Как углерод, так
и фосфор поступают в океан
с речным стоком. Поток угле-рода
составляет около г С/год но
может увеличится из-за интенсифика-ции
сельскохозяйственной деятельности
и лесопользования. Поскольку
циклы углерода и фосфора взаимосвязаны,
полезно оценить рост потребления
фосфора в качестве удобрений
в сельском хозяйстве и промышленности.
Годовая добыча фосфора в 1972
году составляла г. И в дальнейшем
значительно возросла. В водные
системы (озёра, реки, моря) поступает
не более 50% фос-фора, а возможно,
и значительно меньше, так как
часть фосфора, использован-ного
в качестве удобрений на полях
и в лесах, остаётся в почвах.
Для грубой оценки возможного
роста первичной продуктивности
в водных системах можно считать,
что в процессе фотосинтеза
используется 20-50 % имеющегося количества
фосфатов и что образованное
таким образом органи-ческое вещество
становится частью углеродного
цикла в океане или захороня-ется
в отложениях. Такое изменение
продуктивности приведёт к удалению
из атмосферы и поверхностных
слоёв водных систем г. С/год.
Это количество соответствует
2-6 % годового выброса углерода
в атмосферу за счёт сжигания
ископаемого топлива в 1972 году,
поэтому данный процесс нельзя
не учитывать при построении
моделей изменения глобального
климата.
Углерод в континентальной
биоте и в почвах.
Углерод в биоте и первичная
продуктивность.
В течение последних
20 лет были предприняты многочисленные
попытки определения запасов
углерода в континентальной растительности
и характери-стик его годового
круговорота: общей первичной
продуктивности, дыхания и образования
детрита. Оценка, характеризующая
состояние континентальной биомассы
на 1950 год без учёта сухостоя,
равна г С. В более поздних
работах, основанных на большем
количестве данных, указывается,
что эта оценка содержания
углерода в живом веществе
биомассы скорее всего завыше-на.
В двух исследованиях, выполненных
Дювинье и др., а также Олсоном
и др., более подробно рассматривается
неоднородность существующих биомов,
осо-бенно в тропических регионах.
Согласно этим двум исследованиям,
содержание углерода в резервуаре
живой континентальной фитомассы
на 1970 год было равно г С.
Однако различные оценки продуктивности
трудно срав-нивать из-за различия
использованных систем классификации.
Сейчас стано-вится ясным, что
содержание углерода во вторичных
лесах значительно мень-ше, 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 г С. Главная
неопределённость существующих
оценок обусловлена недостаточной
полнотой сведений о площадях
и содержании углерода в торфя-никах
планеты.Более медленный процесс
разложения углерода в почвах
холодных клима-тических зон приводит
к большей концентрации углерода
почв (на единицу по-верхности)
в бореальных лесах и травянистых
сообществах средних широт по
сравнению с тропическими экосистемами.
Однако только небольшое количест-во
(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 за несколько лет. В чер-нозёмах
около 98% углерода подстилки характеризуется
временем оборота около 5 месяцев,
а 2% углерода подстилки остаются
в почве в среднем в тече-ние
500-1000 лет. Эта характерная черта
почвообразовательного процесса
про-является также в том, что
возраст почв в средних широтах,
определяемый ра-диоизотопным методом,
составляет от нескольких сотен
до тысячи лет и более. Однако
скорость разложения органического
вещества при трансформации зе-мель,
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
эксплуа-тироваться до начала
прошлого века или в самом
его начале.
Изменения содержания углерода
в континентальных экосистемах.
За последние 200 лет произошли
значительные изменения в континенталь-ных
экосистемах в результате возрастающего
антропогенного воздействия. Ко-гда
земли, занятые лесами и травянистыми
сообществами, превращаются в сельскохозяйственные
угодья, органическое вещество, т.е. живое
вещество рас-тений и мёртвое органическое
вещество почв, окисляется и поступает
в атмо-сферу в форме . 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 раз-решить существующую неопределённость
в оценке изменений запасов углерода в
континентальных экосистемах. Основываясь
на данных этих исследований, можно прийти
к выводу о том, что поступление в атмосферу
с 1860 по 1980 год составило г С и что в 1980
году биотический выброс углерода был
равен г С/год. Кроме того, возможно влияние
воз-растающих атмосферных концентраций
и выбросов загрязняющих ве-ществ, таких,
как и , на интенсивность фотосинтеза и
деструкции ор-ганического вещества континентальных
экосистем. По-видимому, интенсив-ность
фотосинтеза растёт с увеличением концентрации
в атмосфере. Наи-более вероятно, что этот
рост характерен для сельскохозяйственных
культур, а в естественных континентальных
экосистемах повышение эффективности
ис-пользования воды могло бы привести
к ускорению образования органического
вещества. Прогнозы концентрации углекислогогаза
в атмосфере на будущее.
Основные выводы.
За последние десятилетия
было создано большое количество
моделей гло-бального углеродного
цикла, рассматривать которые в
данной работе не пред-ставляется целесообразным
из-за того, что они в достаточной
мере сложны и объёмны. Рассмотрим лишь
кратко основные их выводы. Различные
сценарии, использованные для прогноза
содержания в атмосфере в будущем,
дали сходные результаты. Ниже приведёна
попытка подвести общий итог наших
се-годняшних знаний и предположений,
касающихся проблемы антропогенного изменения
концентрации в атмосфере.
" С 1860 по 1984 год в
атмосферу поступило г С за
счёт сжигания ископаемого топлива,
скорость выброса в настоящее
время (по данным на 1984 год)
равна г С/год.
" В течение этого
же периода времени поступление
в атмосферу за вырубки лесов
и изменения характера землепользования
составило г С, интенсивность
этого поступления в настоящее
время равна г С/год.
" С середины прошлого
века концентрация в атмосфере
увеличи-лась от до млн в
1984 году.
" Основные характеристики
глобального углеродного цикла
хорошо изучены. Стало возможным
создание количественных моделей,
кото-рые могут быт положены
в основу прогнозов роста концентрации
в атмосфере при использовании
определённых сценариев вы-броса.
" Неопределённости прогнозов
вероятных изменений концентрации
в будущем, получаемых на основе
сценариев выбросов, значи-тельно
меньше значительно меньше неопределённостей
самих сцена-риев выбросов.
" Если интенсивность
выбросов 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 составит около 440 млн , т.е.
не более, чем на 60% превысит доиндустриальный
уровень.
" Если интенсивность
выбросов в течение ближайших
четырёх де-сятилетий будет возрастать
в среднем на 1-2 % в год, т.е.
также, как она возрастала с
1973 года до настоящего времени,
а в более отдалён-ном будущем
темпы её роста замедлятся, то
удвоение содержания в атмосфере
по сравнению с доиндустриальным
уровнем про-изойдёт к концу
XXI века.
" Основные неопределённости
прогнозов концентрации в атмо-сфере
вызваны недостаточным знанием
роли следующих факторов:
" скорости водообмена
между поверхностными, промежуточ-ными
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 эко-системах
за счёт роста концентрации
в атмосфере и воз-можного 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 уд-воении концентрации
приблизительно соответствует величине
её измене-ния при переходе
от последнего ледникового периода
к современному межлед-никовью.
Более умеренное потребление
ископаемого топлива в течение
бли-жайших десятилетий могло
бы продлить возможность его
использования на более отдалённую
перспективу. В этом случае
концентрация 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 рассмат-ривать
её нужно в совокупности с
другими проблемами, вызванными
антропо-генными 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.