Тесноватая планета

Человечество все больше осознает себя глобальной силой, обнаруживая новые и новые последствия своей активности. Последние недели ознаменовались целой чередой сообщений о различных формах нашего влияния на окружающую среду.

Человечество все больше осознает себя глобальной силой, обнаруживая новые и новые последствия своей активности. Последние недели ознаменовались целой чередой сообщений о различных формах нашего влияния на окружающую среду.

Вне конкуренции, конечно, тема глобального потепления. Опубликованные в журнале Science результаты масштабного исследования американскими климатологами теплового обмена планеты призваны поставить точку в старых спорах. Ученым удалось весьма точно определить тепловой баланс Земли и убедиться в том, что она поглощает больше тепла, чем излучает. Ключевую роль в исследовании сыграли буи, разбросанные по Мировому океану, а также измерения, проводимые из космоса. Естественно, не обошлось без создания цифровой модели климатической циркуляции.

Вычисленный тепловой дисбаланс (превышение прихода тепла над расходом) составляет 0,85 Вт/кв. м. Климатологи связывают его с возрастанием концентрации в атмосфере углекислоты и других парниковых газов. Показано также, что тепловая система нашей планеты характеризуется высокой инерционностью, и, даже прекратив влиять на климат, мы еще долго будем пожинать плоды своего безрассудства.

Впрочем, при всей доказательности опубликованных результатов, оппонентов они не переубедили. До сих пор некоторые ученые считают, что глобальное потепление - причина, а не следствие роста концентрации CO2. А от чего же разогревается планета? От каких-то иных причин, которые вызывают долгосрочные изменения климата. Конечно, на таком выводе настаивают лишь немногие специалисты, но научные истины не принимаются голосованием. Как и следовало ожидать, критики обсуждаемого исследования кивают на недостаточную обоснованность компьютерной модели. Ну и что, что она адекватно описывает динамику измерявшихся параметров? Параметры, ключевые для оценки будущего климата, не измерялись напрямую, а оценивались по самой модели...

Накопление CO2 влияет не только на тепловой баланс планеты в целом, но и на температуру наружной части атмосферы (термо- и экзосферы). Однако если Землю в целом углекислота разогревает, то сверхразряженный газ на высоте нескольких сотен километров - напротив, охлаждает. Это связано с тем, что поглощаемая термосферой энергия Солнца отводится в основном за счет переноса тепла к нижележащей мезопаузе (в термосфере мало молекул, способных эффективно излучать в ИК-диапазоне, а в зоне мезопаузы их достаточно). С ростом концентрации углекислоты в атмосфере и мезопаузе эффективность отвода тепла из термосферы возрастает, а плотность газа соответственно падает. При нынешних темпах плотность внешних оболочек за сотню лет может уменьшиться вдвое.

Какое это имеет для нас значение? Сейчас вокруг планеты носится около десятка тысяч фрагментов космических кораблей размером более 10 см, которые постепенно опускаются все ниже и ниже и наконец гибнут в плотных слоях атмосферы. Столкновение с ними (при скорости соударения до 15 км/с) - серьезная опасность для космической техники. Так вот, сверхразряженные газовые оболочки, достающие до околоземных орбит, снижают срок жизни космического мусора, а рост концентрации углекислоты этому препятствует. Таким образом, мусор будет болтаться в космосе дольше, а вероятность столкновения с ним кораблей станет выше (Есть, правда, и другой побочный эффект от разрежения верхних атмосферных оболочек, уже положительный. На поддержание стабильной траектории движения низкоорбитальных спутников нужно будет тратить меньше энергии).

Впрочем, земные последствия глобального потепления для нас важнее, ведь изменение климата влияет на множество населяющих нашу планету живых существ. Особенно чувствительны к изменению условий быстро размножающиеся животные.
Опубликованы результаты двадцатилетнего изучения генетического разнообразия австралийских дрозофил (плодовых мух, излюбленного объекта генетиков). При сравнении популяций, обитающих в разных регионах, удалось определить гены, характерные для мух, населяющих более теплые районы. Дело в том, что активность ферментов зависит от температуры, и алкогольдегидрогеназа, оптимальная для теплой среды, отличается от того же фермента, эффективно работающего в более прохладном климате. Так вот, за два десятилетия в популяциях мух существенно возросла доля «теплых» генов. Частота тропической формы гена мух в Мельбурне (расположенном на юге Австралии) теперь такая же, как двадцать лет назад в Сиднее (который ближе к экватору).

Зарегистрированный феномен позволяет надеяться, что дрозофилы успешно перенесут потепление, и генетики будущего не лишатся естественных популяций для проверки своих гипотез. А что ожидает другие, не столь быстро эволюционирующие виды? В большинстве случаев ничего хорошего. Обнаружено, например, что южным морским слонам стало труднее выкармливать потомство. Таяние паковых льдов сказалось на продуктивности водорослей, через них - на количестве криля, а в конечном счете - на уменьшении традиционной для морских слонов пищи - кальмаров и рыбы. В результате детеныши этих гигантских тюленей не набирают необходимый вес в период вскармливания молоком и отправляются в океан с меньшими шансами на выживание. Численность морских слонов неотвратимо снижается.

Впрочем, потепление - не единственная опасность, угрожающая морским млекопитающим. Обитающие в канадских водах киты белухи поставили один из зарегистрированных рекордов по количеству раковых опухолей среди популяций диких животных. Причина - смесь пестицидов, смываемых в моря с суши. К сожалению, многие загрязнители способны передаваться по пищевым цепочкам. Находящиеся на вершине пищевой пирамиды белухи страдают гораздо больше других видов. Некоторые белухи накапливают столько токсинов, что их трупы впору признать опасными отходами, захоронение которых требует особых мер предосторожности.

Понятно, что пестициды воздействуют и на человека. Давно описано снижение количества жизнеспособных сперматозоидов в сперме мужчин по всему миру. Исследуя этот феномен в Миссури, американский эпидемиолог Шанна Сван (Shanna Swan) обнаружила, что он в большей степени касается сельских жителей, чем горожан. Хотя этот эффект был связан с хроническим отравлением пестицидами (алахлором, атразином и диазиноном), он обычно наблюдался не у фермеров, которые обрабатывали ядохимикатами посевы, а у других лиц. Оказывается, источники водоснабжения в сельской местности чаще загрязняются стоками, содержащими пестициды, а значит, у потребляющих эту воду мужчин риск развития азооспермии возрастает в десятки раз.

Эффект загрязнителей может проявиться не только в снижении жизнеспособности спермы или ее способности к оплодотворению. Показано, что хлорорганические вещества, содержащиеся в балтийской рыбе, меняют состав сперматозоидов у шведских рыбаков. Токсическое воздействие увеличивает долю сперматозоидов с Y-хромосомой (дающих при оплодотворении мальчиков) и уменьшает долю носителей X-хромосомы (обеспечивающих появление девочек).

В этих и многих других примерах хорошо видна причинно-следственная цепочка. Высокая численность населения приводит к усилению воздействия человека на среду обитания, а изменение параметров среды затрудняет воспроизводство популяции и в конце концов может привести к снижению численности населения. Именно так регулируется численность большинства видов на нашей планете. Увы, регуляция численности популяций не отработана в ходе эволюции, ведь в эпоху становления нашего вида люди вели совсем иной образ жизни. Это обстоятельство усугубляется невиданной для биосферы скоростью культурной эволюции человека и неспецифическим характером нашего воздействия на среду. У видов, имеющих совершенный механизм контроля над численностью популяций, колебания количества особей относительно невелики. Хуже зарегулированные популяции других видов постоянно претерпевают сильные колебания численности. Но меньше всего подвержено экосистемной регуляции именно человечество. Чтобы «достать» наш вид, нужно нанести по экосистеме удар такой силы, что от него пострадают все. Более того, человек - единственный глобальный вид, и его существование зависит не только от локальных условий, но и от ресурсов всей планеты. Получается, что пока мы капитально не испортим условия для жизни на всей Земле, мы не изменим своего поведения? Как хочется надеяться на то, что способность предвидеть будущее поможет нам избежать этой печальной участи!

- Из журнала "Компьютерра"