Моделирование сетей питания и экосистемы «хищник-жертва». Региональные и глобальные модели биосферных процессов

Круговорот углерода. Диоксид углерода и «парниковый эффект». Прогнозы изменения климата и возможные последствия. Киотский протокол по ограничению выбросов парниковых газов в атмосферу

Круговорот углерода, является самым интенсивным из всех важных биогеохимических циклов. Время круговорота углерода в биосфере составляет примерно 30 лет.

Содержание углерода в атмосфере Земли по массе составляет 0,046% в форме диоксида углерода и 1,0∙10-4% в форме метана. Эти соединения в соответствии с Киотским протоколом являются первым и вторым по значимости парниковыми газами. При этом диоксид углерода относится к малым радиационно-активным составляющим атмосферы, формирующим за счет парникового эффекта ее температурный режим.

Биосферный цикл углерода связан с кислородным циклом и разделяется на два круговорота – наземный и морской. В земной коре содержится 0,35% углерода, а в живом веществе около 18%. С углеродом связан процесс возникновения и развития биосферы, он обусловливает разнообразие и сложность строения веществ, так как этот элемент способен соединяться с большинством из элементов самыми разнообразными способами. Через поверхность океана оба круговорота объединяются благодаря растворимости диоксида углерода в воде. Диоксид углерода и углекислота, находящиеся в атмосфере или в растворенном состоянии в воде, служат сырьем для фотосинтеза растений и переработки углерода в органическое вещество живых существ. Углерод в природе находится, в основном, в двух формах: диоксид углерода и карбонаты (CaCO3, BaCО3 и др.). И хотя содержание углерода в виде диоксида значительно меньше, чем в карбонатной форме, но CO2 является быстро мигрирующей формой, вовлеченной в процесс фотосинтеза и дыхания. За геологический период с момента появления жизни на Земле углерод атмосферы и гидросферы неоднократно прошел через живые организмы. В течение 3 – 5 лет растения потребляют столько углерода, сколько его содержится в атмосфере. Основная масса углерода биосферы аккумулирована в карбонатных отложениях дна океана, торфа и гумуса. Именно этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте. Цикл оборота углерода в почвах охватывает 300 – 500 лет.

С начала промышленной революции изменение климата происходит резко ускоренными темпами, по порядку величины в 50 раз быстрее, чем движение к очередному ледниковому периоду.

Прогнозируется, что в основном средняя глобальная температура будет расти за счет накопления парниковых газов в атмосфере, в то время как большинство естественных факторов будут действовать в противоположном направлении, тем самым ослабляя антропогенное воздействие. Но даже по всем оптимистическим прогнозам ожидается дальнейшее потепление на 12C за текущий XXI в.

Парниковые газы – газы, поглощающие в атмосфере излучаемое Землей тепловое излучение. Антропогенный рост концентрации углекислого и некоторых других газов приводит к повышению температуры и изменению климата.

Накопление СО2 в атмосфере ученые в настоящий момент связывают с «парниковым эффектом», т.е. с постоянным повышением температуры на земной поверхности. Это приводит к нарушению энергобаланса Земли, повышению температуры вблизи ее поверхности. Многие климатологи рассматривают длительную жару в последние годы как последствия парникового эффекта. Хотя задерживание тепла вблизи поверхности Земли является очень важным процессом для поддержания жизни на планете, перспективы быстрого повышения температуры (глобальное потепление) очень опасны, так как приведут к росту уровня Мирового океана за счет таяния ледников и целому ряду других нежелательных для человеческой цивилизации эффектов.

Киотский протокол закрепил количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению поступления парниковых газов в атмосферу.

Согласно Киотскому протоколу подписавшие его страны берут на себя обязательства к 2008 2012 гг. сократить свои выбросы парниковых газов не менее чем на 5% от уровня 1990 г., а для России требуется не превышать этот уровень выбросов. К основным парниковым газам, подпадающим под действие Киотского протокола, относятся шесть отдельных газов или групп химических соединений: СО2 (углекислый газ), СН4 (метан), N2О (закись азота), ГФУ (гидрофторуглероды), ПФУ (перфторуглероды), SF6 (гексафторид серы).