167716 (Проблема углекислоты и антропогенная редукция биосферы), страница 2

Среди процессов, поддающихся в той или иной степени количественной оцен­ке, на первых местах стоят такие, как: сведение лесов; земледелие; перевыпас и ряд других нарушений.

Сведение лесов при строительстве, гор­ных разработках, создании водохрани­лищ и особенно превращении лесных земель в сельскохозяйственные считается важнейшим процессом, ведущим к невозобновимой убыли органического веще­ства биосферы Г.Вудвелл и Р. Хоутон считают, что 25% содержащегося в атмосфере углекислого газа обязаны своим присутствием этому процессу. По их мнению, можно допустить, что сейчас ежегодно леса сводятся примерно на 1 % площади и если даже 1/3 консервиру­ется в виде пиломатериалов, то поступле­ние СО₂ в воздух от окисления осталь­ной биомассы должно составлять 5 млрд. т в пересчете на углерод. Соглас­но данным ФАО (FAO Production yearbook), за 1995—1998 гг. пло­щадь лесных земель в мире сократилась на 200 с лишним млн. га, что может быть эквива­лентно потере наземной биомассы по­рядка 8—10 млрд. т в год С_орг. Соглас­но Дж. Гриббину, сведение лесов и сжигание топлива по масштабам продуцируемого СО₂ сейчас примерно уравновешивают друг друга.

Д

Резервуары	Сохранившиеся запасы на конец 80-х –начало 90-х годов	Уничтоженные запасы на конец 80-х -начало 90-х годов
Фитомасса суши	956	529
Подстилка почвы	101	9
Гумус почвы	1181	304
Горючие ископаемые	8630	170

Оценки содержания углерода в главнейших наземных резервуарах биосферы и в каустобиолитах и его убыли.

игрессия лесов происходит также при чрез­мерном их использовании для отдыха и туризма, при загрязнении воздуха и в ряде других случаев (интенсивная па­стьба, подтопление местности, осушение близлежащих болот и др.). Наблюдени­ями установлено, что даже незначитель­ная по времени рекреационная нагрузка (30 дней в сезон) вызывает изменения в почвенно-растительном покрове, сравни­мые с теми, которые происходят при продолжительном использовании. Уплотнение почвы, происходящее в лесопарках, заказниках и т. д., ведет к уменьшению массы кор­ней деревьев, из-за чего снижается при­рост древесины, деревья становятся мельче, разреживается и укорачивается их хвоя. Механическое же повреждение деревьев приводит к развитию болезней и вредителей. При массовом посещении лесов гибнут нижние ярусы растительно­сти, вытаптывается почвенная подстилка и страдает гумусовый горизонт. Так, на стоянках и площадках для отдыха в лесу запасы органического вещества в почве снижаются на 50% и более.

Весьма ощутимо вырождение лесов при значительном загрязнении воздуха. Летучая зола, угольная и коксовая пыль закупоривают поры листьев, уменьшают доступ света к растениям и ослабляют процесс ассимиляции. Загрязнение поч­вы выбросами пыли металлов, мышья­ковой пылью в соединении с суперфос­фатом или серной кислотой отравляет корневую систему растений, задерживая ее рост. Токсичен для растений и сернистый ангидрид. О том, как действует загрязненный воздух на растительность, можно судить по следу­ющему примеру. В Рурском бассейне деревья прекращают расти в высоту и увеличивать толщину ствола. Однако при этом ветви разрастаются вбок, улав­ливая еще больше загрязненного возду­ха, что также тормозит их рост. Если за пределами Рура (в 10 км от северной его границы) 70-летние насаждения сосны имеют среднюю высоту 20 м и диаметр ствола 27 см, то в зоне загрязнения их высота — 7 м, а диаметр ствола — 25 см. Полностью уничтожается растительность под воз­действием дымов и газов медеплавиль­ных комбинатов в непосредственной близости от них. Ущерб растительному покрову, и в первую очередь лесам, нано­сится при выпадении кислых осадков в результате разноса соединений серы на сотни и тысячи километров. Выбросы предприятий унич­тожают почвенный покров в радиусе нескольких километров. Региональное деструктивное воздействие на лесные почвы оказывают кислые осадки. Ощутимое уменьшение биомассы лесов происходит, по-видимо­му, и из-за пожаров.

Земледелие в наше время — мощный процесс, ведущий к быстрому уменьше­нию запасов гумуса в почвах и выделе­нию СО₂. Больше всего гумуса теряется в результате сильной эрозии и выдува­ния. В США, сильно пострадавших от этих процессов, они изучены особенно тщательно. Для возделываемых почв этой страны установлена средняя скорость смыва в 22—30 т/га в год. В смываемом материале содержание гу­муса около 2%. Следовательно, ежегод­ный вынос органического вещества с ка­ждого гектара земледельческих площа­дей США достигает 0,25—0,35 т (в пересчете на углерод). Если взять за средний показатель потерь углерода из гумуса 0,3 т/га в год и использовать для получения минимальной оценки его убыли в результате ускоренной дену­дации со всех возделываемых земель мира площадью около 1,5 млрд. га, то в этом случае потери могут быть опреде­лены в 0,45 млрд. т в год.

Помимо этого возделываемые земли теряют гумус из-за его окисления при распашке почвы и выжигании раститель­ности при подсечно-огневой системе земледелия. Постоян­ная потеря гумуса почвами замечена, когда в них истощаются запасы азота, не восполняемые удобрениями! В этом случае почвы теряют в среднем 0,37 т/ га в год углерода из гумуса, тогда как внесение навоза в дозе свыше 6 т/га в год ведет к постепенному накоплению гумуса со скоростью 0,08 т/га в год в пересчете на углерод.

В развитых странах в наше время азот­ное истощение почв компенсируется внесением минеральных азотных удобрений и посевами бобовых культур. Всего в мире в середине 70-х годов XX в. про­изводилось около 40 млн. т связанного азота и примерно столько же его вноси­лось на возделываемые земли с «зеле­ными удобрениями». В то же время на земледельческих пло­щадях развивающихся стран происходит убыль почвенного азота и разложение гумуса. Допуская, что этот процесс затрагивает пахотные земли площадью около 0,7 млрд. га, получим цифру потерь углерода гумуса порядка 0,3 млрд. т в год.

Избыточная пастьба в тундрах, лесах, на лугах и особенно на засушливых землях приводит к их разрушению. В настоящее время особенно большой ущерб перевы­пас наносит аридным землям Африки, Евразии, Латинской Америки и Австра­лии. Если допустить, что на ежегодно захватываемых этим процессом б—7 млн. га происходит замещение тропической растительности типа саван­ны на полупустынную и пустынную, то потери органического вещества должны составить в этом случае около 11 т/га в год, а всего в среднем 0,07 млрд. т. Одновременно с onycтыниваемых площадей постепенно удаляется почва с ее органическим веществом. При этом запасы органического вещества в почвах саванны весьма велики и отличаются от запасов пустынь на порядок. Поэтому антропогенные пустыни, общая площадь которых сейчас достигла 1 млрд. га, по-видимому, являются устойчивым источником выноса органического вещества, в большинстве своем окисляемого. Только ежегодный вынос ветрового материала в океан в настоящее время может достигать не менее 2 млрд. т, причем содержание С_орг в нем в среднем составляет 2,9% . Таким образом, эоловый вынос в океан органического вещества, по-видимому главным образом почвенного гумуса, может быть близок к 0,06 млрд. т.

Осушение болот приводит к окислению части накопленного в торфяниках органического вещества. Кроме того, при удалении метрового слоя болотных вод с площади в 1 га дополнительно высвобождаются и окисляются десятки тонн растворенного органического вещества.

Орошение земель также в ряде случаев приводит к потерям почвы (до 1000 т/га в год) в результате ирригационной эрозии. В то же время правильная мелиорация бедных пустынных земель, наоборот, мероприятие, которое увеличивает ресурсы органического вещества в почве. В настоящее время ежегодно 0,2—0,3 млн. га орошаемых земель превращаются в пустоши из-за засоления и заболачивания. После этого они чаще всего быстро разрушаются.

Строительство и рост городов, создание коммуникаций и горные разработки ведут, как правило, к полному разрушению почвенно-растительного покрова, хотя затем на части охваченных этими процессами территорий создаются культурные почвы и растительность. Это лишь отчасти компенсирует потери органического вещества. В настоящее время размах строительства городов и коммуникаций и добыча полезных ископаемых увеличивается так быстро, что за последнюю четверть XX в. площадь городов выросла примерно на 63 млн. га, т. е. стала больше в 2,5 раза. К концу 60-х — началу 70-х годов площадь земель под строениями, наземными коммуникациями и город­скими парками составляла 300 млн. га, а к 2000 г., она удвоится. Если сейчас ежегодно горными разработками пере­мещается около 100 млрд. т породы, то к 2000 г. эта цифра увеличится при­мерно в 6 раз. Это означает, что несколько десятков мил­лионов гектаров суши будут представ­лять собой земли, нарушенные горными разработками. Очевидно, не будет пре­увеличением считать, что ежегодно строительные работы и горная добыча разру­шают почвенно-растительный покров на площади 5—10 млн. га, что ведет к убыли запасов органического вещества биосферы, исчисляемой десятками и сотнями тонн в сухом весе с 1 га. Даже самый осторожный подсчет должен дать суммарную цифру ежегодных потерь в несколько сот миллионов тонн органиче­ского вещества.

Мероприятия по увеличению биомассы и органического вещества биосферы в настоящее время отстают по своим масштабам от процессов, ведущих к редукции биосферы. Так, площади лесо­посадок превышают площади сведенных лесов лишь в некоторых развитых стра­нах. За 1980—1990 гг. площадь лесов должна была увеличиться в ФРГ на 129 тыс. га, в Испании — на 1936 тыс., в Финляндии — на 503 тыс., в Ирландии — на 84 тыс., в Новой Зеландии —на 521 тыс. и в Нидерландах — на 21 тыс. га. В сумме это составляет увеличение лесистости на общей площади перечисленных стран примерно на 32 тыс. га в год.

Суммарная потеря углерода, органиче­ского вещества в наземной биосфере, только по приведенным оценкам, состав­ляет 5—6 млрд. т в год. Однако в дей­ствительности она, конечно, больше, так как мы не могли оценить потерь био­массы и гумуса при дигрессии лесов, осушении болот. Можно утверждать, что антропогенная редукция биосфер­ных резервуаров углерода на суше (в первую очередь таких, как фитомасса и гумус почвы) играет сейчас не мень­шую, а, быть может, большую роль в нарушении круговорота углерода и увеличении концентрации атмосфер­ного СО₂, нежели сжигание ископаемого топлива.

О том, какую роль будет играть в нако­плении атмосферного СО₂ дальнейшая антропогенная редукция биосферы, можно судить по прогнозам изменения мирового земельного фонда. К сожалению, общие прогнозы такого рода сде­ланы на неопределенное время. Поэтому мы воспользуемся лишь прогнозами исполкома ЮНЕП по эволюции возде­лываемых земель и сокращению пло­щади лесов, дающих коммерческую дре­весину. Площадь может к 2000 г. сокра­титься в 2 раза.

В настоящее время обсуждаются различные меры, которые могли бы воспрепятствовать нарастающему «антропогенному перегреву» Земли. Существует предложение извлекать избыток СО₂ из воз­духа, сжижать и нагнетать в глубоководные слои океана, используя его есте­ственную циркуляцию. Другое предложение заключается в том, чтобы рассеивать в стратосфере мельчайшие капельки серной кислоты и уменьшать тем самым приход солнечной радиации на земную поверхность. Однако Г. В. Баринов указывает, что рассеивание аэрозолей в атмосфере — недостаточно обоснован­ный метод.

Огромные масштабы антропогенной редукции биосферы уже сейчас дают основание считать, что решение проблемы СО₂ должно осуществляться путем «лечения» самой биосферы, т. е. восстановления почвенного и раститель­ного покрова с максимальными запа­сами органического вещества всюду, где это возможно. Одновременно должен быть усилен поиск, направленный на замену ископаемого топлива другими источниками энергии, в первую очередь экологически безвредными.

Использованная литература:

1. Споры о будущем: Окружающая среда (изд. “Мысль”)

2. З.Новрузов: Природа не прощает ошибок (изд. “Мысль”)

3. Биологический энциклопедический словарь