- 27,766
- 46
- 8 Ноя 2022
Новая климатическая модель показала, когда леса и травы начнут проигрывать жаре и углеродному голоду.
Вегетарианцам пока не о чем волноваться. Растения проживут на Земле еще очень долго, но даже у зеленого мира есть срок годности. Новая климатическая модель показывает, что судьбу лесов, трав и сельскохозяйственных культур в далеком будущем решат два медленных процесса: Солнце будет становиться ярче, а углекислый газ в атмосфере может постепенно уходить в горные породы и океан.
Солнце уже миллиарды лет понемногу наращивает светимость. Примерно за каждый миллиард лет полная энергия, которую получает Земля, растет на 10%. Такой рост напрямую влияет на температуру поверхности. Второй крупный фактор — парниковый эффект, а его в значительной степени задает концентрация CO2 в атмосфере.
Углекислый газ не просто висит в воздухе. Дожди, горные породы и CO2 вступают в химическую реакцию, которую геологи называют силикатным выветриванием. В ходе реакции образуются кальций и бикарбонат, затем реки уносят соединения в океан, где углерод оседает на дне в виде карбоната кальция. Позже геологический цикл возвращает часть углерода в атмосферу через вулканы.
Сейчас силикатное выветривание убирает из атмосферы около 130 млн тонн углерода в год. Человечество выбрасывает примерно в 90 раз больше. Для ближайших десятилетий разница звучит как тревожная цифра, но на горизонте миллиардов лет исследователей интересует другой вопрос: как быстро природный механизм начнет лишать атмосферу CO2 и когда растениям станет нечем дышать.
Джейкоб Хак-Мисра и Эрик Вулф из Blue Marble Space в Сиэтле проверили несколько вариантов будущего Земли с помощью трехмерной климатической модели общей циркуляции. Работа вышла в Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Авторы совместили рост солнечной светимости с разными сценариями силикатного выветривания и оценили, сколько времени сложная наземная жизнь сможет оставаться возможной.
Для растений CO2 играет роль не только парникового газа, но и сырья для фотосинтеза. Большинство современных видов относятся к C3-растениям. На такие растения приходится около 95% видового разнообразия земной флоры, и при концентрации CO2 ниже 50 частей на миллион фотосинтез у них срывается. C4-растения, к которым относятся, например, кукуруза и сахарный тростник, выносят более бедную атмосферу и могут держаться примерно до 10 частей на миллион. CAM-растения, включая многие суккуленты, выдерживают еще более жесткий дефицит.
В мягком сценарии силикатное выветривание почти не усиливается, даже когда Солнце нагревает планету. CO2 в атмосфере остается близким к нынешнему уровню, а рост температуры идет постепенно. Модель показывает, что Земля сохраняет достаточно пригодных условий примерно до отметки 1,5 млрд лет от настоящего времени. Затем нагрев становится серьезнее, а к двум миллиардам лет поверхность почти полностью теряет зоны, где могут существовать растения и другие сложные организмы. После такого рубежа планету, вероятно, снова будут в основном населять микробы.
В жестком сценарии исследователи, наоборот, исходили из сильного силикатного выветривания. При росте солнечной светимости горные породы активнее вытягивают CO2 из атмосферы, парниковый эффект слабеет, а растения постепенно подходят к углеродному голоданию. Такой вариант не означает быстрый конец биосферы, но меняет механизм угрозы. Земля гибнет для растений не только от жары, но и от нехватки углекислого газа.
Главный результат работы оказался менее мрачным, чем у прежних упрощенных расчетов. Трехмерная модель Exo-CAM, которую авторы ранее разрабатывали для изучения экзопланет и древних климатов, дала более длинный срок жизни растительной биосферы. По оценке исследователей, растения могут продержаться от 1,35 до 1,86 млрд лет, в зависимости от того, насколько активно будет идти силикатное выветривание.
Хак-Мисра отметил, что жизнь на Земле умеет приспосабливаться к тяжелым условиям. Даже жаркая среда с низким уровнем CO2 способна поддерживать растения и животных, которые питаются растениями, гораздо дольше, чем казалось по ранним моделям.
Полного бессмертия новая работа Земле не обещает. Рано или поздно яркое Солнце разогреет планету до состояния, при котором океаны начнут испаряться, а привычная биосфера исчезнет. Но новый расчет сдвигает этот финал далеко вперед. У растений, лесов, трав и микробов впереди еще почти два миллиарда лет, если, конечно, никакая более близкая катастрофа не вмешается раньше.
Вегетарианцам пока не о чем волноваться. Растения проживут на Земле еще очень долго, но даже у зеленого мира есть срок годности. Новая климатическая модель показывает, что судьбу лесов, трав и сельскохозяйственных культур в далеком будущем решат два медленных процесса: Солнце будет становиться ярче, а углекислый газ в атмосфере может постепенно уходить в горные породы и океан.
Солнце уже миллиарды лет понемногу наращивает светимость. Примерно за каждый миллиард лет полная энергия, которую получает Земля, растет на 10%. Такой рост напрямую влияет на температуру поверхности. Второй крупный фактор — парниковый эффект, а его в значительной степени задает концентрация CO2 в атмосфере.
Углекислый газ не просто висит в воздухе. Дожди, горные породы и CO2 вступают в химическую реакцию, которую геологи называют силикатным выветриванием. В ходе реакции образуются кальций и бикарбонат, затем реки уносят соединения в океан, где углерод оседает на дне в виде карбоната кальция. Позже геологический цикл возвращает часть углерода в атмосферу через вулканы.
Сейчас силикатное выветривание убирает из атмосферы около 130 млн тонн углерода в год. Человечество выбрасывает примерно в 90 раз больше. Для ближайших десятилетий разница звучит как тревожная цифра, но на горизонте миллиардов лет исследователей интересует другой вопрос: как быстро природный механизм начнет лишать атмосферу CO2 и когда растениям станет нечем дышать.
Джейкоб Хак-Мисра и Эрик Вулф из Blue Marble Space в Сиэтле проверили несколько вариантов будущего Земли с помощью трехмерной климатической модели общей циркуляции. Работа вышла в Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Авторы совместили рост солнечной светимости с разными сценариями силикатного выветривания и оценили, сколько времени сложная наземная жизнь сможет оставаться возможной.
Для растений CO2 играет роль не только парникового газа, но и сырья для фотосинтеза. Большинство современных видов относятся к C3-растениям. На такие растения приходится около 95% видового разнообразия земной флоры, и при концентрации CO2 ниже 50 частей на миллион фотосинтез у них срывается. C4-растения, к которым относятся, например, кукуруза и сахарный тростник, выносят более бедную атмосферу и могут держаться примерно до 10 частей на миллион. CAM-растения, включая многие суккуленты, выдерживают еще более жесткий дефицит.
В мягком сценарии силикатное выветривание почти не усиливается, даже когда Солнце нагревает планету. CO2 в атмосфере остается близким к нынешнему уровню, а рост температуры идет постепенно. Модель показывает, что Земля сохраняет достаточно пригодных условий примерно до отметки 1,5 млрд лет от настоящего времени. Затем нагрев становится серьезнее, а к двум миллиардам лет поверхность почти полностью теряет зоны, где могут существовать растения и другие сложные организмы. После такого рубежа планету, вероятно, снова будут в основном населять микробы.
В жестком сценарии исследователи, наоборот, исходили из сильного силикатного выветривания. При росте солнечной светимости горные породы активнее вытягивают CO2 из атмосферы, парниковый эффект слабеет, а растения постепенно подходят к углеродному голоданию. Такой вариант не означает быстрый конец биосферы, но меняет механизм угрозы. Земля гибнет для растений не только от жары, но и от нехватки углекислого газа.
Главный результат работы оказался менее мрачным, чем у прежних упрощенных расчетов. Трехмерная модель Exo-CAM, которую авторы ранее разрабатывали для изучения экзопланет и древних климатов, дала более длинный срок жизни растительной биосферы. По оценке исследователей, растения могут продержаться от 1,35 до 1,86 млрд лет, в зависимости от того, насколько активно будет идти силикатное выветривание.
Хак-Мисра отметил, что жизнь на Земле умеет приспосабливаться к тяжелым условиям. Даже жаркая среда с низким уровнем CO2 способна поддерживать растения и животных, которые питаются растениями, гораздо дольше, чем казалось по ранним моделям.
Полного бессмертия новая работа Земле не обещает. Рано или поздно яркое Солнце разогреет планету до состояния, при котором океаны начнут испаряться, а привычная биосфера исчезнет. Но новый расчет сдвигает этот финал далеко вперед. У растений, лесов, трав и микробов впереди еще почти два миллиарда лет, если, конечно, никакая более близкая катастрофа не вмешается раньше.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
