Creșterea concentrației de CO2 în atmosferă contribuie la creșterea vegetației • Alexander Markov • Știință științifică despre "Elemente" • Climă, Ecologie

O creștere a concentrației de CO 2 în atmosferă contribuie la creșterea acoperirii vegetației.

Fig. 1. Creșterea concentrației de dioxid de carbon în atmosferă în perioada 1958-2015 (în părți pe milion). Pe bara laterală – ciclul CO tipic anual2: maxim în luna mai, minim în septembrie-octombrie. În timpul maximului climatic Eocen timpuriu, acest indicator a ajuns la 1.400, depășind nivelul preindustrial (280) de 5 ori, iar nivelul modern (402) – de 3.5 ori. Imagine de la en.wikipedia.org

O analiză izotopică a foraminiferelor fosile a făcut posibilă rafinarea estimărilor conținutului de CO2 în atmosferă în diferite epoci ale Cenozoicului. În timpul perioadei climatice optimiste Eocene (acum 53-51 milioane de ani), când temperatura medie pe planetă era cu 14% mai mare decât curentul, concentrația de CO2 atmosfera a fost de aproximativ 1400 ppm (părți per milion). Răcirea care a început apoi a continuat în paralel cu o scădere a concentrației de CO2care, de la începutul Oligocenului (cu 33-34 milioane de ani în urmă, când a apărut glaciația Antarcticii), sa dublat. Într-un alt studiu, bazat pe observațiile prin satelit, sa arătat că, din 1982 până în 2009, planeta sa transformat în verde, ceea ce înseamnă că în majoritatea terenurilor sa înregistrat o creștere a indicelui suprafeței frunzelor (suprafața frunzelor verzi pe unitatea de suprafață). Modelele ecologice arată că principalul motiv pentru creșterea rapidă a vegetației este probabil creșterea concentrației de CO.2, care în această perioadă a crescut de la 340 la 386 ppm.În general, noile date confirmă și clarifică ideile despre influența puternică a concentrației de CO atmosferic2 pe climă și vegetație.

În timpul Cenozoic, climatul planetei noastre a suferit schimbări radicale, care cu greu pot fi numite favorabile. Clima caldă și uniformă care a predominat pe tot cuprinsul perioadei mezozoice (când pădurile și dinozaurile au crescut în regiunile polare) a fost înlocuită de epoca rece, cu un gradient ascuțit de temperatură latitudinală și cu glaciații extinse în latitudinile mari ale ambelor emisfere (vezi: K.Yu.Eskov. Pământul și viața pe el Capitolul 13. Cenozoic: debutul crioelor). Începutul răcirii globale a fost precedat de așa-numitul Early Eocene Climate Optimum – o perioadă extrem de caldă de 53-51 Ma, când temperatura medie pe planetă depășește temperatura curentă (preindustrială) cu aproximativ 14 grade (vezi Paleocene-Eocene Termale Maximum ). La mijlocul și la sfârșitul eocenului, temperatura a scăzut constant, iar la începutul Oligocenului (acum 33,6 milioane de ani), Antarctica a fost acoperită de gheață, iar viața a murit. Acest eveniment marchează începutul erei reci.

Principalul motiv pentru răcire, majoritatea experților cred că o scădere a concentrației de dioxid de carbon în atmosferă.Declinul ar putea fi cauzat, în special, de creșterea Himalaya, care a intensificat intemperiile chimice ale rocilor (a se vedea Weathering: Hidroliza pe silicați și carbonați), în timpul căreia CO2 eliminat din atmosferă. Cu toate acestea, obțineți estimări corecte ale CO2 în atmosferă în epoca geologică îndepărtată nu este o sarcină ușoară (vezi legăturile de la finalul știrilor). Estimările disponibile în prezent privind nivelul Eocenului de CO2 evident, se apropie și variază foarte mult: de la 500 la 3000 ppm. Acest lucru face dificilă testarea ipotezei rolului CO2 în variațiile climatului Cenozoic.

Britanici geochemists al cărui articol este publicat în jurnal natură, utilizat pentru a rafina estimările noii metode, considerate cele mai fiabile și bazate pe analiza raportului izotopilor de bor (δ11B) în carbonații marini. Se știe că fracțiunea izotopică 11B în carbonatul de calciu care cristalizează în apa de mare depinde de pH (vezi: N. Gary Hemming și Bärbel Hönisch, izotopi de bor în sedimentele carbonat marine și pH-ul oceanului). Aciditatea apelor de suprafață, la rândul lor, depinde de concentrația de CO.2 în atmosferă.

Fig. 2. și – raportul izotopilor de bor în cochilii de plancton Eocene foraminifera; mai mare δ11B, apa este acru; diferite pictograme corespund diferitelor tipuri de foraminifere. b – CO reconstituit pe baza acestor date2 în atmosferă. c – raportul dintre izotopii de oxigen în scheletul foraminiferelor bentonice (bentonice), care reflectă nu atât adâncimea habitatului, cât și variațiile climatice globale (cu atât mai mare este δ18O, cu atât este mai cald clima); pe axa orizontală – vârsta în milioane de ani. Figura din articolul discutat în natură

Cojile calcice fosilizate ale contrastelor planctonice, foraminifera, sunt foarte convenabile pentru o astfel de analiză, mai ales dacă luați deodată multe specii diferite care au trăit simultan în aceeași zonă. Acest lucru vă permite să efectuați ajustările necesare pentru diferite adâncimi ale habitatelor lor și caracteristici specifice ale proceselor de biomineralizare. Adâncimea la care a trăit o anumită specie poate fi determinată de temperatura la care s-a format scheletul de var și temperatura la rândul său poate fi estimată prin raportul dintre izotopii de oxigen (δ18O) în coajă. Cu cât este mai mică adâncimea la care locuiește foraminifera, cu atât mai exact poate fi estimat conținutul de CO.2 în atmosferă, în funcție de aciditatea apei în care s-a format scheletul.

Autorii au folosit o colecție de foraminifere Eocene plancton bine conservate foraminifere extrase în timpul forajului în Tanzania, ca parte a Proiectului de foraj Tanzania (TDP) (a se vedea: 80 de milioane de ani de schimbări climatice).

Analiza a arătat că în timpul optimului climatului Eocen timpuriu concentrația de CO2 a fost de 1400 ± 470 ppm (figura 2). Acest lucru este mai mare decât majoritatea estimărilor anterioare și mai puțin precise. Astfel, în momentul EECO, dioxidul de carbon din atmosferă a fost de cinci ori mai mare decât în ​​epoca preindustrială (280 ppm), și de trei ori și jumătate mai mult decât astăzi (402 ppm).

CO în timpul Eocenului2 a scăzut constant, iar la începutul Oligocenului, când Antarctica a fost acoperită cu gheață, a scăzut la 550 ± 190 ppm.

Noile date privind dioxidul de carbon sunt mai compatibile cu reconstrucțiile paleoclimatice decât estimările anterioare. Se pare că reducerea concentrației de CO2 Aceasta a mers împreună cu răcirea globală, ceea ce înseamnă că ar putea fi cu adevărat cauza ei (deși există, de asemenea, efectul invers al climatului asupra nivelului CO2, vezi: Sfârșitul ultimei glaciări este marcat de o creștere simultană a temperaturii și a conținutului de CO.2 în atmosferă, "Elemente", 04/09/2013). Este adevărat că, în conformitate cu majoritatea modelelor climatice existente, sunt necesare concentrații mai ridicate de CO pentru a explica temperaturile anormal de ridicate ale maximului climatului timpuriu Eocen.2decât cele obținute de geochemistul britanic.Acest lucru sugerează prezența unor factori nerecunoscuți sau faptul că noile estimări nu sunt încă exacte. Cu toate acestea, o scădere semnificativă a nivelurilor de CO găsite de către autori2 în Eocen-Oligocen, este un argument puternic că fluctuațiile concentrației dioxidului de carbon din atmosferă sunt una dintre cele mai importante cauze ale schimbărilor climatice.

Într-un alt articol publicat în aceeași zi (25 aprilie) în jurnal Clima schimbărilor climatice, o mare echipă internațională de ecologiști, geografi și climatologi a raportat, de asemenea, rezultate noi care arată rolul important al atmosferei CO2 în reglementarea proceselor biosferice. În acest caz, vorbim despre epoca modernă, care se caracterizează prin creșterea rapidă a CO2 în atmosferă (deși suntem încă departe de nivelul Eocenului timpuriu, vezi figura 1).

Autorii au analizat observațiile satelitului pentru anii 1982-2009, pe baza cărora au fost capabili să calculeze indicele suprafeței frunzelor (a se vedea și: Indicele suprafeței frunzelor) în timpul sezonului de vegetație pentru toate suprafețele de teren acoperite cu vegetație. Acest indicator reflectă intensitatea creșterii plantelor și productivitatea generală a comunităților de plante. Rezultatele sunt prezentate în Fig. 3.

Fig. 3. Modificări ale indicelui de acoperire a foilor pentru perioada 1982 – 2009 în conformitate cu trei rețele independente de date prin satelit (GIMMS LAI3g, GLOBMAP LAI, GLASS LAI). Valori pozitive și valori corespunzătoare culoare (de la verde la purpuriu) corespund unei creșteri a suprafeței frunzelor ("greening"), valori negative și culoare galben până la roșu indică o reducere a acoperirii frunzelor ("browning"). Culoare albă zone desemnate fără vegetație. puncte zonele pentru care tendința identificată (creșterea sau scăderea indicelui de acoperire a frunzelor) este statistic semnificativă sunt indicate. Imagine din articol în discuție Clima schimbărilor climatice

Concluzia principală este că pentru perioada studiată, planeta sa transformat puternic în verde. Zona de acoperire a frunzelor pe continente a crescut cu 0.068 ± 0.045 metri pătrați de frunze pe metru pătrat de teritoriu pe an. Una dintre cele trei arhitecturi de date utilizate prin satelit conține informații până în 2014. Judecând după aceste informații, procesul nu sa oprit în 2009, iar ecologizarea continuă.

Creșterea semnificativă a gradului de acoperire a frunzelor a fost găsită în 25-50% din suprafața terenului (trei seturi de date oferă rezultate ușor diferite) și o scădere semnificativă în mai puțin de 4%.Cea mai intensă ecologizare este observată în sud-estul Americii de Nord, în nordul Amazoniei, în Europa, în Africa Centrală și în sud-estul Chinei. Reducerea suprafeței frunzelor este vizibilă numai în anumite zone din America Centrală și nord-estul Americii de Nord.

Pentru a înțelege cauzele tendinței descoperite, autorii au utilizat 10 modele ecologice bine fundamentate, care permit prezicerea modificărilor în indicele de acoperire a frunzelor pe baza datelor CO atmosferice.2, clima, fixarea azotului, utilizarea terenurilor și alți factori care ar putea afecta acest indice. După ce au intrat în model date reale cu privire la toți acești factori și au mediat rezultatele obținute de 10 modele, autorii au obținut o imagine care diferă puțin de cea oferită de analiza datelor din satelit. Diferențele grave au fost găsite doar în câteva domenii: în sud-vestul Statelor Unite, în partea de sud a Americii de Sud și în Mongolia. Autorii explică aceste inconsecvențe că modelele sunt prea sensibile la modificările precipitațiilor. Într-o manieră sau alta, pentru cea mai mare parte a modelului de teren pare să reflecte în mod adecvat mecanismele ecologice care stau la baza schimbărilor în acoperirea frunzelor.

Spre deosebire de obiectul studiat cel mai mult – acoperirea vegetativă a planetei – modelele vă permit să "jucați" cu parametrii, să le schimbați aleator și să evaluați efectul rezultat. De exemplu, puteți face toți parametrii neschimbați, cu excepția unuia, și puteți vedea dacă imaginea rezultată va diferi foarte mult de cea reală. În acest fel, este posibil să se înțeleagă care dintre factorii luați în considerare în modele au avut cea mai mare contribuție la schimbările revelate ale vegetației.

Aceste exerciții au permis autorilor să concluzioneze că creșterea CO de atmosferă a avut cel mai puternic efect asupra creșterii suprafeței frunzelor.2. Acest factor reprezintă 70% din modificările identificate în acoperirea vegetației. Încălzirea globală reprezintă încă 8%, efectele climatice fiind cele mai pronunțate în regiunile circumpolare și o creștere a concentrației de CO2 atmosferic2 este un factor determinant în tropice. Modificările ciclului de azot și utilizarea terenului (precum și factorii care nu sunt luați în considerare în modele) contribuie, de asemenea, la ecologizarea planetei, dar aceasta este mică în comparație cu rolul dioxidului de carbon pe care plantele îl utilizează pentru a produce materie organică în timpul fotosintezei și deficiența acesteia este importantă un factor limitator pentru comunitățile de plante.

O creștere a cantității de verde indică o creștere generală a productivității vegetației terestre. Bine sau rău – o întrebare separată și dificilă. Pentru diferite regiuni, răspunsul la aceasta poate fi diferit. Uneori vegetație secundară, lushly supradezvoltat tăiat pe site-ul pădurii vechi, pot avea un indice de foi mai mare decât lemnul mort, deși acesta din urmă, desigur, este de mare valoare din toate punctele de vedere. Într-un fel sau altul, cercetarea a arătat că creșterea concentrației de CO2 duce la schimbări radicale în acoperirea vegetației. Și acest lucru este în ciuda faptului că în comparație cu Eocene timpuriu, nivelul CO atins până acum2 pare mai mult decât modest.

surse:
1) Eleni Anagnostou, Eleanor H. John, Kirsty M. Edgar, Gavin L. Foster, Andy Ridgwell, Gordon N. Inglis, Richard D. Pancost, Daniel J. Lunt & Paul N. Pearson. Schimbarea atmosferei CO2 Concentrația climatică cenozoică natură. Publicat online 25 aprilie 2016.
2) Zaichun Zhu, Shilong Piao, Ranga B. Myneni, Mengtian Huang, Zhenzhong Zeng, Josep G. Canadell, Philippe cIAIs, Stephen Sitch, Pierre Friedlingstein, Almut ARNETH, Chunxiang Cao, Lei Cheng, Etsushi Kato, Charles Koven, Yue Li , Xu Lian, Yongwen Liu, Ronggao Liu, Jiafu Mao, Yaozhong Pan, Shushi Peng, Josep Peñuelas, Benjamin Poulter, Thomas AM Pugh, Benjamin D. Stocker, Nicolas Viovy, Xuhui Wang, Yingping Wang, Zhiqiang Xiao, Hui Yang, Sönke Zaehle & Ning Zeng. Ecologizarea Pământului și a conducătorilor săi Clima schimbărilor climatice. Publicat online 25 aprilie 2016.

Vezi și:
1) Acum 300 de milioane de ani au existat mult mai multe dioxid de carbon în atmosferă decât acum, "Elements", 12.01.2007.
2) Economisește combustibilul din cauza încălzirii globale, Elemente, 14 martie 2007.
3) Alexey Gilyarov. Fluctuațiile sezoniere CO2.
4) Biosfera nu mai poate face față unui exces de CO2, "Elemente", 01.05.2008.
5) Sfârșitul ultimei glaciări este marcat de o creștere simultană a temperaturii și a conținutului de CO.2 în atmosferă, "Elemente", 04/09/2013.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: