Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Теплая дорога в Киото

Архив
автор : Дмитрий Шабанов   26.10.2004

Как известно, Россия в ближайшее время намерена подписать Киотский протокол, регулирующий промышленные выбросы углекислоты в атмосферу.

Как известно, Россия в ближайшее время намерена подписать Киотский протокол, регулирующий промышленные выбросы углекислоты в атмосферу.

Это не просто добавление еще одного «подписанта». Благодаря присоединению России, международный договор сможет вступить в действие в предусмотренный срок, а отношения человеческой цивилизации и биосферы, в каком-то смысле, перейдут в новую фазу — международное сообщество подключит экономические механизмы для противодействия глобальному экологическому кризису. Радость от общечеловеческой победы слегка отравляет одно обстоятельство: скорее всего, Киотский протокол малоэффективен. Однако значит ли это, что его не следовало подписывать?
Откуда берется углекислота?

Чтобы понять суть проблемы, придется начать c простых истин. Наш мир населен двумя группами живых существ, для каждой из которых ресурсами являются отходы или продукты жизнедеятельности другой группы. Речь идет об автотрофах (организмах, способных синтезировать органические вещества из неорганических) и гетеротрофах (нуждающихся во внешнем источнике органики). Автотрофы и гетеротрофы соответствуют друг другу, как две половинки разбитой тарелки (рис. 1).

Конечно, показанные на рисунке отношения упрощены. Органика создается также в ходе хемосинтеза, а разрушается при гликолизе (Бескислородное расщепление углеводов в тканях. Это от его последствий болят мыщцы после тяжелой нагрузки), брожении и горении. Однако экологический баланс в биосфере можно передать через равновесие между самыми мощными процессами — фотосинтезом и дыханием, а значит, через равновесие между кислородом и углекислотой в атмосфере.

Живые организмы не просто приспособлены к своей среде обитания: они ее создали. Фундаментальная особенность современного экологического баланса — преобладание фотосинтеза (и выделения кислорода). Вначале Земля имела восстановительную атмосферу, но цианобактерии, одни из первых фотосинтетиков, выделили столько кислорода (побочного продукта, по сути — токсичного отхода), что окислили всю атмосферу и поверхность Земли. Благодаря кислородной эволюции распространились сложные организмы — растения, животные и грибы; кроме того, образовался озоновый экран, задерживающий ионизирующее излучение и позволивший жизни освоить сушу.

А куда подевалась органика, соответствующая кислороду, который был истрачен на окисление атмосферы? Она находится в виде горючих ископаемых в земной коре (Когда противники атомных электростанций высчитывают, на сколько человечеству хватит запасов органики в коре, они забывают, что для ее сжигания попросту не хватит воздуха), там же, где и запасы, соответствующие кислороду, который рассеивался в космосе. Фотосинтез преобладает над дыханием и сейчас, не случайно кислорода в атмосфере около 21%, а углекислого газа, по данным 2004 года, — 0,0379%.

Но человечество все сильнее сдвигает равновесие в сторону углекислоты (рис. 2). Мы используем органику не только для нужд своих тел, но и «кормим» ископаемой органикой нашу технику. Горение аналогично дыханию, однако идет быстрее и сопровождается рассеиванием высвобожденной энергии. Нам не хватает органики, образуемой автотрофами «в реальном времени», и мы используем запасы из иных эпох — горючие ископаемые. В результате мы выбрасываем CO2 и нарушаем святая святых — глобальный экологический баланс. Но сжигание ископаемого топлива — это еще не все. Наш способ ведения сельского хозяйства приводит к быстрой деградации почв и разрушению накопленной в них органики. Важную роль в плодородии почв играет детрит — органика на разных стадиях разрушения. Все сильнее эксплуатируя пахотные земли, мы подстегиваем разрушение детрита и выделение в атмосферу CO2! Измерить связанные с этим выбросы сложнее, чем промышленные, но вероятно, они сравнимы по интенсивности.

Почему мы живем в парнике?

Механизм работы парника очень прост. Чем выше температура, тем выше энергия (и меньше длина волны) электромагнитных волн, излучаемых физическим телом. Солнце намного горячее Земли. Максимум солнечного излучения лежит в видимой части спектра (длина волны около 0,5 мкм), а поверхности Земли — в инфракрасной (около 10 мкм). Атмосфера нашей планеты (а также стекло и полиэтиленовая пленка в теплицах) лучше пропускают видимую часть спектра, чем инфракрасную. Это свойство атмосферы приводит к тому, что земная поверхность получает больше лучистой энергии, чем отдает, и от этого нагревается (пока разогретый воздух не начнет излучать в космос эквивалентное количество энергии). Парниковый эффект — одно из условий существования развитой жизни на нашей планете. Без него средняя температура поверхности Земли (+15 °С) составляла бы –23 °С. Парниковыми свойствами обладает водяной пар, облака и туман, воздушные аэрозоли, метан и особенно — углекислый газ.

Споры, в каком направлении меняется климат, кажется, закончились: теплеет. Удивительно ли, что многие связывают потепление с парниковым эффектом и выбросами углекислоты?

А потепление идет серьезное. 1998, 2002 и 2003 годы были рекордно жаркими. Прошлым летом в Европе по данным ВОЗ из-за жары скончались 20 тысяч человек, а на юге континента погибло 30% урожая. Зарегистрировано разогревание Мирового океана на 0,1 °С в год, уменьшение площади ледников и повышение уровня моря на 0,7–3 мм в год (А как вы думаете, почему лидерами в борьбе с глобальным потеплением являются Великобритания и Япония? При подъеме уровня океана островам придется тяжелее всего…). Быстрее всего температуры растут на побережье Антарктики: в некоторых местах — на 2,5 °С за последние шестьдесят лет. Это приводит к ускоренному сползанию ледников в океан и дальнейшему их таянию (см. «КТ» #563). Еще одно следствие глобального потепления — возрастание количества разрушительных ураганов, засух и наводнений вследствие изменения атмосферной циркуляции.

А с другой стороны, климат ведь менялся и в прошлом.

А может, опять оледенение?

Человек возник, когда нашу планету залихорадило. Это не случайность — изменения климата подтолкнули эволюцию животных. В истории Земли случались холодные времена (например, в конце палеозоя, 250–300 млн. лет назад), но относительно недавний период был теплым. Холодать стало около 36 млн. лет назад. В результате движения литосферных плит Антарктида отделилась от Южной Америки и Австралии и обосновалась в районе Южного полюса. Вокруг нее возникло круговое течение, уменьшившее теплообмен с остальной частью планеты. Антарктида покрылась ледовым щитом, который уменьшил поглощение планетой солнечного света и «охладил» климат. Но оледенение начинается лишь тогда, когда год от года на ледники выпадает больше осадков, чем удаляется испарением и таянием. В изолированной же течениями Антарктиде осадков было мало.

Три-четыре миллиона лет назад Южная и Северная Америки сомкнулись в Панамском перешейке. Теплая вода Атлантики, дотоле уходившая в Тихий океан, устремилась на север Гольфстримом и Северо-Атлантическим течением, обеспечив тем самым обилие осадков. Ледники Гренландии, Северной Америки и севера Евразии начали расти и многокилометровыми пластами двинулись на юг. В них связались гигантские водные массы; охлаждение климата изменило циркуляцию атмосферы и океана. Но над ледниками установился холодный и сухой воздух, в результате оледенение «захлебнулось» и откатилось назад — началось теплое межледниковье. Восстановившиеся теплые течения обеспечили рост ледников — опять началось оледенение…

С тех пор Земля пережила два десятка оледенений и межледниковых периодов. Колебания средних температур на протяжении цикла измеряются несколькими градусами (до 10 °С), а изменения уровня моря — десятками и сотнями метров. В ходе последнего потепления (за 20 тысяч лет) океан поднялся на 120 метров; таяние полярных шапок Антарктиды и Гренландии может добавить еще 65–70.

Кроме «больших» оледенений и межледниковий, были и малые. Так, с конца IX до конца XII веков климат был особенно мягок. В это время норвежские викинги заселили Гренландию (Зеленую Страну) и основали поселение в Северной Америке. С похолоданием контакты с колониями прервались, и колонисты вымерли; останки последних из них несут печать хронического недоедания. А в 1450–1850 гг. «малое оледенение» покрывало льдом каналы в Голландии и даже Темзу.

Пока работает описанная климатическая колебательная система, отклонение условий в одну сторону может запустить механизм, который толкнет климат в противоположном направлении. Получается, что нынешнее потепление может смениться новым оледенением?

Надежны ли климатические модели?

Казалось бы, зачем гадать? Строим модель изменений климата, отражаем в ней все известные взаимосвязи и делаем научно обоснованный прогноз. Увы, земная атмосфера настолько сложна, что ее детерминистское моделирование невозможно [«Никто не верит прогнозам погоды на завтра. Здесь же нас просят поверить прогнозу на сто лет вперед… Поскольку климат — хаотическая система, поведение которой никто не может предсказать с уверенностью, значит, все прогнозы, по сути своей, мягко говоря, сомнительны» (Майкл Крайтон, www.computerra.ru/offline/2004/527/31872)]. Небольшое изменение исходных параметров может привести к кардинальным изменениям ожидаемого будущего климатической системы. А мы знаем еще далеко не все причинно-следственные связи, влияющие на климат.
Вот лишь несколько штрихов.

  • По всей видимости, в последние годы наблюдается увеличение активности Солнца, ведущее к разогреву Земли.
  • Рост концентрации углекислоты стимулирует фотосинтез и увеличивает продуктивность планеты.
  • Разогрев приводит к увеличению испарения воды, росту облачного покрова и отражению от облаков большего количества солнечного света — то есть к самоохлаждению.
  • Подъем уровня океана приведет к затоплению самых плодородных участков суши и уменьшению связывания углекислоты.
  • Кислотные дожди стимулируют активность серных бактерий, которые подавляют метановых бактерий — поставщиков еще одного «парникового» газа.
  • В ответ на избыточное ультрафиолетовое облучение фитопланктон выделяет вещества, способствующие образованию облаков.
  • Деятельность человечества ведет не только к выбросам CO2, но и к загрязнению атмосферы пылью и сажей. Глобальное «затемнение» может вызвать похолодание.

  • А тут еще магнитные полюса Земли, похоже, вознамерились поменяться местами. Это сопровождается ослаблением магнитного поля планеты и возрастанием потока радиации. Как среагирует на это биосфера, как это повлияет на климат?..

    И наконец, некоторые специалисты убедительно настаивают, что повышение концентрации углекислоты охлаждает, а не разогревает планету! Нагрев нижних слоев атмосферы может усиливать ее вертикальную циркуляцию и рассеивание энергии в космосе. Сторонники этой точки зрения утверждают, что из результатов антарктического бурения следует, что в недавней истории Земли рост концентрации углекислоты был следствием, а не причиной потепления.

    Как все непросто!

    Выгоден ли России Киотский протокол?

    Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата был подписан главами развитых стран в конце 1997 года. Его задача — значительно (например, для ЕС — на 8%) сократить промышленные выбросы CO2 к 2010 году по сравнению с 1990-м. Это ограничение может замедлить темпы роста мировой экономики примерно на 1% в год. В дальнейшем, на втором этапе действия протокола, который начнется после 2012 года, следует добиться снижения выбросов CO2 примерно наполовину.

    Согласно этому документу, высокоразвитые страны могут купить у других стран квоты на определенное количество выбросов. Кроме того, передовые державы могут зарабатывать право на перепроизводство углекислого газа, финансируя переход на современные технологии других стран. Чем сильнее отстает страна, тем выгоднее ее развивать. Чтобы сократить выбросы CO2 на одну тонну, в России нужно потратить $20, на Украине — $7, в ЕС — $270, а в Японии — $600! Особенность протокола — предусмотренное в нем неравенство сторон. Труднее всего придется мировым лидерам, а выбросы Китая и Индии пока регулировать даже не собираются.

    Сейчас протокол ратифицировали 128 стран, однако их голосов недостаточно, так как они дают менее 55% всех выбросов. Это связано с отказом от ратификации протокола главного игрока — США (37% выбросов), а также Австралии. В итоге голос России (17%) оказался решающим. Хотя наша страна подписала протокол в 1997 году, правительство передало соответствующие документы в Думу лишь сейчас.

    Сейчас выбросы России составляют около 80% от уровня 1990 года (Россия и Украина выторговали право не снижать его). Вероятно, этот рубеж будет преодолен в 2007–2011 гг., после чего протокол перестанет разгонять экономику России и начнет ее тормозить.

    Бытует мнение, что благодаря Киотскому протоколу Россия получит выгоду от развала своей промышленности. Недостачу выбросов можно будет продавать другим странам и за счет этого жить хорошо (а еще можно найти во-о-от такой алмаз, продать его и нанять иностранцев, которые наведут в стране порядок, пока россияне отдохнут на Канарах). Увы, в соответствии с протоколом, продавать можно лишь квоты за сокращение выбросов, связанное с усовершенствованием технологий. Впрочем, торгуясь с мировым сообществом, Россия может вытребовать себе право продавать «развальные» квоты (как вытребовала и право не снижать свои выбросы). Некоторые специалисты считают, что мы должны лучше торговаться, требуя учесть экономическую специфику и вклад в общее дело наших лесов. Другие предполагают, что переход Европы на газ (самое эффективное топливо) так поддержит российскую экономику, что Киотский протокол окажется выгоден ей в любом случае.

    Впрочем, странные аргументы выдвигают и противники протокола. Кое-кто решил, что от глобального потепления Россия выиграет: якобы климат в Сибири станет лучше. Из заколосившейся тундры можно будет злорадно смотреть на великий голод в Китае. Непонятно только, как в этой ситуации поведут себя китайцы и будет ли это хорошо для России?

    В любом случае, в нынешних обстоятельствах, под внешним нажимом, подписание Киотского протокола России выгодно — это лишь один из ходов в более крупной игре (в частности, во вступлении в ВТО (Кстати, Россия может подписать протокол, вступить в ВТО, а в 2012 году выйти из протокола. Но (при условии одобрения Думой) хотя бы до 2012 года протокол будет действовать)). Хорошая или плохая это новость для тех, кто хотел бы, чтобы Земля оставалась подходящим для жизни местом?

    Как уменьшить выбросы углекислоты?

    Как уменьшать содержание углекислоты? Обычный ответ — высаживая растения. Увы, стабильная экосистема поглощает столько же CO2, сколько выделяет. В противном случае количество органики в экосистеме менялось бы и переводило ее в иное качество. Когда дрова сжигают, а органика в лесной почве деградирует, в атмосферу возвращается вся связанная лесом углекислота (Впрочем, пока леса растут, они связывают CO2. В соответствии с протоколом, на их высаживании даже можно заработать). Что же может помочь? Изменение технологий. Вот некоторые из решений.

    Отработанный путь — совершенствовать сжигание топлива, повышать КПД тепловых машин, экономить энергию. Именно к этому в первую очередь подталкивает Киотский протокол.

    Можно также форсировать переход к иным источникам энергии: атомной, термоядерной (дай бог нашему теленку волка съесть), солнечной, геотермальной, ветровой и т. д. Все реальные альтернативы извлекаемой из ископаемого топлива энергии имеют свои недостатки, но развивать их все равно нужно.

    Изменить структуру энергопотребления. Замечательный факт: распространение практики виртуальных офисов в США заметно сократило расход горючего для поездок на работу! Будем надеяться на новые эффекты от прогресса информационных технологий. Но как запланировать такой результат?

    Остановить эрозию почв. Для этого нужно перестроить мышление каждого землепользователя, переключив его эгоизм с ближних целей (получить сейчас) на дальние (устойчиво получать в будущем). Об этом легко рассуждать, сидя в удобных креслах, но это нелегко претворять в жизнь, страдая от голода.

    Перейти с органического топлива на водородное: сжигать водород, получая в выбросах чистую воду. Но вот где брать энергию для производства водорода? Там, где и сейчас? Тогда это попросту удлинение цепочки преобразования энергии, ведущее к дополнительным потерям.
    Бороться с метанообразующими бактериями. Антибиотики для уничтожения тех, что живут в кишечнике жвачных парнокопытных, уже разрабатываются. И расти коровы-овцы будут быстрее, и выделять парниковый газ перестанут! Увы, качественно это ситуацию не изменит, да и метанообразователи могут приспособиться к антибиотикам.

    А можно ли сдвинуть экологический баланс в другую сторону? Да, обеспечив накопление неразложившейся органики — например, выращивать леса, вырубать их и заполнять древесиной заброшенные шахты. Но вектор нашего развития направлен противоположно: мы извлекаем органику из земной коры, а не прячем ее там! В США разрабатывается идея закачки в шахты сжиженной углекислоты. Но опять же, чтобы получить требуемую для сжижения CO2 энергию, надо сжигать на 30% больше топлива. Замкнутый круг…

    Ускорить бы связывание углекислого газа в известняк, карбонат кальция… Эту функцию без устали выполняют моллюски, рифообразующие кораллы, фораминиферы (морские родичи амеб), кокколитофориды (группа водорослей) и другие существа с известковыми раковинами и скелетами. Увы, повышение кислотности Мирового океана препятствует их деятельности. Тут бы им и помочь! Но где без значительных затрат энергии (требующих увеличения выбросов углекислоты) взять достаточное количество солей кальция?

    В итоге остаются «скучные» меры, к которым, собственно, и призывает Киотский протокол.

    Как вести себя, стоя перед валом цунами?

    Итак, есть серьезные основания опасаться катастрофических изменений климата, вполне сравнимых с показанными в американской страшилке «Послезавтра». Не так важно, виновата ли в них углекислота, важнее, что они нам сулят. Уже сейчас разогрев планеты уносит множество жизней (в основном пожилых людей) и наносит серьезный экономический ущерб…

    Стоит ли паниковать раньше времени? Земля проходила и через более сильные изменения климата, но все равно осталась неплохим местом для жизни. С изменением климата природные зоны смещались то в одну, то в другую сторону, а жизнь шла своим чередом.

    Увы, наблюдаемые сейчас метаморфозы с геологической точки зрения просто стремительны, а наша планета и так эксплуатируется в экстремальном режиме. Подавляющая часть пригодных земель используется в сельском хозяйстве (если не как поля, то как пастбища), а полученных продуктов питания хватает не всем. Со сдвигом природных зон резко упадет общая урожайность: там, где сформированы плодородные почвы, сложится неблагоприятный режим увлажнения, а в местах с подходящей влажностью не будет подходящих почв. С геологической точки зрения — ничего страшного. Несколько тысяч лет — и почвы адекватно изменятся. А с социальной и политической? А если учесть, что доля населения, живущего в голодных, но быстро растущих странах, продолжает возрастать? Как среагируют бедные, но многолюдные страны на острый недостаток ресурсов? Как повлияет борьба за передел ресурсов на их количество и доступность?

    Оптимисты скажут, что дело не в площади посевов, а в их продуктивности. Посмотрите, какие урожаи собирают с небольших площадей в Голландии или Израиле! Если так хозяйствовать по всей Земле, никакие изменения климата не страшны. Но при этом почему-то забывают, сколько сожженного ископаемого топлива (и выброшенной в атмосферу углекислоты) тратится на эти урожаи. Для всего человечества эти технологии недоступны, их смогут позволить себе лишь самые богатые и успешные страны (за счет ресурсов всей планеты). Вы думаете, остальная часть человечества воспримет это доброжелательно? Обеспечивает ли технологическое превосходство Израиля спокойную жизнь в окружении бедных арабских стран?

    Может быть, климатические перемены просто повлекут за собой изменение привычного образа жизни, а может, они положат предел существованию человечества. Мы не знаем, какое из этих предположений справедливо. Допустим худшее: человечеству суждено погибнуть, причем довольно быстро. Означает ли это, что противиться предначертанию бессмысленно?

    Рано или поздно каждый из нас осознает факт собственной смертности и как-то свыкается с ним. Мы стремимся продлить свою жизнь и прожить ее остаток с достоинством. Даже если человечество обречено, лучший способ провести оставшееся время — бороться с наступающей катастрофой. А если наши модели допускают какую-то неопределенность (ох, допускают!), мы просто обязаны предпринять все возможные усилия. Однако для этого каждый из нас должен серьезно измениться психологически. Если угроза климатических изменений заставит человечество в целом и каждого человека в отдельности пересмотреть мотивы своей деятельности, она может сыграть благую роль в нашей истории.

    Нужна ли глобальная регуляция нашей активности?

    Человек — не просто вид-космополит, а первый глобальный вид. Космополитов немало. Например, серая крыса (пасюк) есть почти всюду, где есть человек, а также кое-где еще. Но каждая популяция крыс существует за счет ресурсов места обитания. Опустеет амбар — исчезнет живущая в нем популяция крыс. Часть особей погибнет, часть мигрирует в другие места. Но никогда две популяции крыс не будут обмениваться ресурсами.

    Уважаемый читатель, в скольких странах произведены предметы, которые вы каждодневно используете? Обмен ресурсами между популяциями — наша типичная особенность. Мы знаем разные формы такого обмена — от торговли до войны или даже гуманитарной помощи.

    Человечество — не просто совокупность особей вида Homo sapiens Linnaeus, 1758, а сущность со свойствами, отсутствующими у ее частей. Представьте-ка аналогичное понятие, относящееся к любому другому виду! Сейчас не N популяций человека эксплуатирует ресурсы N мест обитания, а единое человечество эксплуатирует биосферу в целом.

    Гибель одной популяции крыс не означает гибели вида. Глобальному же виду, который подорвал ресурсы биосферы, бежать некуда. Мы вышли на новый уровень существования, а механизмы регуляции нашей активности остались прежними, завязанными на популяционный уровень. Чтобы сохраниться, человечеству необходимы новые, глобальные механизмы регуляции его отношений со средой. На биологическом фундаменте они не появятся, нужно культурное регулирование. Киотский протокол — одна из первых попыток в этом направлении. Даже если он не эффективен, то хотя бы не вреден и смягчает некоторые неблагоприятные последствия нашей деятельности. И еще. Человечество в нем — единое целое, которое вышло за пределы популяционной (экосистемной) регуляции.

    Разные культуры отличаются широтой группы, с которой отождествляет себя индивид. Сравните: «мы — пацаны нашего двора»; «…члены нашего племени»; «…патриоты нашей страны»; «…человечество»; «…живые существа планеты»… Может, культуры с широким отождествлением в чем-то важном превосходят «узкие»? С этой точки зрения Киотский протокол хорош. Да, он может задержать развитие промышленности России, требуя ее интенсивного, а не экстенсивного роста. Да, удваивать ВВП проще, не заботясь о контроле за выбросами углекислоты. Но договор ставит благополучие человечества превыше интересов отдельных стран.

    Сам по себе Киотский протокол мало что меняет. Но это один из первых шагов на пути, который должно пройти человечество. Значит, этот шаг стоит сделать. 

    © ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2020
    При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.