Жизнь на планете Земля — это углеродный цикл. Углерод содержится во всех средах планеты, и каждая живая клетка строится вокруг углеродного каркаса. Но сейчас этот цикл нарушен. И это не просто избыток парниковых газов в атмосфере — это разрушение круговорота жизни на Земле.
В статье разбираемся, что такое углеродный баланс и как работают механизмы климатического кризиса.
Путешествие молекул
Углерод растворен прямо в атмосферном воздухе — в виде углекислого газа (СО₂). В норме его не так много: всего лишь 0,03–0,04% — но он буквально проходит через все живое. Этот процесс путешествия молекул углерода сквозь все живые организмы и все среды планеты называется углеродным циклом. Но на самом деле их два: один более медленный, другой — более быстрый.
Быстрый биологический цикл проходит по пищевой цепи. Растения впитывают углекислый газ и встраивают его внутрь своих клеток в процессе фотосинтеза. Растениями питаются другие организмы, например, животные. В процессе своей жизни животные все время избавляются от части накопленного углерода, например, выдыхая углекислый газ. А после смерти все живые организмы попадают в оборот бактерий и грибов, которые разлагают их на простейшие соединения. В процессе разложения часть углерода снова возвращается в атмосферу.
Примерно то же самое происходит в океане. Растворенный в морской воде углерод становится частью живых организмов, а когда они умирают, часть его возвращается в воду и может после этого испариться в воздух.
Медленный цикл еще называется геологическим. Часть останков консервируется в почве или на морском дне — и превращается в горные породы или ископаемое топливо. Этот процесс длится миллионы лет. И это самый эффективный способ надолго связать углерод из воздуха.
Иногда геологический углерод все же высвобождается в атмосферу. Это происходит во время извержения вулканов и при других геотермальных процессах.
Но последние 170 лет люди жгут ископаемое топливо в промышленных масштабах. И углерода высвобождается в 40—100 раз больше, чем от естественного вулканического фона. Это как круглогодичные извержения вулканов на всех материках Земли одновременно. Из-за этого усиливается парниковый эффект.
Вообще парниковый эффект изначально полезен: благодаря ему на Земле возможна жизнь. Солнечное тепло отражается от планеты, но слой углекислого газа удерживает часть тепла вокруг Земли, как пленка над парником. Поэтому поверхность планеты не остывает. В парнике расцветает все живое. Но если парник слишком душный, растения в нем начинают задыхаться.
А теперь посмотрим, как выходят из строя три крупнейших поглотителя углерода: лес, почва и океан — и как нарушается сам цикл жизни.
Лес
Как нетрудно догадаться, лес постоянно поглощает СО₂. Причем больше всего углерода успевают впитать старые высокие деревья с плотной корой. Поэтому реликтовые леса — настоящие хранители углерода.
Вырубки высвобождают часть углерода в атмосферу и убивают множество деревьев, которые поглощали СО₂ из воздуха. Юные побеги, которые вырастут на их месте — если, конечно, земля не будет отдана под пастбища, плантации, производство или городскую инфраструктуру — не смогут впитывать столько же углекислого газа, пока не дорастут до больших размеров.
А еще заросли удерживают влагу. Если много вырубок и распашек, то почва вокруг высыхает и лес становится слабее: он хуже растет и больше горит. Каждый раз, когда леса горят, тонны углерода выбрасываются в атмосферу.
Почва
Почва страдает не только от вырубки лесов, но и от преднамеренного осушения. Во-первых, из грунта выкачивают пресную воду. Во-вторых, осушают болота под сельское хозяйство, застройку и дата-центры.
Читайте дальше: Выпить планету до капли: как ИИ истощает водные ресурсы
В Индонезии для пальмовых плантаций осушают торфяники. Это природные склады углерода: в торфяных болотах его содержится в 2 раза больше, чем во всех лесах планеты. В торфяниках углерод «упаковывается» на века: когда слой торфа уходит на дно болота, под давлением он преобразуется в уголь — так и образуется ископаемое топливо.
Площадь торфяников и так невелика — всего 3—5% поверхности Земли, поэтому уничтожать их нельзя. А как только сухие торфяники загораются, это приводит к колоссальным выбросам СО₂.
В 2015 году в Индонезии сгорело 2,6 млн га тропических лесов и торфяников. Фермеры выжигали их под плантации пальм, но из-за засухи огонь стал неконтролируемым. За 3 недели выбросы углерода от пожаров превысили годовые промышленные выбросы Германии. А всего в атмосфере оказалось 1,43 млрд тонн СО₂-эквивалента*. Это настоящая экологическая катастрофа.
Пожары, особенно торфяные — это худшее, что можно представить. Но даже само по себе высыхание почвы уже приводит к углеродным выбросам. Она разрушается, и углерод вымывается в океан.
Океан
Океан — один из основных источников кислорода на планете. Все благодаря фитопланктону: он питается углекислым газом и производит кислород. Еще много углерода поглощают коралловые рифы — за счет высокого биоразнообразия: на рифах обитает 25% всех морских видов. В одних условиях одни организмы эффективно поглощают углерод, а в других — другие.
Все то время, пока человечество бесконтрольно выбрасывало углерод в атмосферу, океан его впитывал. Океан поглощает 30% всех антропогенных выбросов. Из-за этого кислотно-щелочной баланс воды нарушился: эксперты говорят о закислении океана.
От перегрева и закисления вымирают панцирные организмы. Обесцвечиваются и разрушаются коралловые рифы — а вместе с ними гибнут их обитатели. Биоразнообразие утрачивается, и поглощать излишки СО₂ становится некому. Углерод просто накапливается в воде и воздухе.
Новые формы жизни
Любая природная среда, как и среда живого организма, имеет свой оптимальный химический баланс. Если он серьезно нарушается, свойства среды меняются, и ее обитатели по большей части вымирают. В первую очередь сложные организмы. Более простые организмы постепенно приспосабливаются к новым условиям — и так зарождаются другие формы жизни. Например, бактерии, которые умеют дышать кислородом: их предшественники, которые жили в сернисто-метановой атмосфере, теперь вытеснены в безвоздушную среду.
Сейчас баланс на Земле меняется стараниями человека, и это опасно для жизни. Прежде всего для выживания человеческого вида. Но может быть, после исчезновения высших видов появятся новые живые организмы, которые отлично будут себя чувствовать в душном парнике.
*СО₂-эквивалент — это условная единица, в которой измеряют выбросы парниковых газов. Например, у метана и угарного газа разная сила воздействия на атмосферу. Поэтому все выбросы приравнивают к СО₂ для удобства подсчета.
Автор: Екатерина Доильницына