CC BY
2
ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ ENVIRONMENT AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT
Научная статья УДК 504
EDN YOGJNS
DOI 10.17150/2500-2759.2024.34(4).700-710
ФОРМИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
Г.Д. Русецкая, Т.И. Ведерникова
Байкальский государственный университет, г. Иркутск, Российская Федерация
Информация о статье
Дата поступления 15 сентября 2024 г.
Дата принятия к печати 17 декабря 2024 г.
Дата онлайн-размещения 25 декабря 2024 г.
Ключевые слова
Климат; химическое рассеяние элементов; биогенная миграция атомов; антропоген
Аннотация
Статья посвящена исследованию формирования механизма изменения климата на фоне его естественной изменчивости и под влиянием деятельности человека на основе концепций российских и иностранных специалистов, связанных с влиянием климатических изменений и последствий в экологической и социально-экономической жизнедеятельности. На основе обобщенных результатов исследований В.И. Вернадского показано, что экосистемы иерархического уровня формируют физико-химические и биохимические свойства глобальной экосистемы — биосферы по принципу эмерджентности. Приведено объяснение изменения упорядоченности экосистемы при воздействии термодинамических параметров. Выявлено проявление принципа Ле-Шателье Брауна на основе закона В.И. Вернадского о биогенной миграции атомов в связи с изменением глобальной биоты, нарушением других фундаментальных закономерностей функционирования экосистем планеты, признания взаимодействия живого вещества с веществом неживым, частью сложного механизма формирования и преобразования земной коры. Подтверждена идея о допустимых границах воздействия на природу, на окружающую среду, о связях между глобальным изменением климата в эпоху так называемого антропоцена. Доказана необходимость управлять деятельностью человека, а не природой в том числе инже-ниренговыми методами. Важно для формирования механизма климатических изменений и их последствий сохранять, развивать и усиливать роль естественных экосистем.
Original article
THE FORMATION OF A CLIMATE CHANGE MECHANISM
Genrietta D. Rusetskaya, Tatiana I. Vedernikova
Baikal State University, Irkutsk, the Russian Federation
Article info
Received
September 15, 2024
Accepted December 17, 2024
Available online December 25, 2024
Abstract
The article is devoted to the study of the formation of the mechanism of climate change against the background of its natural variability and under the influence of human activity on the basis of the concepts of Russian and foreign specialists related to the influence of climatic changes and consequences in environmental and socio-economic life. Based on the generalized research results of V.I. Vernadsky showed that hierarchical-level ecosystems form the physicochemical and biochemical properties of the global ecosystem - the biosphere according to the principle of emergence. An explanation of the change in the ordering of the ecosystem under the influence of thermodynamic parameters is
© Русецкая Г.Д., Ведерникова Т.И., 2024
Keywords
Climate; chemical scattering of elements; biogenic migration of atoms; anthropogene
given. A manifestation of Le Chatelier Brown's principle was revealed based on the law of V.I. Vernadsky on biogenic migration of atoms in connection with a change in global biota, violation of other fundamental laws of functioning of the planet's ecosystems, recognition of the interaction of living matter with inanimate matter, part of a complex mechanism for the formation and transformation of the earth's crust. The idea of the permissible boundaries of the impact on nature, on the environment, about the links between global climate change in the era of the so-called Anthropocene is confirmed. The need to manage human activities, and not nature, including engineering methods, has been proven. It is important for the formation of the mechanism of climate change and their consequences to preserve, develop and strengthen the role of natural ecosystems.
Введение
Современный мир все больше беспокоят проблемы глобального изменения климата, его потепления.
По оценкам ряда специалистов-экспертов, колебание температуры является естественным процессом, они связывают эту проблему с изменением геологических эпох, с ледниковым периодом и межледниковьем. В эти периоды наблюдаются различные циклы похолодания и потепления климата. К настоящему времени Земля пережила не менее пяти значительных ледниковых периодов. Современная геологическая эпоха четвертичного периода — голоцен, сменила эпоху плейстоцена около 12 тыс. лет назад, что отражает начало текущего межледникового периода, характеризующегося более мягким климатом1.
Однако ледниковые климаты, которые различались по силе и воздействию на разных территориях, как правило, наступали постепенно в течение тысяч и миллионов лет, в то время как современная угроза глобального потепления проявляется со скоростью, определяемой несколькими десятилетиями, и накопившимся давлением человека на природу.
Неустойчивое состояние среды обитания проявляется в изменении климаты планеты, изменении физических параметров среды — температуры, давления, состава воздуха, водной среды, солнечного излучения и др. Все это может привести к тяжелым последствиям, поскольку эти параметры находятся в узком диапазоне значений, и вывод даже одного из них может приводить к неустойчивому состоянию всей системы среды обитания. В настоящее время продолжает наблюдаться истощение природных ресурсов, глобальное химическое загрязнение и замусоривание суши, морей, континентальных и подземных вод, ближайшего космоса, геофизическое изменение среды жизни, изменение клима-
та, радиоактивное загрязнение поверхности Земли, ослабление озонового экрана, выпадение кислотных осадков, обезлесивание планеты, деградация почв, опустынивание суши, возникновение новых опасных биологических форм, смещение экологического равновесия с формированием новых экосистем, ухудшением здоровья, распространением заболеваний, повышением смертности.
Человечество стало общеземной «геологической силой», способной разрушить среду своего обитания — биосферу или сделать ее непригодной для собственной жизни [1—3]. Эта опасность тем реальнее, чем выше технико-экономический потенциал и численность человечества с учетом того, что общественные потребности многократно превышают индивидуальные нужды людей.
Изменение климата — серьезная угроза миру и безопасности разных государств, что требует объединения усилий всех стран для предотвращения возможной будущей климатической катастрофы. Эти проблемы широко обсуждаются во всем мире. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (Программа ООН по окружающей среде2), разработавшая вероятные сценарии изменения климата к концу XXI в., считает, что концентрация парниковых газов (пары воды, углекислый газ, метан, оксиды азота и серы и др.) в атмосфере удвоится, это приведет к повышению среднегодовой глобальной температуры на 1,4-5,8оС. В настоящее время среднегодовая температура приземного воздуха составляет около 14,6оС. Наибольший вклад в приращение температуры из-за парникового эффекта в приземном слое происходит за счет углекислого газа (СО2) [4]. Ежегодно концентрация СО2 возрастает примерно на один процент. За ХХ столетие прирост СО2 составил около 20 %. Причинами этого прежде всего являет-
' Всемирная историческая энциклопедия : офиц. сайт. URL: www.wordhistory.org.
2 UNEP-UN Environment Program : official. Website. URL: unep.org.
Ф 0 H
01 S) 5<
а
л т
n *
о
о
о
а
и ^
о
H
H ф
X X
о
п
о у
X
ф ^
n s
H
ф
H M
о
M 4
ы z
ie p
7
о
о
7
^ о
ся сжигание горючих веществ органического происхождения, а также уничтожение лесов и осушение болот.
В феврале 2007 г. на Международной конференции по эволюции климата ученые мира — эксперты по климату высказали мнение, что продолжающееся глобальное потепление является следствием деятельности человека.
В Париже (2015 г.) делегации 196 стран единогласно приняли новый документ Рамочной конвенции ООН об изменении климата взамен Киотского протокола (1997 г.). Все страны, включая Россию, приняли национальные цели по снижению или ограничению выбросов парниковых газов на 2025-2030 гг., что позволит сдерживать глобальное потепление. По соглашению все страны должны разработать долгосрочную стратегию «низкоуглеродного» развития, предусматривающую снижение выбросов, ограничивающее глобальное потепление, и реализовать соответствующие меры.
В отличие от Киотского протокола проекты должны отвечать социальным и экологическим критериям. В течение нескольких лет странам предстоит разработать правила выполнения Парижского соглашения. Этот документ рекомендует странам мира принять усилия по ограничению средней мировой температуры ниже двух градусов, предполагает переход к полностью безуглеродной экономике к 2050 г., что связано с политическими решениями, созданием новой экстенсивной инфраструктуры, заменой технологий. В 2023-2024 гг. прошли ряд конференций по климату России с международным участием.
Российская Федерация играет значительную роль в глобальных усилиях по смягчению негативных последствий изменения климата и является активным участником разработки Рамочной конвенции и Парижского соглашения от 12.12.2015 г., в 2016 г. Россия подписала, а в 2019 г. — Соглашение вступило в силу.
Экосистема нашей страны вносит значительный вклад по сравнению с другими странами в планетарную стабильность, что во многом определяет сохранившаяся в ненарушенном хозяйственной деятельностью состоянии часть ее территории; она в основном занята высокопродуктивными экосистемами (около 20 % лесов от лесопокрытой территории планеты), водно-болотными угодьями, которые оказывают заметное влияние на стабилизацию окружающей среды, представляют собой глобальный экологический ресурс для сохранения биосферы Земли [5]. При этом значительная часть территории
Российской Федерации находится в области наиболее интенсивного изменения климата3.
На территории Российской Федерации по данным многолетних наблюдений гидрометеорологической службы каждые 10 лет температура растет более высокими темпами; скорость роста температуры воздуха у поверхности Земли в 2,8 раза выше темпов роста средней глобальной температуры, при этом в Арктической зоне РФ темпы роста выше в 3,9 раза в сравнении со среднегодовой глобальной температурой. Рост приземной температуры воздуха на территории России к середине XXI в. может составить 2-3,3оС, что может вызвать более опасные изменения в окружающей среде, привести к изменениям агроклиматических характеристик, снижению несущей способности многолетнемерзлых пород [5]. Изменение частоты природных явлений, экстремальных погодных условий (рост частоты и продолжительности волн жары, похолодания, изменение режима осадков и др.), как и во многих странах мира, связаны с существующими и потенциальными экологическими рисками, качеством жизни, сохранением здоровья, санитарно-эпидемиологического благополучия, продовольственной безопасности, исчезновением видов и утратой биологического разнообразия, загрязнением окружающей среды. Вместе с тем на территории России (около 15 %), где сосредоточены основные производственные мощности и наиболее продуктивные сельскохозяйственные угодья, где проживает примерно 60 % населения страны, состояние окружающей среды не в полной мере отвечает требованиям уровня экологической безопасности людей. Природные экосистемы на этой территории сильно угнетены или деградировали. При современной антропогенной нагрузке восстановление этих систем или хотя бы стабилизация, — задача, требующая вложения огромных финансовых затрат и физических усилий.
Признание влияния деятельности человека на изменение климата планеты на фоне его естественной изменчивости изложены в Климатической доктрине Российской Феде-рации4 (далее — Климатическая доктрина).
3 Об утверждении национального плана мероприятий второго этапа адаптации к изменениям климата на период до 2025 г. : Распоряжение Правительства Российской Федерации от 11 марта 2023 г. № 559-р ; Об утверждении Климатической доктрины Российской Федерации : Указ Президента Российской Федерации от 26 окт. 2023 г. № 812 // СПС «КонсультантПлюс».
4 Об утверждении Климатической доктрины Российской Федерации : Указ Президента Российской Федерации от 26 окт. 2023 г. № 812 // СПС «Консультант-Плюс».
Учет изменения климата как одного из долговременных факторов безопасности Российской Федерации, признание глобального изменения климата определили эту проблему как одну из приоритетов внутренней и внешней политики Российской Федерации.
В разработанной Климатической доктрине на основе результатов исследований изменения климата, влияния последствий изменений на здоровье, социально-экономическое положение населения, на различные отрасли и состояние окружающей среды сформирована система принципов, взглядов, целей, задач и механизмов реализации единой государственной политики Российской Федерации по вопросам, связанным с изменением климата, его последствиями и принятия соответствующих мер.
В Климатической доктрине и Планах обеспечения национальной безопасности стра-ны5 сформулирована стратегическая цель климатической политики — обеспечение безопасного и устойчивого развития Российской Федерации, включая институциональный, экономический, экологический и социальный, в том числе демографический, факторы, в условиях изменения климата и возникновения сопутствующих ему угроз. Ключевая цель долгосрочной климатической политики — достижение с учетом национальных интересов и приоритетов экологического, социально-экономического развития не позднее 2060 г. баланса между антропогенными выбросами парниковых газов и их поглощением.
К основным задачам Климатической доктрины отнесена необходимость своевременной адаптации к неизбежному изменению климата в ближайшие десятилетия, а также последовательные действия по смягчению антропогенного воздействия на климат в краткосрочной, средне- и долгосрочной перспективе. Тем более, когда существует высокая вероятность ускорения происходящего изменения климата.
Выработка основных положений климатической политики предусматривает обязательные научные исследования причин, механизма и обоснования возникновения климатических и сопутствующих ему угроз, условий смягчения последствий, адаптации к уже проявляющимся климатическим изменениям.
Важным условием научного обеспечения выработки и реализации климатической
5 Об утверждении национального плана мероприятий второго этапа адаптации к изменениям климата на период до 2025 г. : Распоряжение Правительства Российской Федерации от 11 марта 2023 г. № 559-р // СПС «КонсультантПлюс».
политики является обеспечение достоверной научной информацией для принятия соответствующих решений, независимая экспертиза воздействия смежных областей деятельности на смягчение климатических изменений.
Результаты исследования
Во второй половине ХХ в. дестабилизирующее воздействие человечества на природные системы приобрело глобальные масштабы [6]. В стремлении к теоретическому обоснованию причин и поисках выхода из сложившейся неблагоприятной ситуации отечественные и зарубежные ученые обратились к исследованиям В.И. Вернадского, посвященным изучению строения, функционирования биосферы, ее основных законов.
Биосфера — глобальная, самая крупная экосистема Земли — высший уровень иерархии экосистем планеты Земля; ее законы справедливы для ниже расположенных уровней иерархии. Земля и ее биосфера — термодинамически открытая, практически вещественно замкнутая инерционная система. Важнейшим для биосферы является закон биогенной миграции атомов, открытый Владимиром Ивановичем Вернадским [3].
В.И. Вернадский изложил теорию рассеяния химических элементов, обосновав, что земное вещество, помимо всех известных химических соединений, содержит огромное количество атомов, не входящих в молекулярные группировки [7]. Круговорот элементов обеспечивается не только космической энергией, но и энергией, освобождающейся при ядерном распаде. Ученый предположил, что рассеяние химических элементов связано с проявлением атомной энергии.
Различные процессы (извержения вулканов, перемещение жидких, твердых и газообразных веществ, миграция при осуществлении процессов жизнедеятельности (питание, дыхание), названы В.И. Вернадским биогенной миграцией. Эффект биогенной миграции зависит от количества атомов и интенсивности их движения.
Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, Н2, СО2 и т.д.) обусловлены живым веществом как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей человеческой истории [7]. Через биосферу проходит биогенный и абиогенный круговорот вещества.
ф
п ч
01 И 5<
а
л т
п *
о
о
о
а ^
о ч
я ф
X X
о
п
о у
X
ф ^
п S
ч
ф
ч
2 О м 4
ы
Z
ю
О
7 О
О
7
^ о
Биосферу В.И. Вернадский определял как геологическое пространство, содержащее живое вещество, т.е. живое вещество в его единстве со средой обитания; утверждал, что химическое состояние наружной коры нашей планеты, биосферы, всецело находится под влиянием жизни, определяется входящими в состав атмосферы живыми организмами, населяющими Землю, биогенными веществами, созданными в процессе жизнедеятельности живых организмов, неживыми веществами (биокосное вещество) — продуктами взаимодействия с живыми организмами, с неживой — (косной) природой. Живое вещество — ведущая сила, оказывающая влияние на окружающую среду.
Главная функция живого вещества — превращение солнечной энергии в энергию химических связей в хлорофилоносных организмах. Масса живого вещества — 0,01-0,02 % от косного вещества биосферы, однако оно играет ведущую роль в геохимических процессах; энергию для обмена веществ организмы «черпают» из окружающей среды. Именно живые организмы в период их жизненных циклов превращают космическую Солнечную энергию в земную химическую и порождают планетный процесс — миграцию химических элементов в биосфере, непрерывное движение земных атомов. Живые организмы состоят из тех же элементов, что и окружающая их неживая природа, но живая материя на несколько порядков сложнее молекул соединений неживой природы. Их центральный элемент — углерод. К наиболее важным функциям биосферы относят регулярное воссоздание живого вещества, накапливающего и удерживающего энергию [7]. Живое вещество согласно закону биогенной миграции атомов — энергетический посредник между Солнцем и Землей, его количество должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики [8].
В соответствии с законом внутреннего динамического равновесия взаимодействия вещества — энергетических, экологических компонентов (энергия, газы, жидкости, организмы), информация и динамические качества природных систем количественно нелинейны, т.е. слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильное отклонение в других и во всей системе в целом [2]. Так малое отклонение в составе газов атмосферы, загрязнение ее соединениями метана, азота и хлора вызывает огромные изменения в экосистемах суши и водной среды (Ю. Одум). Незначительное изменение концентрации СО2 ведет к воз-
никновению тепличного эффекта, комплекс малых перемен формирует массовые размножения организмов; биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению. Этот принцип в наше время уже нарушен, хотя и обратим; живое вещество планеты находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, создается и поддерживается космической энергией Солнца. Биосферная солнечно-земная связь с нарушением биохимического принципа может из системы поддержания биосферы планеты превратиться в агенты, ее разрушающие. Все системы, с которыми приходится иметь дело экологии, неэнтропийны, упорядочены таким образом, что, по мнению Ю. Одума, — американского биолога и эколога6, создателя экоси-стемной экологии, — как бы откачивают из системы неупорядоченность, до той поры пока действует принцип Ле-Шателье Брауна, французского физхимика7. При внешнем воздействии (изменении термодинамических параметров: давление, концентрация, температура), выводящем систему из состояния устойчивого химического равновесия, это равновесие стремится смещаться в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется (принцип Ле-Шателье Брауна). Поскольку в биосфере механизм осуществления этого принципа основывается на функционировании систем живого, оно служит основным регулятором общеземных процессов [9]. В современное время действие принципа Ле-Шателье Брауна в рамках биосферы глубоко нарушено [8].
Сбои в действии принципа Ле-Шателье Брауна, искажения в процессе биогенной миграции атомов в связи с изменением глобальной биоты, нарушения во многих других фундаментальных закономерностях функционирования экосистем планеты указывают на то, что хроническая деструкция планетарных систем жизнеобеспечения приняла угрожающее для существования человечества масштабы.
Пол Крутцен (американский инженер-химик) предложил неформальный научный термин — антропоцен (2000 г.), означающий новейшую геологическую эпоху, длящуюся не более ста лет [10]. Принимая, что влияние деятельности человека на химию атмосферы не ограничено, П. Крутцен сформулировал идею антропоцена — новой геологической
6 Википедия - свободная энциклопедия : офиц. сайт. URL: ru.wikipedia.org.
7 Другое. Образовательная социальная сеть : офиц. сайт. URL: n.sportal.ru>ap/library/drugoe.
эпохи, где одной из важнейших сил становится влияние человека на окружающий мир. Он подчеркивал, что влияние человеческой деятельности настолько велико, что оставляет устойчивый след в современной геологической истории планеты, проявляющейся в изменении климата при вырубке лесов, загрязнении окружающей среды и потере разнообразия [10]. Идея опирается на концепцию биосферы В.И. Вернадского.
П. Крутцен — инициатор целой серии проектов по измерению состояния атмосферы в различных районах Земли. В 1990-е гг. он совместно с академиком Г. Голицыным и профессором Н. Еланским наблюдал за сорока газовыми примесями в атмосфере. Были получены данные об источниках, стоках, транспорте и химических образованиях атмосферного состава во многих регионах Северной Евразии, дана оценка их воздействия на окружающий мир аэрозолей, радиационных и метеорологических характеристик.
Еще в 1992 г. П. Крутцен и Г. Голицын высказали идею о границах воздействия на природу, о связях между глобальным потеплением и воздействием на окружающую среду. П. Крутцен привел четыре основных показателя, говорящие о новой геологической эпохе: 1) исчерпание (более 40 %) известных запасов нефти; 2) преобразование почти половины поверхности суши, что существенным образом повлияло на биоразнообразие, круговорот вещества, почву, климат; 3) фиксация азота для удобрений по объему сейчас превышает его фиксацию в природных экосистемах; 4) более половины доступной пресной воды используется для нужд человека, при этом ресурсы подземных вод быстро истощаются. Позже он добавил к этому списку рост концентрации парниковых газов в атмосфере и сведение тропических лесов.
В 2009 г. группой ученых, в составе которой был П. Крутцен, была сформулирована концепция так называемых «планетарных границ» [11]. Ученые выделили условные системы (области) окружающей среды: загрязнение атмосферы аэрозолями, изменение климата, водные ресурсы, природопользование, окисление океана, биохимические циклы, потеря биоразнообразия, химические загрязнения, в которых следует задать безопасные пределы для человеческой деятельности. Пересечение этих пределов, по мнению авторов, может привести к катастрофическим последствиям для планеты; пределы для трех систем (снижение биоразнообразия, изменение климата, цикл азота) уже превышены.
Человеческая деятельность в значительной степени изменяет условия биогенной миграции, воздействуя на биосферу и живое вещество, что предопределяет условия глубоких сдвигов в биогенной миграции в исторической перспективе. Процесс может стать саморазвивающимся, не зависящим от человека и практически неуправляемым. Следовательно, закон биогенной миграции атомов определяет необходимость учета прежде всего воздействий на биоту при любых проектах преобразования природы. В этом случае происходят региональные и локальные изменения в химических процессах, при любых крупных ошибках ведущие к деградации среды [3].
Эволюция и даже адаптация — медленные процессы, не совпадающие по скорости с антропогенными изменениями природы и среды жизни человека. Несопоставимость интервалов времени делает надежды на приспособительную и безболезненную адаптацию недостаточно обоснованными. Круги геохимического обмена веществ в биосфере протекают столетиями, четкое проявление эффекта закона бумеранга возникает значительно быстрее, чем человек может приспособиться к изменениям. Измененная людьми природа, а не природа как таковая, реагирует с большей скоростью, чем человек может противостоять последствиям своих изменений природы [2].
Стремление людей научиться управлять климатом характерно для всех этапов развития цивилизации. В мире разрабатываются различные климатические технологии — процессы геоинженерии — преднамеренного крупномасштабного манипулирования экологическими процессами для противодействия последствиям изменения климата. Технологии объединяют процессы от улавливания и удаления углекислого и других парниковых газов из атмосферы, распыление в стратосфере аэрозолей для отражения солнечного излучения, установление зеркал определенной конструкции в космосе для блокирования и отражения солнечного излучения и т.п.8. Испытание подобных технологий, возможно, может дать ограниченный кратковременный эффект, но не решает климатическую проблему, напротив, в долгосрочном периоде может привести к разрушению глобальной экосистемы — биосферы.
8 Климатическая инженерия : офиц. портал. URL: new.rus.ru>activities/new ; Бопп: Что такое климатическая инженерия и насколько она эффективна / Новости ООН. URL: news.un.org>ru|story|2017|11 ; Экологическая инженерия / Большая российская энциклопедия (4 мая 2023 г.). URL: begenc.ru.c/ecologicheskaia.
Ф П ч
01 И 5<
а
л т
п *
о
о
о
а ^
о ч
я ф
X X
о
п
о у
X
ф ^
п S
ч
ф
ч
4 2 О 2 4
Ы
„4 Z
ю 4
О 7
О
о
7
о
Подобные технологии не могут радикально изменить нарастающие климатические изменения. Кроме того, все, что искусственно размещается в атмосфере, будет возвращаться с неизвестным эффектом [12], поскольку процессы геоинженерного вмешательства означают вмешательство в природные процессы, нарушение сложившихся за историю Земли закономерностей и природного баланса.
Таким образом, речь должна идти не об управлении природой, а об управлении процессами деятельности человека при любых проектах преобразования природы, о рациональном и комплексном использовании природных ресурсов, предотвращении нарушения природных закономерностей, сложившихся в течение миллионов лет. Действуя в соответствии с законом биогенной миграции атомов, сознательного управления биогеохимическими процессами на планете или в ее регионах, человечество может постепенно выправлять сложившееся положение.
В этой ситуации необходимо повышение энергетической эффективности во всех отраслях экономики, развитие и обоснованное использование возобновляемых и альтернативных источников энергии, разработка и осуществление проектов ликвидации накопленного вреда ущерба окружающей среде. Важно осуществление климатических проектов, направленных на улавливание выбросов и сбросов, загрязняющих окружающую среду, основанных на свойствах самой природы. Оптимальное сохранение природного экологического равновесия возможно лишь в рамках допустимого преобразования природной среды, обладающей свойствами самоподдержания и саморазвития.
В этом отношении прежде всего важно сохранение, развитие и усиление роли естественных природных систем, таких как лесные, водно-болотные, так как эти системы — основные участники увеличения поглощения различных выбросов и сбросов.
Активными поглотителями и накопителями атмосферных загрязнений являются лесные экосистемы, а также крупные водно-болотные биомы — естественные экологические накопители углерода. Состояние лесной экологической системы проявляется во взаимосвязи и взаимозависимости со всеми другими компонентами биосферы: атмосферой, водными системами, почвой и недрами, живыми организмами. Лес из всех типов растительности занимает наиболее важное место в состоянии природы и жизни человека, обеспечивая многообразие жизни
различных организмов, условия их существования, взаимосвязь через функциональные и эволюционные процессы.
Из всех земных процессов фотосинтез — единственный не расходует, а запасает и накапливает солнечную энергию. В этом заключается космическая роль зеленых растений, продуцирующих огромное количество органического вещества и выделение кислорода в атмосферу. Поглощение углерода биотой суши и океана в процессе фотосинтеза примерно уравновешивается процессами дыхания и разложения растений, за счет вулканической деятельности, поэтому в отсутствии большого объема антропогенных поступлений СО2 в атмосферу углеродный цикл на планете находился бы в равновесии.
Антропогенные воздействия приводят к вмешательству в биогеохимические циклы круговорота вплоть до полного изменения их скорости и содержания веществ. В приземном слое атмосферы присутствует большое количество газообразных примесей, которые могут поглощаться лесными формациями Земли. Приведем данные американского эколога Уолеса Смита Брокера (табл. 1), характеризующие (приблизительно) значительную поглотительную способность лесных экосистем в результате процесса фотосинтеза растительностью, почвой и в целом экосистемами9. Из данных расчетов У. Брокера следует, что особенно большой поглотительной способностью углерода и других загрязняющих веществ (диоксид серы, оксид азота) обладают лесные почвы.
Леса, особенно хвойных пород, обладают высокой сорбционной способностью. Они поглощают из воздуха и нейтрализуют в тканях значительное количество вредных компонентов, способствуют сохранению газового обмена в атмосфере, поглощают из воздуха большое количество твердых загрязняющих веществ, являются мощными фильтрами по отношению к частицам РМ10 (РМ — взвешенные частицы, к ним относятся дым, пыль, сажа, соли, кислоты и металлы), РМ-2,5. Исследования качества воздуха на территории города показали, что на территориях, не имеющих лесной растительности, РМх превышает уровень в 35 раз. Наличие интенсивной адсорбции частиц РМ любого размера поверхностью хвои и листьев составляет 50-75 % их поверхности. При этом определено содержание химических элементов в частицах РМ (кремний, сера, кальций, фосфор, хлор), значительно также
9 Уолес Смит Брокер / Википедия ■ циклопедия. URL: wru.wikipedia.org.
свободная эн-
Таблица 1
Расчетные величины поглощения атмосферных загрязнителей лесными экосистемами земного шара (по данным У. Брокера, 1985 г.)
Загрязнитель Процесс Количество примесей, кг/год
Диоксид углерода Фотосинтез 70 * 1012
Монооксид углерода Растительность 5 * 1010
Почвы 50 * 1010
Экосистема в целом 55 * 1010
Диоксид серы Растительность 0,675 * 1012
Почвы 200 * 1012
Экосистема в целом 201 * 1012
Монооксид азота Растительность 1 * 1011
Почвы 35 * 1011
Экосистема в целом 36 * 1011
Углеводороды (только этилен) Почвы 40 * 109
Озон Растительность 0,003 * 1013
Почвы 45 * 1013
Экосистема в целом 45 * 1013
Твердая фракция (свинец) Почвы 100 * 106
ф п ч
01 И 5<
а
л т
п *
о
о
о
а
и ^
о ч
я ф
X X
о
п
о у
X
ф ^
п S
ч
ф
ч
2 О м 4
ы
Z
10
О
7 О
О
7
^ о
содержание углерода и тяжелых металлов (Cd, Pb, Al, Fe и др.). Такие частицы способны активно проникать вглубь тканей листьев и хвои, что приводит к нарушению фотосинтеза, дыхания и транспирации10.
В России, как и во всем мире, растет потребность в реализации различных экологических функций лесов. В то же время лесные системы сами нуждаются в защите. Они подвержены постоянному возрастанию антропогенного воздействия: крупномасштабной, беспорядочной вырубке [13; 14]; крупномасштабным пожарам [15]; выжиганию растительности; повреждению вредителями и болезнями, кислотными осадками и другими вредными воздействиями; уничтожению лесов при создании хозяйственной инфраструктуры [16; 17]. В результате сокращается площадь лесов, снижается их качество, падает поглотительная способность. Спутниковые исследования NASA (Управление по аэронавтике и исследованиям космического пространства) показывают все более обширные массивы усыхающих лесов; более частые пожары, разрушающие почвенный слой, после чего почва оттаивает значительно быстрее; на такой почве лиственные леса сменяют хвойные на многие десятилетия, одновременно идет утрата видов, живущих в хвойных системах [16].
Судьба лесных систем зависит от политики в области лесного хозяйства, управление лесопользованием на данном этапе свелось к лесу как к заготовке сырья, основная цель — скорейшее получение максимальной
Восстановление сложный процесс, ством природных ко-географических,
10 О состоянии и охране окружающей среды Иркутской области в 2022 г. : Государственный доклад. Иркутск : ООО «Максима», 2023. 285 с.
прибыли от отрасли, что ведет к чрезмерной беспорядочной эксплуатации ресурсов [18].
леса — длительный и определяемый множе-(климатических, физи-почвенно-ботанических, гидрологических) условий и антропогенных факторов последствий хозяйственной деятельности человека [17]. Тем не менее, именно лесные системы способны смягчать и в будущем предотвращать потепление климата.
Разработка лесных проектов по адаптации к изменению климата, смягчению последствий потепления климата требует проведения комплекса работ, имеющих секторальный характер с учетом проблем лесного хозяйства, использования лесных ресурсов в лесной промышленности, энергетике, землепользовании, сельском хозяйстве, строительстве и других секторах экономики.
В связи с проблемой глобального изменения климата особое внимание заслуживают процессы поглощения (связывания) диоксида углерода водно-болотными системами. Болота относятся к важнейшему типу экосистем, участвующих в круговороте воды на планете. Регулируя поверхностный и подземный стоки, они выполняют роль природных фильтров, очищающих воду от загрязняющих веществ. В то же время это — хранители углерода, поглощаемого из атмосферы. В регулировании углеродного баланса заключается уникальная биосферная роль болот. Болота поглощают как минимум в два раза больше СО2, чем бореальные леса [19].
Общая площадь болот Земли 2 682 тыс. кв. км, в том числе в России
около 1,5 млн кв. км11. Только в верховых болотах содержится 28 * 109 т углерода, в низинных — 0,75 * 109 т. К наиболее известным в России относят 35 угодий, охраняемых Рамсарской конвенцией (1971 г.)12: дельта Волги, Кандалакшский залив, Ми-шенское болото, дельта р. Селенги и др.
Некоторые водно-болотные угодья находятся под угрозой исчезновения; эти экосистемы наиболее уязвимы, разрушаются в результате осушения, загрязнения промышленными и хозяйственными стоками. Для сохранения болот, в целом их ландшафтов, в некоторых странах созданы болотные заповедники и заказники, что подтверждает значительную биосферную роль болот и заболоченных земель в углеродном цикле, необходимость сохранения болотных экосистем.
Выводы
Российская Федерация по сравнению с другими странами обладает более высоким потенциалом предотвращения и адаптации к климатическим изменениям: это обусловлено большими размерами территории, наличием значительных лесных, водных ресурсов и водно-болотных угодий, а также — наличием природного сырья — источника безуглеродной энергетики. Россия является активным участником принимаемых в мире мер по смягчению воздействия на климат.
Одной из важных мер климатической политики России является разработка методик количественного определения объемов выбросов парниковых газов и их поглоще-ния13, что позволяет иметь информацию о фактическом антропогенном воздействии производственно-технологических и других процессов, принимать соответствующие оперативные и долгосрочные действия, а также оценивать поглотительную способность природных — лесных, земельных, водных — ресурсов и водно-болотных угодий, при этом обеспечивая их сохранность и развитие.
Признание причин изменения климата, нарушения экологического равновесия из-за антропогенного воздействия на биосферу на фоне естественных изменений обеспечит от-
11 Болото / Большая Российская энциклопедия : офиц. сайт. URL: bigenc.ru>c/boloto-cadf93.
12 Рамсарская Конвенция (1971 г.) / Водно-болотные угодья России : офиц. портал. URL: tesk.ru>ramsar/ index.html.
13 Об ограничении выбросов парниковых газов : Федер. закон РФ от 02 июля 2021 г. № 296-ФЗ // СПС «КонсультантПлюс» ; Об утверждении методик количественного определения объемов выбросов парниковых газов : Приказ Минприроды России от 27 мая 2022 г. № 371 (вст. в силу 01 марта 2023 г. и действует 6 лет) // СПС «КонсультантПлюс».
ношение к окружающей среде как к системе соответствующих критериев жизнеобеспечения, принятие обоснованных социально-экономических решений.
Обоснование формирования механизма изменения климата Земли заложено в трудах В.И. Вернадского, посвященных изучению структуры, функционирования глобальной биосферы. Экосистемы иерархического уровня планеты формируют физико-химические и биохимические свойства биосферы по принципу эмерджентности.
Теория рассеяния химических элементов В.И. Вернадского, закон биогенной миграции атомов объясняют упорядоченность экосистемы биосферы в отсутствии изменения термодинамических параметров: давления, концентрации, температуры. При внешнем воздействии на биосферу проявляется принцип Ле-Шателье Брауна, когда система выходит из состояния устойчивого равновесия. В настоящее время принцип Ле-Шателье Брауна искажен в процессе биогенной миграции атомов в связи с изменением глобальной биоты, нарушением других фундаментальных закономерностей функционирования экосистем планеты. Исследования многих ученых подтверждают идею о границах воздействия на природу, на окружающую среду, о связях между глобальным изменением климата в эпоху, так называемого антропоцена. Стремление человечества управлять климатом характерно для всех этапов развития цивилизации. Научно-технические процессы нельзя остановить. Но действия человека должны соответствовать природному закону оптимальности.
Разработка климатических технологий для управления экологическими процессами, противодействия последствиям изменения климата от распыления в атмосфере аэрозолей, установления зеркал определенной структуры и других технических манипуляций могут дать кратковременный эффект, но не решают климатическую проблему.
Для решения существующих климатических проблем важно не управлять природой, а управлять процессами деятельности человека при любых преобразованиях природы, не нарушая экологические закономерности, сложившиеся в природе в течение многих миллионов лет. При этом жизненно необходимо сохранять, развивать и усиливать роль естественных экосистем, таких как лесные, водно-болотные и другие экосистемы. Поскольку эти экосистемы сами нуждаются в защите от часто неразумной, беспорядочной, нерациональной хозяйственной деятельности человека.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОМ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Реймерс Н.Ф. Природопользование : словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. — Москва : Мысль, 1990. — 637 с.
2. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы) / Н.Ф. Реймерс. — Москва : Россия молодая, 1994. — 367 с.
3. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера / В.И. Вернадский. — Москва : Наука, 1989. — 261 с.
4. Будыко М.И. Глобальная экология / М.И. Будыко. — Москва : Мысль, 1977. — 327 с.
5. Логинов В.Ф. Причины и следствия климатических изменений / В.Ф. Логинов. — Минск : Навука i техыка, 1992. — 320 с.
6. Клименко В.В. Энергия, природа и климат / В.В. Клименко. — Москва : Изд-во МЭИ, 1997. — 214 с.
7. Вернадский В.И. Собрание сочинений : в 24 т. / В.И. Вернадский ; под ред. Э.М. Галимова. — Москва : Наука, 2013. — Т. 8. — 526 с.
8. Горшков В.Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей среды / В.Г. Горшков. — Москва : ВИНИТИ, 1990. — T. 7. — 238 с.
9. Шандуренко Г. Анри-Луи Ле-Шателье Браун / Г. Шандуренко // Химия. — 2000. — № 43. — URL: https://him.1sept.ru/article.php?ID=200004301.
10. Чернокульский А. Пророк антропоцена: как Пауль Крутцен помог возвысить и напугать человечество / А. Чернокульский. N+1. — URL: n.nplus1.ru>ввод/2021/01/31crutzen.
11. A Safe Operating Space for Humanity / J. Rockstr m, W. Steffen, K. Noone [et al.] // Nature. — 2009. — № 46. — С. 472-475.
12. Лосев А. Геоинженерия и геополитика / А. Лосев // Россия в глобальной политике. — 2022. — URL: globalaffairs.ru>articles/geoinzheneriya.
13. Изместьев А.А. Экономическая оценка классической модели непрерывного воспроизводства древесины / А.А. Изместьев. — DOI 10.17150/2500-2759.2024.34(2).365-378. — EDN DBREBI // Известия БГУ. — 2024. — Т. 34, № 2. — С. 365-378.
14. Влияние сплошных рубок на лесорастительные свойства почв Братского района Иркутской области / О.П. Лопатовская, Е.Н. Максимова, В.В. Попов, К.С. Соловьева. — DOI 10.17150/2500-2759.2018.28(1).159-165 EDN XOULXF // Известия БГУ. — 2018. — Т. 28, № 1. — С. 159-165.
15. Волчатова И.В. Пожары растительности как фактор снижения объема экосистемных услуг лесов особо охраняемых природных территорий / И.В. Волчатова. — DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.6.79. — EDN OLPYZZ // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — 2019. — № 6 (372). — С. 79-91.
16. Болданова Е.В. Многомерная характеристика влияния плотности дорог на объем лесовосстановле-ния и площадь лесных пожаров / Е.В. Болданова, Е.Ю. Богомолова, Г.В. Давыдова. — DOI 10.17150/2500-2759.2017.27(3).350-358. — EDN ZHTPZN // Известия БГУ. — 2017. — Т. 27, № 3. — С. 350-358.
17. Балданова Л.П. Оценка реализации компенсационного лесовосстановления на примере Иркутской области / Л.П. Балданова. — DOI 10.17150/2500-2759.2022.32(2).407-414. — EDN CSSWVA // Известия БГУ. — 2022. — Т. 32, № 2. — С. 407-414.
18. Русецкая Г.Д. Устойчивое управление, экологические законы и проблемы лесных систем / Г.Д. Русец-кая. — DOI 10.17150/1993-3541.2015.25(3).408-415. — EDN TYJYX // Известия Байкальского государственного университета. — 2015. — Т. 25, № 3. — С. 408-417.
19. Хужина Я. Главные легкие нашей планеты — это болота / Я. Хужина // В мире науки. — 2022. — № 3. — C. 64-72.
REFERENCES
1. Reimers N.F. Environmental management.. Moscow, Mysl' Publ., 1990. 637 p.
2. Reimers N.F Ecology (theory, laws, rules, principles and hypotheses). Moscow, Rossiya molodaya Publ., 1994. 367 p.
3. Vernadskii V.I. Biosphere and noosphere. Moscow, Nauka Publ., 1989. 261 p.
4. Budyko M.I. Global ecology. Moscow, Mysl' Publ., 1977. 327 p.
5. Loginov V.F. Causes and consequences of climate change. Minsk, Navuka i tekhnika Publ., 1992. 320 p.
6. Klimenko V.V. Energy, nature and climate. Moscow, MEI Publ., 1997. 214 p.
7. Vernadskii V.I.; Galimov Eh.M. (ed.). The collected works. Vol. 8. Moscow, Nauka Publ., 2013. 526 p.
8. Gorshkov V.G. Biosphere energy and environmental sustainability. Moscow, VINITI Publ., 1990. Vol. 7. 238 p.
9. Shandurenko G. Henri-Louis Le Chatelier Brown. Khimiya = Chemistry, 2000, no. 43. Available at: https:// him.1sept.ru/article.php?ID=200004301. (In Russian).
10. Chernokul'skii A. Prophet of the Anthropocene: how Paul Krutzen helped to exalt and scare humanity. N+1. URL: n.nplus1.ru>ввод/2021/01/31crutzen. (In Russian).
11. Rockstrom J., Steffen W., Noone K. [et al.]. A Safe Operating Space for Humanity. Nature, 2009, no. 46, pp. 472-475.
12. Losev A. Geoengineering and geopolitics. Rossiya v global'noi politike = Russia in Global Affairs, 2022. URL: globalaffairs.ru>articles/geoinzheneriya. (In Russian).
13. Izmest'ev A.A. Economic Assessment of the Classical Model of Continuous Reproduction of Wood. Izvestiya Baikal'skogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of Baikal State University, 2024, vol. 34, no. 2, pp. 365-378. (In Russian). EDN: DBREBI. DOI: 10.17150/2500-2759.2024.34(2).365-378.
Ф П 4
01 И 5<
а
л т
n *
о
о
о
а
и ^
о ч
я ф
X X
о
П
о у
X
ф ^
п S
н
ф
ч
4 2 о м 4
и „4
Z
10
4
О
7 О
О
7
О
14. Lopatovskaya O.P., Maksimova E.N., Popov V.V., Solov'eva K.S. The Enfluece of Clearcut Logging of the Forest Growth Properties of soils of Bratsk District of Irkutsk Region. Izvestiya Baikal'skogo gosudarstvennogo uni-versiteta = Bulletin of Baikal State University, 2018, vol. 28, no. 1, pp. 159-165. (In Russian). EDN XOULXF. DOI: 10.17150/2500-2759.2018.28(1).159-165.
15. Volchatova I.V. Vegetation Fires as a Factor of Reducing the Volume of Ecosystem Services of Forests of Specially Protected Natural Areas. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal = Russian Forestry Journal, 2019, no. 6, pp. 79-91. (In Russian). EDN: OLPYZZ. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.79.
16. Boldanova E.V., Bogomolova E.Yu., Davydova G.V. Multidimensional Characteristics of the Influence of Forest Road Density on the Volume of Reforestation and the Area of Forest Fires. Izvestiya Baikal'skogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of Baikal State University, 2017, vol. 27, no. 3, pp. 350-358. (In Russian). EDN: ZHTPZN. DOI: 10.17150/2500-2759.2017.27(3).350-358.
17. Baldanova L.P. Evalution of the Implementation of Compensatory Reforestation on the Example of the Irkutsk Region. Izvestiya Baikal'skogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of Baikal State University, 2022, vol. 32, no. 2, pp. 407-414. (In Russian). EDN: CSSWVA. DOI: 10.17150/2500-2759.2022.32(2).407-414.
18. Rusetskaya G.D. Sustainable Management, Environmental Laws and Forest Systems Problems. Izvestiya Ir-kutskoy gosudarstvennoy ekonomicheskoy akademii = Izvestiya of Irkutsk State Economics Academy, 2015, vol. 25, no. 3, pp. 408-417. (In Russian). EDN: TYJYX. DOI: 10.17150/1993-3541.2015.25(3).408-415.
19. Khuzhina Ya. The main lungs of our planet are swamps. V mire nauki = In the world of science, 2022, no. 3, pp. 54-72. (In Russian).
Информация об авторах
Русецкая Генриетта Денисовна — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры отраслевой экономики и управления природными ресурсами, Байкальский государственный университет, г. Иркутск, Российская Федерация, e-mail: [email protected], SPIN-код: 2634-8116, Scopus Author ID: 57200937722, ResearcherlD: AAB-3874-2021.
Ведерникова Татьяна Ивановна — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры математических методов и цифровых технологий, Байкальский государственный университет, г. Иркутск, Российская Федерация, e-mail: VedernikovaTI@bgu. ru, SPIN-код: 1201-2531, AuthorlD РИНЦ: 286784.
Authors
Genrietta D. Rusetskaya — D.Sc. in Technical Sciences, Professor, Department of Sectoral Economics and Natural Resources Management, Baikal State University, Irkutsk, Russian Federation, e-mail: [email protected], SPIN-Code: 2634-8116, Scopus Author ID: 57200937722, ResearcherlD: AAB-3874-2021.
Tatiana I. Vedernikova — Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Mathematical Methods and Digital Technologies, Baikal State University, Irkutsk, Russian Federation, e-mail: [email protected], SPIN-Code: 1201-2531, AuthorID RSCI: 286784.
Вклад авторов
Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования
Русецкая Г.Д. Формирование механизма изменения климата / Г.Д. Русецкая. Т.И. Ведерникова. — DOI 10.17150/2500-2759.2024.34(4).700-710. — EDN YOGJNS // Известия Байкальского государственного университета. — 2024. — Т. 34, № 4. — С. 700-710.
Contribution of the Authors
The authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
For Citation
Rusetskaya G.D., Vedernikova T.I. The Formation of a Climate Change Mechanism. Izvestiya Baikal'sko-go gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of Baikal State University, 2024, vol. 34, no. 4, pp. 700-710. (In Russian). EDN: YOGJNS. DOI: 10.17150/2500-2759.2024.34(4).700-710.
