С., Ерёмкин Г. С. Глобальное потепление и роль биоты: противодействие изменениям?



Скачать 103.01 Kb.
Дата26.04.2016
Размер103.01 Kb.
Фридман В.С., Ерёмкин Г.С.

Глобальное потепление и роль биоты: противодействие изменениям?

Биологический ф-т МГУ, г.Москва

Vl.friedmann@gmail.com

Сейчас, после выхода пятого отчётного доклада IPCC, глобальное потепление можно считать доказанным фактом, а антропогенные факторы – его наиболее вероятной причиной (Climate Change…, 2013). В части повышения температуры, сокращения льдов, повышения уровня океана изменения идут даже быстрей, чем их прогнозировали исходя из антропогенных выбросов парниковых газов и их «нагревающих последствий», в том числе сдвига работы «климатической машины» Земли в сторону выхода климата за пределы устойчивости (Иванов, 2007).

Однако эти модели (общей циркуляции океана и атмосферы – МОЦАО, Мелешко, 2007), хотя и достаточно точны1, имеют один важный изъян, в силу которого хорошо прогнозируют отклонение, выводящее за пределы, но молчат о гомеостатических механизмах, способных затормозить процесс или (при самом благоприятном развитии событий) вернуть к норме.

«Благоприятной» считается возможность заповедания достаточного количества ненарушенных природных комплексов, прежде всего лесов и болот в бореальной зоне, которые интенсивней всего захоранивают органику, надолго выводят углерод из круговорота, с концентрированием его в почве, подстилке торфе, вечной мерзлоте и пр., чем противодействуют потеплению. Кроме того, недавно было показано, что этому «охлаждающему» эффекту функционирования биогеоценозов в спонтанном режиме противодействуют антропогенные нарушения тех же сообществ. Чем выше степень нарушенности соответствующих ландшафтов, тем больший процент ранее захороненного углерода «уходит» в воздух, производя «нагревающий» эффект с ослаблением «охлаждающего» (Букварёва, 2010).

Также показано, что для разных типов сообществ баланс «нагревающего» и «охлаждающего» эффектов (от захоронения органики и от связывания СО2 в фотосинтезе) критическим образом зависит от нарушенности данных сообществ, развитости мозаики нарушений на их территории. Практически во всех случаях, когда это исследовалось специально, если лесные и болотные участки развиваются в спонтанном режиме (в том числе обладают достаточно большой площадью чтобы поддерживать этот спонтанный режим в ходе динамики эндогенных мозаик) они быстро переключаются с преимущественного выделения парниковых газов на поглощение и захоронение углерода. То есть из источника делаются стоком последнего. И наоборот, всевозможные нарушения, естественные и антропогенные (заболачивание лесных участков, осушение болотных, пожары, вспышки массового размножения филло- и ксилофагов) ведут к противоположным изменениям, когда «нагревательный» эффект преобладает над «охлаждающим» (Букварёва, 2010).

Так или иначе, в существующих моделях представлена лишь абиотическая часть «климатической машины», не учитывается активное влияние биоты на климат в направлении, описанном выше, и других возможных. В соответствии с «небиологичностью» МОЦАО они построены на основе положительных обратных связей без ограничения их отрицательными. Поэтому глобальная система теплопереноса воздушными и океанскими течениями, описанная в этой МОЦАО, не гасит эффект антропогенных «возмущений» климата, а усиливает его. Что бы ни стало причиной этого «возмущения» - от сжигания топлива до рекреации в лесах и осушения торфяников, что ведёт к учащению пожаров, или же стихийные свалки вокруг городов и избыточное азотное удобрение с/хземель, «поставляющих» метан c N20 в атмосферу.

Однако вышеописанные соображения2 заставляют предполагать, что гомеостатическое влияние биоты на изменения климата должно быть. Просто из – за антропогенной разрушенности природных биомов на 50% и более оно видно не везде, или проявляется слабо, или и то и другое вместе. Возникает вопрос – где его искать, и как оно может выглядеть?

Один из таких откликов в виде направленных фаунистических изменений, сопряжённых с расширением или сужением «полос» разных природных зон в направлении север-юг, выявлен авторами в конце 1980-1990-х гг. Он действует, как минимум, на территории Европейской России в долготном направлении, а в широтном – в поясе бореальных и широколиственных лесов. Тогда мы оба, ещё независимо друг от друга, обратили внимание на ряд парадоксов в динамике авифауны Центра Нечерноземья. По контрасту с явно происходящим потеплением3 увеличивают численность и расширяют ареал «более северные» виды, связанные с таёжными лесами (Ерёмкин, 2004; Фридман, 2005, 2008, 2009; Фридман, Ерёмкин, 2003, 2009). Напротив, «южные» виды широколиственных лесов и остепнённых лугов показывали сокращением численности и ареала (иногда катастрофическое, как у сизоворонки).

Когда данное впечатление стало устойчивым, мы поделились им с В.Т.Бутьевым: оказалось, что он это заметил существенно раньше. Далее выяснилось, что это не впечатление, реальная тенденция изменений, продолжившаяся и усилившаяся в 2000-2010-е годы (Ерёмкин, Очагов, 2008).

У многих видов птиц северных зональных сообществ, особенно индикаторных для лесов таёжного типа, в 1980-1990-х гг. зафиксирована общая тенденция роста численности и/или расселения к югу. Это, например, дербник, ястребиная сова, бородатая и длиннохвостая неясыть, сычи мохноногий и воробьиный, глухая кукушка, дятлы седой и трёхпалый, кедровка, овсянка-ремез, снегирь. Для прочих видов этой группы отмечено сохранение и укрепление их позиций у южной границы распространения. Видов бореальных лесов с отрицательным трендом в развитии популяций практически не найдено (Ерёмкин, Очагов, 2008). Нет катастрофического снижения численности даже у таёжных куриных птиц, глухаря и рябчика, несмотря на существенное антропогенное воздействие на них в староосвоенных регионах Европейской России (рекреация, дачно-коттеджное строительство и пр.).

Важно подчеркнуть: сдвиги границ распространения в южном направлении в целом опережали изменения климата, идущие в нашей области в направлении не только потепления, но также более мягких зим и более сырых, прохладных лет. Это можно расценить как своего рода "прогнозирование" будущих изменений растительности. Действительно, в ближнем Подмосковье рекреационные леса, взятые под охрану в окрестностях биостанций (Малинки, Крюково) за первые десятки лет восстанавливают природный облик. Причём это облик «таёжный», а не «широколиственный» (Иноземцев, Френцкина, 1990; Константинов, 1998).

Тенденции изменения характерных видов более южных зон - широколиственных лесов и лесостепи радикально иные. Вместо единого тренда здесь отмечено два противоположно направленных. Часть таких видов расселяется к северу и/или демонстрирует некоторый рост популяций, другая, наоборот, сокращает численность и ареал, отступая к югу и юго-востоку. В результате между "приходящими" и "уходящими видами этой группы в нашем регионе сохраняется некий баланс. К первым относятся змееяд, балобан, кобчик, домовый сыч, видимо также удод, зелёный дятел, сизоворонка, садовая овсянка, ко вторым - степной лунь, золотистая щурка, мухоловка-белошейка, средний пёстрый и сирийский дятлы, голубая лазоревка, дубонос.

Другой важный момент - укрепляют свои позиции в северных пределах ареала и/или распространяются к северу те виды широколиственных лесов и лесостепи, которые смогли "выйти" из исходных местообитаний в азональные, антропогенно преобразованные (сады, парки, заброшенные карьеры, крупные массивы сельхозугодий). По ним, собственно, и происходит расселение, что особенно характерно для давно урбанизировавшихся (и сильно продвинувшихся на север) лазоревки и дубоноса

Вполне однотипные процессы отмечены на двух границах природных подзон, лежащих южнее: между луговой степью и сухой степью, с одной стороны, а также сухой степью и полупустыней. Там также наблюдается "прогресс" северных и "отступление" южных краеареальных видов (Опарин, Опарина, 2007). Следовательно, как в лесной зоне, так и здесь, в ответ на происходящее потепление расширяется «полоса» «более северных» сообществ при сужении полосы «более южных».

Представляется, это именно та отрицательная обратная связь, которой не хватает в моделях «климатической машины». Ведь в ходе этих процессов расширяются «полосы» природных зон, отличающихся большей продуктивностью, большей фитомассой (=большей возможностью ассимиляции СО2) и большим распространением болот (захоронение органики в которых также существенно для стабилизации содержания СО2, как его ассимиляция растениями). И наоборот: сужаются и отступают на юг «полосы» природных зон с меньшей продуктивностью и меньшей возможностью захоронения органики, вывода её из круговорота.

Подчеркну, что описанные процессы идут лишь на территориях, занятых коренными сообществами. Там, где они сильно нарушены, или вовсе преобразованы человеком, фиксируются прямо противоположные тенденции динамики фауны. Что хорошо согласуется с выводами, полученными в совершенно иных исследованиях, что антропогенное нарушение ослабляет «охлаждающие» эффекты биоценотической динамики и усиливает «нагревающие». Как и с данными о восстановлении «таёжного» облика в рекреационных лесах средней полосы, где нарушение сильно уменьшено режимом ООПТ. Так что вроде бы все кусочки паззла сходятся.

Если б антропогенных нарушений не было вовсе, или «пятна» этих последних были бы невелики, данный процесс изменения очертаний природных биомов развивался бы автокаталистически и, скорей всего, реально оказывал гомеостатическое воздействие на потепление климата. Сейчас он фиксируется лишь на отдельных участках наименее нарушенных природных комплексов; видимо, это один из многих экологических регуляторов, «сломанных» человеком, вроде «китового лифта» (Гиляров, 2010), пример одного из механизмов биотической регуляции климата Земли. О другом, также сломанном см. реконструкцию W.Ruddiman (2003).

Следовательно, «Гея» работает, и биота «умеет» стабилизировать климатическую систему, идущую вразнос под действием антропогенных факторов – пока не разрушена человеком. Что есть мощный аргумент в пользу заповедания последних ненарушенных природных территорий, за счёт чего климат регулировать эффективней и дешевле всего. Действительно, опыт борьбы с наводнениями в США и другого противодействия экологическому риску показал, что восстановить естественные экосистемы пойм и побережий (поглощающих паводок или наводнение, вызванное ураганом) дешевле и эффективней, чем строить дамбы и другие технические сооружения. Вообще, если некая проблема среды обитания человека может быть решена «экологическими услугами» природных сообществ, лучше эксплуатировать их, восстанавливая после нарушений, чем решать эти проблемы техническими средствами – выйдет хуже и дороже.



Список литературы

Абакумова Г.М., Исаев А.А., Локощенко М.А., Шерстюков Б.Г.,1998. Тенденции изменений климата Москвы в конце двадцатого века //Природа Москвы. М., Биоинформсервис. C.39-49.

Букварёва Е.Н., 2010. Роль наземных экосистем в регуляции климата и место России в посткиотском процессе. М.: Т-во научн.изданий КМК. 100 c. http://optimum-biodiversity.narod.ru/olderfiles/1/Bukvareva_Klimat.pdf

Венгеров П.Д., 2011. Влияние изменений климата на сроки прилета и размножения певчего дрозда (Turdus philomelos) и зяблика (Fringilla coelebs) в Воронежском заповеднике // Успехи соврем. биол. Т.131. № 4. С.416-424.

Гиляров А.М., 2010. "Китовый лифт" прежде и теперь http://elementy.ru/news/431474

Ерёмкин Г.С.., 2004. Редкие виды птиц г. Москвы и ближнего Подмосковья: динамика фауны в 1985-2003 гг.// Беркут. Т.13. Вип.2. С.161-182.

Ерёмкин Г.С., Очагов Д.М., 2008. О влиянии изменений климата на распространение и биологию птиц Московского региона// Изменения климата и биоразнообразие России. Вып.2. М.: Акрополь. С.8-15.

Иванов И., 2007. Новый подход к анализу климата подтверждает антропогенное воздействие// Элементы – новости науки. http://elementy.ru/news/430566

Иноземцев А.А., Френкина Г.И., 1990 Изменение орнитоценоза смешанного леса северо-западного Подмосковья за 35 лет // Экология животных лесной зоны. М.- О 19-86.

Мелешко В.П., 2007. Потепление климата: причины и последствия// Химия и жизнь. №4. http://elementy.ru/lib/430455

Опарина О.С., Опарин М.Л., 2007. Роль природных и антропогенных факторов в динамике структуры населения наземногнездящихся птиц степного Заволжья в ХХ столетии// Динамика численности птиц в наземных ландшафтах. Материалы Российского научного совещания. Москва, 21-22 февраля 2007 г. М,: ИПЭЭ РАН. С.165-173.

Фридман В.С., 2005. Состояние популяций среднего дятла в Европе: новые и неожиданные изменения// Беркут. Т.14. Вип.1. С.76-98.

Фридман В.С., 2008 Зелёный дятел. Седой дятел. Средний дятел. Белоспинный дятел. Трёхпалый дятел //Красная книга Московской области. 2-е изд. М.: Т-во научн.изд. КМК. С.95-99.

Фридман В.С., 2009. Взаимодействие популяций зеленого и седого дятлов в Подмосковье: сопряженные изменения численности и ареала в 1984–2007 гг.// Беркут. Т.18. Вип.1-2. С.77-125.

Фридман В.С., Ерёмкин Г.С., 2003. Трёхпалый дятел (Picoides tridactylus) в Подмосковье: популяционные тренды за последние 15 лет // Бюлл. МОИП. Отд. биол. Т.108. №3. С.3-15.

Climate Change 2013. The Physical Science Basis. International Working Group Contributions to the 5 Assessment Report of the IPCC. NY: Cambride Univ Press, 2013. 1483 p. http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_ALL_FINAL.pdf

Evans J., 2008. Electronic publications and the Narrowing of Science and Scholarship// Science. V.321. P.395-399.

Hansen J., Johnson D., Lacis A., Lebedeff S., Lee P., Rind D., Russell G., 1981. Climate Impact of Increasing Atmospheric Carbon Dioxide// Science. 28 August 1981. V.213. №4511. Р.957-966.

Ruddiman W. 2003. The Anthropogenic Greenhouse Era Began Thousands of Years Ago // Climatic Change. V. 61. N 3. P.261-293

Ruse M., 2013. The Gaia Hypothesis. Science on a pagan planet. Chicago: Chicago univ. press books. 272 p.


Резюме. Показана гомеостатическая роль биоты в ответе на увеличение концентрации парниковых газов, выступающее спусковым крючком и одновременно движителем потепления климата. Границы природных зон изменяются так, что «ленты» сообществ с меньшей фитомассой и большей сухостью сжимаются, при росте площади сообществ с большей фитомассой и большим развитием болот, более способных к ассимиляции углерода и выводу его из круговорота через захоронение органики. Эта роль проявляется лишь в ненарушенных сообществах, в нарушенных потепление ведёт к изменениям, способствующим ещё большему потеплению. Ярче всего те и другие процессы видны на примере изменения фауны и ареала птиц как, с одной стороны, наиболее подвижной группы биоты, с другой – группы с высоким территориальным и биотопическим консерватизмом у большинства видов, строго выполняющих ключевую роль в сообществах или выступающих индикаторами.

We have shown that biota contributes into homeostasis. Biota responds to increasing concentration of greenhouses gases, the principal trigger and driver of global warming. The response is associated with changing of boundaries of natural zones such as contraction of drier areas with less phytomass or expansion of more marshy areas where more phytomass grows. The latter zones are better assimilators of C removing it from circulation through organic matter bural. Yet, a community can efficently perform the stabilization role if it is undisturbed. A disturbed community responds to warming by changes which result even greater warming. Both processes are best expressed in changes in the fauna and habitats of birds, because birds is the most mobile group of biota. Species with the highest territorial and biotopic conservatism can be selected as indicator species of community.





1 Вполне точный прогноз происходящего потепления в зависимости от разных сценариев развития мирового хозяйства дала даже самая первая модель такого рода, опубликованная в Science 1981 г., но оказавшаяся в забвении (Hansen et al., 1981). К сожалению, развитие интернет-доступа к научным библиотекам и журнальным публикациям в последующие годы имело тот отрицательный эффект, что ускорило забывание статей, сразу не привлекших к себе внимание (Evans, 2008).

2 также как модель Геи, разные модификации которой сейчас получают новые эмпирические подтверждения (Ruse, 2013).

3 Те же тенденции климатических изменений – рост среднегодовых температур при опережающем росте влажности климата, становление всё более мягких зим и сырого, холодного лета – отмечены для других районов Европейской России. В том числе в чернозёмной зоне (Абакумова и др., 1998; Венгеров, 2011).


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал