Лекции по природоведческой микробиологии - Заварзин Г.А.
ISBN 5-02006454-8
Скачать (прямая ссылка):
концентрации парниковых газов или же наоборот.
Кроме мониторинга химического состава атмосферы важнейшим фактом стало
исследование состава газов, уловленных в ледяных кернах Антарктиды. Керны
были получены на станции "Восток" в буровой установке по разработке
Института Арктики и Антарктики в Ленинграде и послужили для анализа
пузырьков газа. Захват газов атмосферы происходит при последовательном
спрессовывании снега в фирн и затем в лед, что происходит на глубине
первых метров; только на этом последнем этапе прекращается миграция газов
по ходам. Таким образом, состав газа в пузырьках соответствует составу
атмосферы в ту или иную эпоху с обобщением по меньшей мере в десятки лет.
Ледяные керны были исследованы хроматографически и масс-спектрометрически
и дали корреляцию температуры, определяемой по изотопу 180, с содержанием
С02 и СН4. Удалось проследить состав атмосферы на протяжении 160 тыс.
лет. Аналогичная работа была проведена в Гренландии и привела к
заключению о резких колебаниях климата в доантропогенную эпоху с
изменением около 5°С за десятилетие. Информация об эпизодах внезапного
потепления климата нашла свое подтверждение в данных палеоклиматологии,
по слоям роста кораллов, индикаторным организмам (фораминиферам) в донных
отложениях океанов.
Основной вывод заключается в том, что температура и содержание парниковых
газов в атмосфере положительно коррелируют.
Климат зависит не только от парниковых газов. Значение имеет и ряд иных
факторов эндогенной и экзогенной природы. К ним относятся:
1) астрономические факторы: изменение солнечной постоянной,
эксцентриситета земной орбиты с периодом 93 ООО лет, наклона земной оси с
периодом 41 ООО лет, прецессия оси с периодом 21 ООО лет (циклы
Миланковича). В масштабе десятков тысяч лет эти факторы являются ведущими
и получили хорошее подтверждение для нескольких сот тысяч лет (Graedel,
Crutzen, 1992). Астрономические факторы хорошо согласуются с ледниковыми
периодами2;
2) геологические факторы: тектонические процессы, вулканические
извержения, эрозия и выветривание горных пород, положение континентов;
3) океанические факторы: Эль Ниньо (теплое течение у западных берегов
Южной Америки, обусловленное атмосферными циклоническими системами над
Тихим океаном) и менее выраженная
2 Muller RЛ., MacDonald G.J. Ice ages and astronomical causes: Data
spectral analysis and mechanisms. B.: Springer; Chicherster; L.: Praxis,
2000. 318 p.
110
Северо-Атлантическая осцилляция, изменение термогалинной циркуляции вод
океана, изменение уровня океана (эвстатическая кривая), образование льда;
4) биологические факторы; влияние растительности на альбедо и
эвапотранспирацию. Они эффектно иллюстрированы Дж. Ловело-ком на примере
"мира фиалок" (Daisy World): пусть часть поверхности Земли покрыта белыми
фиалками с высоким альбедо. При повышении температуры фиалки размножаются
и увеличивают отражающую поверхность, снижая температуру и обусловливая
отрицательную связь. Это пример саморегуляции "Земли как живого
организма", или модной гипотезы Геи. К той же категории относится
выделение морским фитопланктоном диметилсульфида, который в воздухе
превращается в конечном итоге в сульфат, служащий центрами конденсации
для воды облачного покрова Земли.
Однако главным фактором влияния биоты на климат оказывается ее участие в
образовании и поглощении парниковых газов, поскольку основным стоком для
С02 является поглощение фотоавто-трофами, а источником разных парниковых
газов служит аэробная и анаэробная деструкция мортмассы. Эмиссия
парниковых газов на 90% обусловлена деятельностью микроорганизмов. Только
10% эмиссии С02 с суши связано с сжиганием топлив. Роль животных сущи
количественно незначительна. В антропогенной продукции метана, за
исключением источников, связанных с добычей ископаемых топлив, в первую
очередь с открытыми разработками угольных месторождений, образование
метана обусловлено изменениями условий обитания метаногенного сообщества,
например на рисовых полях. Закись азота образуется при сжигании биомассы,
но основным ее источником служат микробные процессы цикла азота. Цикл
летучих соединений серы связан с гниением и мощным процессом
сульфатредукции. Так называемая "антропогенная продукция" парниковых
газов обусловлена в значительной степени изменением условий обитания
микробного сообщества в антропогенно-модифицированном ландшафте.
Сопоставление газов, эмитируемых с поверхности Земли в атмосферу, с
разнообразием специализированных физиологических групп бактерий
показывает, что для отдельных газов можно указать циклы с бактериями-
генераторами газов и бактериями-окислителями. Эти циклы представляют
важнейший глобальный биотический механизм и рассматриваются подробно
ниже.
Побудительным мотивом к действиям в связи с изменениями климата послужили
антропоцентрические соображения. Сначала панику вызвало появление
"озоновых дыр" над Антарктидой, а потом и в Северном полушарии.
