Проблема антропогенного фактора СО2 с изменением климата на Земле имеет очень неопределенную и недоказанную до сих пор наукой причинно-следственную связь, но факт остается фактом — человеческая деятельность, и особенно сжигание ископаемого топлива для получения энергии и тепла выбрасывает в атмосферу и СО2 тоже (и другие газы в больших количествах), что ведет к некоторому увеличению его концентрации.
Ведь ископаемое топливо хранит в себе углерод миллионы лет, поскольку еще в эпоху динозавров растения выкачали этот самый СО2 из атмосферы (а время и давление превратили эту биомассу в углеводороды). То есть растения улавливали этот углерод тысячи лет, потом миллионы лет хранения в толще земных пластов, а с начала индустриальной эры мы это миллионами тонн ежегодно сжигаем. Не надо быть ученым, чтобы понять — человек добавляет некий дисбаланс между выбросами в атмосферу СО2 и его потреблением биосферой и океаном.
Этот дисбаланс и называется «карбоновым фронтом».
Чтобы лучше понять этот механизм, рассмотрим «круговорот углекислого газа в природе».
Мировой океан потребляет углекислый газ, «растворенный в атмосфере», и одновременно «испаряет» СО2 в атмосферу. Принято считать (это, конечно, опять же наукой не доказано), что в среднесрочной перспективе эти два встречных потока компенсирует друг друга.
Мы уже знаем, что биосфера, то есть все живые организмы, тоже взаимодействует с атмосферой по линии обмена СО2. Растительные организмы используют для жизни и роста процесс фотосинтеза, поглощая солнечную радиацию, воду и растворенный в атмосфере СО2 (двуокись углерода) для создания органической материи, то есть молекул на базе углерода. Животные фотосинтезом не владеют, они потребляют органику, уже приготовленную растениями (или другими животными).
Это такой забавный парадокс природы — мы пытаемся бороться сейчас с тем самым химическим элементом, благодаря которому и появилась наша форма жизни…
Обратный процесс передачи СО2 из биосферы в атмосферу — процесс дыхания: дышат как животные, так и растения (растения только ночью), выбрасывая в год миллиарды тонн углекислого газа. Обмен СО2 между биосферой и атмосферой следует не только суточному, но и ежегодному циклу развития биосферы: в период роста биосферы (весна, лето) — доминирует фотосинтез, и биосфера потребляет углекислый газ, в «мертвый сезон» (осень, зима) — наоборот, биосфера выбрасывает СО2 в атмосферу. Это же должно навести на мысль, что концентрация СО2 в атмосфере неравномерна, как неравномерно и ее изменение. Например — ежегодное изменение СО2 в атмосфере наиболее резко в Канаде и в России (там много поверхности покрыто лесами) и ярко выражены сезоны. А вот в Антарктиде концентрация СО2 постоянна.
Так что увеличение концентрации СО2 в атмосфере в 2 раза (то, чем нас не перестают пугать) приведет, по оценкам специалистов в области биомассы, к увеличению фотосинтетического производства биомассы в лесах от 20 до 30 процентов.
И действительно, при анализе последних трех-пяти поколений деревьев за последние 150 лет, выясняется, что все деревья с каждым поколением становятся выше и толще, и растут гораздо быстрее, чем раньше. Исследования лесного производства в рамках европейской программы «Экокрафт» показали, что индексы роста разных видов деревьев в мире (увеличения биомассы) увеличился за 150 лет от 100 до 400 процентов.
В упрощенном понимании — в 2050 году средняя столетняя сосна будет высотой на 10 метров больше, и на полметра толще, чем средняя сосна, которой исполнилось сто лет в 1950 году.
На поверхности океана тоже есть жизнь — это фитопланктон (микроскопические водоросли, основа океанской пищевой цепочки), который так же забирает и возвращает СО2 в атмосферу.
Есть интересная теория, что живая планета сама регулирует обмен углерода и его двуокиси между сферами: чем больше углерода в атмосфере, тем быстрее растут деревья и растения (ведь они СО2 «едят», чтобы расти). По этой теории — повышение концентрации СО2 в атмосфере от нагрева Мирового океана есть ответ системы (увеличение пищевых ресурсов для растений и планктона для усиления фотосинтеза) на сокращение биосферы человеком (вырубки лесов и вымирание фитопланктона в результате загрязнения океана).
Но так или иначе, очевидно, что теплый климат и СО2 — скорее, благо для биосферы, чем вред. А вот холодный сухой климат и отсутствие углерода в атмосфере приводят биосферу планеты к деградации и (если не начинается потепление) к смерти.
В результате этой политики — средства, которые могли бы пойти на создание очистных сооружений, на экологические проекты, на увеличение площади лесов, амелиорацию, и на охрану окружающей среды будут выброшены (в основном — с целью заработка) на борьбу с глобальным потеплением в виде закачивания СО2 в гигантские подземные резервуары…
Кроме того, всем же очевидно, что «закачка СО2 в нефтяные шахты» или под воду само по себе проблему не решает, а только переносит во времени. Стоит ли в эту технологию столько денег вкладывать?
Сточки зрения планетарной экологии наиболее правильным с решением проблемы «фронта СО2» будет не секестрация его, а понимание и стимуляция естественных потоков СО2 между сферами (биосферой, атмосферой и Мировым океаном).
В чем заключаются биотехнологическое решение проблемы СО2?
Есть рецепты старые, как мир (забавно, но их можно прочитать в документах любого съезда КПСС): амелиорация земель, лесопосадки, интенсивное (многокультурное) сельское хозяйство. Все это способствует росту биосферы.
Предлагаются и более «искусственные» решения — например, усиление фотосинтеза океаническим фитопланктоном. Проще говоря — это подкармливание планктона. Огромные территории Мирового океана, получая высокую долю солнечной радиации, сегодня бедны фитопланктоном. Одного солнца для роста фитопланктона недостаточно — необходимы еще питательные элементы (которые земные растения берут из почвы). Поэтому фитопланктон развивается в основном близко к устьям крупных рек и там, куда ветры приносят пыль с суши. С точки зрения агрикультуры, океан — это огромная «пустыня», которую тоже можно «возделывать». Основным химическим элементом, необходимым растениям, является железо. Правда, пока результаты океанской геоинженерии не впечатляют: в феврале 2009 года немецкое исследовательское судно Polarstern провело эксперимент по распылению 6 тонн железа в Южной Атлантике. Фитопланктон действительно развивается, но существенный эффект увеличения связывания СО2 фитопланктоном замечен пока не был.
Есть еще одно перспективное направление работы человеческой мысли — генетическая модификация некоторых растений для усиления процесса фотосинтеза. Сегодня растения преобразуют в массу всего лишь от 1 до 2 % солнечной энергии. Усиление процесса фотосинтеза позволит связывать в органических соединениях растениями гораздо больше атмосферного углекислого газа. Эти же растения («ускоренно поедающие СО2») можно перерабатывать в биоэнергетическое топливо (тепло или этанол). Наиболее интересные результаты таких исследований (наибольшая масса с гектара) получены китайскими учеными на генетически модифицированной культуре сладкого сорго.
