На суше и на море - 1974

После тою как в сосудах установилось равновесие, добавим в сосуд «атмосфера») столько же воды, сколько там ее было. Если говорить о природных условиях, пусть это будет экстремальный случай — катастрофически мощный выброс в атмосферу СО₂ при извержении гигантского вулкана. Как ответит модель на такое мощное однократное возмущение? Из сосуда «атмосфера» избыток воды начнет поступать в сосуд «океан». Скорость перетекания зависит от разности уровней воды в сосудах и сечения трубки, соединяющей сосуды. Через некоторое время уровень воды в сосуде «атмосфера» заметно понизится, но, поскольку в сосуде «океан» воды в сто раз больше, мы почти не заметим повышения уровня в сосуде «океан». Но скорость перетекания воды тем больше, чем выше уровень воды в сосуде. Поэтому даже это незаметное для глаза повышение уровня воды в сосуде «океан» приведет к ускорению оттока воды из него через каналы, связанные с фотосинтезом и отложением известняка. Со временем, несмотря на вызванное нами мощное возмущение, уровни воды в сосудах «атмосфера» и «океан» займут то же самое положение, что и раньше. Если, наоборот, мы отчерпнем из сосуда «атмосфера» какое-то количество воды, все повторится, но в обратной последовательности. Результат окажется тот же. Эту способность возвращаться в исходное стационарное состояние после любого однократного возмущения называют эквифинальностью («экви» — одинаковый, «финал» — конец). По принципу эквифинальности происходит саморегуляция всех систем, открытых для обмена с окружающей средой. В этом отношении океан напоминает живую клетку.

На модели весь этот процесс регулирования содержания СО₂ можно воспроизвести за несколько минут. В природе восстановление уровня углекислоты в атмосфере после возмущений занимает много лет и потому может не успеть предотвратить климатические изменения. Недавно ученые довольно точно вычислили скорость обмена углекислым газом между атмосферой и поверхностным слоем океана. Оказалось, что за год около ста миллиардов тонн атмосферного СО₂ растворяется в море — это в десять раз больше, чем образуется углекислоты при сжигании всех видов топлива. Но поступление газа из верхнего сравнительно тонкого слоя океана в его глубинные воды происходит медленно. Поэтому способность океана своевременно регулировать концентрацию углекислого газа в атмосфере не беспредельна, она определяется наиболее медленным процессом — погружением и перемешиванием океанских вод.

Означает ли все это, что климат нашей планеты обязательно изменится при достаточно большом поступлении СО₂ в атмосферу? Пример с прогнозом переселения африканских животных в Европу свидетельствует о том, как неосторожно делать какие-либо предсказания на основании лишь одного фактора. Деятельность человека вызывает многосторонние изменения в природных условиях. Некоторые из них «работают» на потепление климата, другие, наоборот, на похолодание. Например, сжигание топлива вызывает не только образование углекислого хаза, но и запыление атмосферы. А это препятствует проникновению солнечной радиации к поверхности Земли.

На протяжении миллионов лет в природном круговороте углерода существовали геохимические тупики — отложения его в виде известняка, нефти, угля. В эти тупики из атмосферы непрерывно перекачивается и перекачивается углекислый газ, и сейчас в активном обращении находится только сотая доля элемента жизни — углерода. Подавляющая его часть захоронена в кладовых природы. Но углеродный голод не угрожает биосфере: благодаря промышленной деятельности человека все большее количество захороненного углерода возвращается в круговорот в виде СО₂.

Способность океана регулировать количество углекислого газа в атмосфере хоть и велика, но, как мы видели, имеет определенные пределы. Поэтому, решая проблемы сохранения существующего равновесия в природе, надо всесторонне учитывать роль океана в парниковом эффекте атмосферы.

Тамерлан Айзатуллин, Владимир Лебедев

ЛЕДНИКОВЫЕ ПОКРОВЫ АНТАРКТИДЫ ПРОБУРЕНЫ

Схемы выполнены автором