Спутниковые данные опровергли гипотезу о скором замедлении глобального озеленения, вызванного антропогенными выбросами CO₂. Наблюдения из космоса показали: повышение концентрации углекислого газа в атмосфере ведет к рекордному за десятки тысяч лет росту растительной биомассы. По оценкам исследователей, такой масштаб продуктивности наземной растительности Земля не видела, по меньшей мере, последние 50 тысяч лет.
Примечательно, что сам феномен усиления роста растений на фоне роста уровня CO₂ был предсказан еще несколько десятилетий назад тем же климатологом, который одним из первых публично заявил о будущем глобальном потеплении. Иными словами, человек, предупредивший мир об угрозе изменения климата, одновременно указывал и на то, что CO₂ обладает мощным "удобряющим" эффектом для биосферы.
Со временем вокруг этой идеи развернулась дискуссия. Часть ученых настаивала: положительное влияние углекислого газа на растительность носит временный характер. Согласно ряду климатических и биогеохимических моделей, ускорение фотосинтеза и наращивание биомассы должны были замедлиться уже в ближайшие десятилетия. Предполагалось, что почвы и экосистемы столкнутся с дефицитом азота и фосфора, возрастет тепловой и водный стресс, и так называемый "эффект удобрения CO₂" начнет иссякать.
Новая работа проверила эти прогнозы не на моделях, а на реальных наблюдениях. Ученые проанализировали крупные массивы спутниковых снимков, фиксирующих динамику растительного покрова Земли, и сопоставили их с изменением климатических параметров и атмосферной концентрации CO₂. Итог: идея о скорой остановке глобального озеленения не подтверждается. Напротив, рост растительной биомассы продолжается и остается одним из важнейших процессов, формирующих современную биосферу.
Сегодня глобальное озеленение - один из ключевых, хотя и недооцененных, трендов в экологии планеты. Это почти не попадает в новостную повестку, но масштаб процессов впечатляет. Только на территории России с 2000 по 2017 годы суммарная площадь листовой поверхности выросла примерно на 0,7 миллиона квадратных километров. Это сопоставимо с территорией крупного государства. В мировом масштабе прирост еще значительнее: дополнительные "зеленые" площади и плотность растительности фиксируются на всех континентах.
Особенно интригует тот факт, что усиление биопродуктивности заметно даже в тропиках - регионах, где жара, засуха, интенсивные вырубки и деградация лесов, казалось бы, должны были свести на нет любой положительный эффект. Однако данные свидетельствуют: несмотря на масштабное уничтожение лесов, в том числе в бассейне Амазонки, общий тренд в нетронутых участках остается восходящим. В тропических лесах, где вырубка не столь агрессивна, деревья за последнюю треть века в среднем увеличили диаметр стволов примерно на 10 процентов. Иначе говоря, леса не только не деградируют везде подряд, но и заметно "толстеют" там, где им дают расти.
Физико-биологический механизм этого явления хорошо понятен. Растения используют CO₂ как основной источник углерода для построения органического вещества. Чем выше его содержание в воздухе, тем эффективнее идет фотосинтез и тем легче растениям наращивать массу - при прочих равных условиях. Повышенная концентрация углекислого газа позволяет им получать необходимое количество молекул CO₂, открывая устьица листьев на меньший промежуток времени или на меньшую ширину.
Это, в свою очередь, резко снижает потери влаги через испарение. При том же объеме роста растения расходуют меньше воды, что особенно важно в засушливых и жарких регионах. Проще говоря, при повышенном уровне CO₂ растения становятся "экономичнее" в обращении с водой: они могут расти быстрее, при этом испытывая меньший водный стресс. На глобальном уровне это выражается в росте биопродуктивности даже там, где климатические условия выглядят неблагоприятными.
Получается парадоксальная ситуация: действующие программы по сокращению антропогенных выбросов углерода, ориентированные на борьбу с глобальным потеплением, объективно направлены и на уменьшение скорости роста наземной биомассы. Снижение концентрации CO₂ в атмосфере ослабит стимулирующий эффект на растительность и, вероятнее всего, приведет к снижению темпов глобального озеленения. Этот вывод не отменяет климатических рисков, связанных с потеплением, но показывает, что влияние углекислого газа на биосферу далеко не однозначно и сводить его только к негативу некорректно.
Неудивительно, что часть исследователей не готова мириться с подобной картиной. Если признать, что человеческие выбросы CO₂ одновременно и разогревают климат, и усиливают продуктивность экосистем, приходится признавать сложность баланса последствий. Поэтому уже много лет предпринимаются попытки доказать, что рост концентрации CO₂ якобы вскоре перестанет подпитывать озеленение. Некоторые научные группы утверждали, что Земля близка к "плато" биопродуктивности: по их расчетам, дефицит питательных веществ, экстремальные температуры и другие факторы должны свести на нет положительный эффект CO₂-удобрения.
Спутниковые наблюдения дали возможность проверить эти прогнозы в масштабах всей планеты. В отличие от локальных полевых экспериментов, космический мониторинг охватывает и тропики, и умеренные пояса, и высокие широты. Анализируя многолетние ряды данных о вегетации - от индексов "зелености" до показателей листовой площади и сезонной динамики - ученые попытались выявить признаки насыщения: замедление или остановку роста биомассы при продолжающемся росте концентрации CO₂.
Результаты показывают обратное ожидаемому сторонниками "быстрого насыщения": тренд на усиление фотосинтеза и увеличение листового покрова сохраняется. Локальные спад и деградация наблюдаются там, где доминирует прямое воздействие человека - интенсивное сельское хозяйство, урбанизация, масштабные вырубки. Но если исключить явно антропогенно поврежденные регионы, глобальный "фон" говорит о том, что растительность все еще активно использует дополнительный углекислый газ для роста.
Важно подчеркнуть, что глобальное озеленение и изменение климата - это два перекрывающихся, но не идентичных процесса. Повышение CO₂ одновременно:
- усиливает парниковый эффект и приводит к росту глобальных температур;
- увеличивает продуктивность растений и их способность связывать углерод в биомассе.
Растения тем самым частично компенсируют наши выбросы, выступая естественным "поглотителем" CO₂. Однако этот компенсационный эффект не бесконечен и, судя по расчетам, не способен полностью нейтрализовать антропогенное потепление. Важно не впадать ни в неоправданный оптимизм - "растения нас всех спасут", ни в мрачный максимализм - "CO₂ это только вред".
С практической точки зрения происходящее глобальное озеленение меняет контекст климатической политики. Во-первых, оно демонстрирует, насколько важны сохранение и восстановление экосистем. Чем больше на планете здоровых лесов, степей и влажных тропических массивов, тем эффективнее работает природный "насос" по изъятию углерода из атмосферы. Во-вторых, это ставит вопросы о разумном сочетании мер по сокращению выбросов с мерами по управлению ландшафтами: восстановление лесов, защита почв, разумная сельскохозяйственная практика могут усиливать естественный вклад биосферы в стабилизацию климата.
Еще одна серьезная тема, поднимаемая исследованиями глобального озеленения, - справедливость по отношению к разным регионам мира. Многие развивающиеся страны в тропиках обладают колоссальным потенциалом для связывания углерода за счет сохранения и восстановления лесов. Однако именно там выше давление вырубок, мелиорации и расширения сельхозугодий. Парадоксально, но регионы, которые могли бы внести наибольший вклад в усиление природного поглощения CO₂, часто оказываются под наибольшим экономическим прессингом.
Наконец, нужно понимать, что усиление роста биомассы - не только плюс, но и новая ответственность. Более продуктивные леса аккумулируют больше органического вещества, которое при засухах, пожарах или массовой гибели деревьев может быстро вернуться в атмосферу в виде CO₂. То есть нынешний "бонус" от озеленения может обернуться дополнительными выбросами в будущем, если экосистемы будут дестабилизированы экстремальными погодными явлениями или неудачной хозяйственной деятельностью.
С научной точки зрения история с глобальным озеленением - хороший пример того, как ранние теоретические прогнозы подтверждаются долговременными наблюдениями. Климатолог, предсказавший и потепление, и усиление роста биомассы, исходил из базовой физиологии растений и радиационного баланса планеты. Спутники, запущенные десятилетия спустя, фактически зафиксировали оба процесса: и рост температур, и рост "зеленой" составляющей биосферы.
Главный вывод, который можно сделать из совокупности этих работ, заключается не в том, что углекислый газ "полезен" или "вреден" сам по себе. Он скорее в том, что воздействие человека на планету сложнее любых однозначных ярлыков. Те же выбросы одновременно приводят к рискам для климатической стабильности и создают условия для невиданного ранее расцвета растительной жизни. Задача науки - максимально точно описать этот баланс, а задача общества - принимать решения, учитывая и риски, и неожиданные положительные эффекты, не сводя картину мира к черно-белой.
