[pic] в 1984 году.
. Основные характеристики глобального углеродного цикла хорошо
изучены. Стало возможным создание количественных моделей, которые
могут быт положены в основу прогнозов роста концентрации [pic] в
атмосфере при использовании определённых сценариев выброса.
. Неопределённости прогнозов вероятных изменений концентрации [pic] в
будущем, получаемых на основе сценариев выбросов, значительно меньше
значительно меньше неопределённостей самих сценариев выбросов.
. Если интенсивность выбросов [pic] в атмосферу в течение ближайших
четырёх десятилетий останется постоянной или будет возрастать очень
медленно (не более 0,5% в год) и в более отдалённом будущем также
будет расти очень медленно, то к концу XXI века концентрация
атмосферного [pic] составит около 440 млн[pic], т.е. не более, чем
на 60% превысит доиндустриальный уровень.
. Если интенсивность выбросов [pic] в течение ближайших четырёх
десятилетий будет возрастать в среднем на 1-2 % в год, т.е. также,
как она возрастала с 1973 года до настоящего времени, а в более
отдалённом будущем темпы её роста замедлятся, то удвоение содержания
[pic] в атмосфере по сравнению с доиндустриальным уровнем произойдёт
к концу XXI века.
. Основные неопределённости прогнозов концентрации [pic] в атмосфере
вызваны недостаточным знанием роли следующих факторов:
. скорости водообмена между поверхностными, промежуточными и
глубинными слоями океана;
. чувствительности морской первичной продукции к изменениям
содержания питательных веществ в поверхностных водах;
. захоронения органического вещества в осадках в прибрежных
районах (и озёрах);
. изменение щёлочности, и, следовательно, буферного фактора
морской воды, вызванных ростом содержания растворённого
неорганического углерода;
. увеличения интенсивности фотосинтеза и роста биомассы и
почвенного органического вещества в континентальных
экосистемах за счёт роста концентрации [pic] в атмосфере и
возможного отложения питательных веществ, поступающих из
антропогенных источников;
. увеличения скорости разложения органического вещества почв,
особенно в процессе эксплуатации лесов;
. образования древесного угля в процессе горения биомассы.
Величина ожидаемого изменения средней глобальной температуры при
удвоении концентрации [pic] приблизительно соответствует величине её
изменения при переходе от последнего ледникового периода к современному
межледниковью. Более умеренное потребление ископаемого топлива в течение
ближайших десятилетий могло бы продлить возможность его использования на
более отдалённую перспективу. В этом случае концентрация [pic] в атмосфере
не достигнет удвоенного значения по сравнению с доиндустриальным уровнем.
Проблема изменения климата в результате эмиссии парниковых газов
должна рассматриваться как одна из самых важных современных проблем,
связанных с долгосрочными воздействиями на окружающую среду, и
рассматривать её нужно в совокупности с другими проблемами, вызванными
антропогенными воздействиями на природу.
Список литературы.
1. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы. / Под редакцией Б.
Болина, Б. Р. Десса, Дж. Ягера, Р. Уоррика. / Ленинград, Гидрометеоиздат
- 1989.
2. М. И. Будыко. Климат и жизнь. / Ленинград, Гидрометеоиздат - 1971.
3. М. И. Будыко. Изменения климата. / Ленинград, Гидрометеоиздат - 1974.
| |  скачать работу |
Углеродный цикл и изменения климата |
