научная статья по теме СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ УГЛЕРОДНОГО БАЛАНСА И ПРЕДЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ К ПОГЛОЩЕНИЮ УГЛЕРОДА НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ УГЛЕРОДНОГО БАЛАНСА И ПРЕДЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ К ПОГЛОЩЕНИЮ УГЛЕРОДА НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ»

К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ Г.В. ДОБРОВОЛЬСКОГО

УДК 631.417.2

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ УГЛЕРОДНОГО БАЛАНСА И ПРЕДЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ К ПОГЛОЩЕНИЮ УГЛЕРОДА

НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ* © 2015 г. В. Н. Кудеяров

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН 142290, Пущино Московской обл., ул. Институтская, 2 e-mail: vnikolaevich2001@mail.ru Поступила в редакцию 18.02. 2015 г.

Растущее население Земли в обозримом будущем вряд ли откажется от использования традиционных источников энергии, хотя все шире разрабатываются энергосберегающие технологии, расширяются масштабы использования нетрадиоционных, возобновляемых источников энергии. Анализ современного состояния глобального круговорота углерода показал, что парниковый эффект, независимо от серьезных попыток ввести ограничительные меры по уменьшению промышленной эмиссии СО2, будет продолжать нарастать. Надежды на масштабное секвестирование СО2 при переводе разных земельных угодий в лесные экосистемы не оправданы, поскольку при достижении насаждениями климаксового периода дальнейшее накопление углерода в надземной биомассе прекращается и баланс углерода приближается к нулевому значению, а в перестойных лесах и вовсе может иметь отрицательное значение. Уровень насыщения органическим углеродом почв также имеет свои ограничения и определяется почвенно-климатическими особенностями. При обратном переводе лесных и луговых ценозов в агроценозы (распашка) в результате интенсивной минерализации органического вещества почв вновь накопленный С орг через некоторое время опять оказывается в атмосфере. Спелые насаждения очень уязвимы для различного рода внешних воздействий — пожаров, нашествия вредителей и болезней. Не умаляя экологической важности мероприятий по облесению всевозможных территорий, для человечества крайне актуально направить усилия на разработку адаптационных механизмов (мероприятий) к меняющимся условиям окружающей среды и климата (разработать эффективные технологии защиты от экстремальных погодных явлений, быстрой ликвидации лесных пожаров, защиты от наводнений и др.). Для России весьма актуальным является подготовка к возможному отступлению вечной мерзлоты и, соответственно, решение проблем безопасного строительства в районах Крайнего Севера и распространения вечной мерзлоты.

Ключевые слова: эмиссия СО2, сток, секвестирование, потоки, резервуары углерода, изменение климата.

DOI: 10.7868/S0032180X15090087

ВВЕДЕНИЕ

Одной из наиважнейших функций почвы в биосфере является их способность осуществлять газообмен с атмосферой [6]. Этот процесс тесно связан с изменениями климата, который по типу обратных связей воздействует на продукцию и эмиссию парниковых газов. В упомянутой работе Г.В. Добровольским подчеркнута климатообразу-ющая роль почвенного покрова, заключающаяся в депонировании и эмиссии парниковых газов, среди которых углекислоте отводится особая роль.

Один из главных глобальных вызовов XXI в. — проблема потепления климата и изменения

* Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН № 18; РФФИ 14-04-01738 а; НШ-6123.2014.

окружающей среды. Потепление климата — реальность, настоящей ситуации, которая подтверждается фактами, приведенными в работе Ье диеге С. е! а1. [33].

За последние 40 лет температура на Земле повысилась приблизительно на 0.4—0.5°С. Следствием потепления являются: разогрев океана, сокращение ледового покрытия арктических морей, уменьшение площади ледников Гренландии. При этом фактическая эмиссия от сжигания ископаемого топлива оказалась больше самых мрачных прогнозов; эмиссия от сведения лесов продолжает возрастать; интенсивность стока СО2 продолжает уменьшаться; содержание атмосферного С02 продолжает увеличиваться более, чем на

1049

3

£ л

л «

s я

се &

я

(U

Я

я

о

(N

О

U

400

390

380

370

360

350

340

■ 330

320

310 1960

400 ppm-

397 ppm Июнь, 2014

1970 1980 1990 2000 2010

Рис. 1. Среднегодовая скорость роста концентрации СО2 в атмосфере Земли за 2000—2014 гг. [33].

Прогнозируемая эмиссия на 2019 г., Гт CO2

Китай, 12.7

|12

O10 C

Гт

O

C я и с с и м

8 -

6 -

4 -

США, 5.2

Индия, 3.4 ЕВРО-28, 3.3

0

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Рис. 2. Эмиссия СО2 главными странами-эмиттерами за последние 50 лет и прогноз до 2020 г. "ЕВРО-28" — 28 стран Евросоюза.

2 ppm1 ежегодно. Глобальная концентрация CO2 в атмосфере Земли увеличилась с ~277 ppm в 1750 г. до 397 ppm в 2014 г. (на 43%). На станции Mauna Loa впервые дневные показатели превысили 400 рpm в мае 2013 г. (рис. 1).

Мировое сообщество обеспокоено увеличивающейся концентрацией в атмосфере парниковых газов (СО2, СН4, N2O и др.), поскольку именно с нарастанием парникового эффекта связывают изменение климата. Однако нет однозначного признания, что именно повышение концентрации парниковых газов в атмосфере и в первую очередь СО2 является причиной потепления климата.

В глобальном масштабе промышленная эмиссия углекислоты в абсолютном выражении в 2014 г. достигла 10.1 Гт С [33], что составляет 4—5% от общей эмиссии СО2 на планете на фоне относительно постоянной природной эмиссии СО2 океаном

ppm — частей на миллион.

(90 Гт С/год) и наземными экосистемами планеты в сумме 120 Гт С/год (почвенная биота и дыхание растений имеют примерно одинаковые величины — по 60 Гт С/год) [26, 27]. Промышленная эмиссия СО2 в мире за последние 2 десятилетия выросла с 6.0—6.5 до 10 Гт С/год. Эти 4—5% промышленной эмиссии СО2 от ее глобальной величины являются вероятной причиной повышения концентрации углекислоты в атмосфере за последнее десятилетие (рис. 1).

Растущее население Земли в обозримом будущем вряд ли откажется от использования традиционных источников энергии, хотя все шире разрабатываются энергосберегающие технологии, расширяются масштабы использования нетрадиционных, возобновляемых источников энергии. Вместе с тем парниковый эффект, независимо от внедрения новых технологий энергосбережения и принятия "киотских протоколов", будет продолжать нарастать. Главными эмиттерами техногенной эмиссии парниковых газов являются Китай (занимает первое место в мире) и США (второе место) (рис. 2) [24]. США в продолжение нескольких десятилетий лидировали в этом отношении вплоть до начала 2000-х годов. Причем выбросы углекислоты в США в пересчете на душу населения самые большие в мире.

В последние годы некоторые развивающиеся страны, такие как Индия, Бразилия, значительно наращивают свой промышленный потенциал и ускоряют темп потребления энергии не только в абсолютном выражении, но и в пересчете на душу населения [24].

В 60-х годах прошлого века в атмосфере оставалось лишь 40% от всей промышленной эмиссии СО2, а в последнее десятилетие уже 45%, то есть увеличение поглощающей способности океана и наземных экосистем не успевает за ростом эмиссии СО2 [32]. Хотя абсолютные величины стоков промышленной СО2 океаном и наземными экосистемами увеличиваются со временем.

Несмотря на различные точки зрения на причины изменения климата, наиболее широко поддерживаемой причиной глобального потепления является именно усиление парникового эффекта за счет увеличивающихся эмиссий СО2, СН4, М2О. Поэтому наращивание использования в мире ископаемого топлива дает основания делать соответствующие прогнозы изменения (потепления) климата. Так, при существующем темпе увеличения промышленной эмиссии СО2 некоторые исследователи прогнозируют повышение среднегодовой глобальной температуры к 2100 г. на 4— 6°С. Согласно некоторым моделям, исходя из сценариев потепления климата в интервале от 0 до 6°С, для того, чтобы рост средне глобальной температуры к концу века не превысил 2—3°С необходимо снизить уровень промышленной эмис-

2

Таблица 1. Соотношение эмиссии СО2 в атмосферу за счет природных и антропогенных источников

Источник С-СО2, Гт %

Мировая эмиссия СО2 (всего), 221-247 100

в том числе:

Природные источники (всего) [26] 210-235 95

в том числе:

дыхание наземной биоты 60-70 28

дыхание почвенной биоты 60-75 28

дыхание океанической биоты 90-92 39

Антропогенная деятельность (всего) [33] 11-11.5 4.7

в том числе:

сжигание ископаемого топлива 10.0 4.3

изменение землепользования (сведение лесов, распашка целинных зе- 1-1.5 0.4

мель и др.)

сии СО2 до 4—5 Гт С-СО2/год. А для сохранения существующего уровня среднеглобальной температуры на поверхности Земли необходимо полностью прекратить использования ископаемого топлива [24]. Однако такого сокращения использования ископаемого топлива ожидать нереально, поскольку многие страны и в первую очередь развивающиеся вряд ли пойдут на уменьшение потребления углеводородных энергоносителей. Очевидно, что другие источники энергии (атомная, гидроэнергия, солнечная и др.) не смогут полностью заменить углеводороды.

Естественно, данные прогнозы не учитывают ряда других факторов, действующих не только на потепление климата, но и на похолодание, не учитываются естественные многолетние циклы изменения климата. Нет однозначного мнения, что существует прямая связь между концентрацией СО2 в атмосфере и повышением температуры на Земле. Так, Фролов с соавт. [17] показали, что за последние 100—120 лет коэффициент корреляции (Я) между концентрацией СО2 в атмосфере и среднегодовой температурой воздуха в приповерхностном слое атмосферы в Арктике был 0.47, а с уровнем полного потока солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу атмосферы Земли — 0.89. Приведенные данные лишний раз свидетельствуют о недостаточности наших знаний о законах природы и истинных факторах изменения климата на Земле. Однако все большее признание в научном сообществе получает положение о том, что главным фактором потепления климата на Земле является усиление парникового эффекта за счет роста промышленной эмиссии СО2, СН4 и М20. Необходимо признать, что ультрабыстрая активация долговременных ископаемых пулов углерода вносит драматические изменения в основные биосферные процессы.

ПОТОКИ И РЕЗЕРВУАРЫ УГЛЕРОДА В НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

При оценке приоритетов в изменении биогеохимического цикла углерода необходимо учитывать масштаб процессов, происходящих в различных резе

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком