Характер реакции системы Земли на усиливающееся антропогенное воздействие является более сложным, чем простые причинно-следственные связи, такие как выбросы парниковых газов, вызывающие глобальное потепление.
При сгорании ископаемого топлива образуется целый ряд газов, обладающих большим количеством каскадных эффектов. Например, CO2 не только влияет на климат, но и непосредственно влияет на рост растительности. Он также изменяет химический состав карбонатов в океане, что, в свою очередь, влияет на морские организмы.
Изменение химического состава карбонатов является одним из основных факторов широкомасштабного разрушения коралловых рифов во всем мире.
При сжигании ископаемого топлива образуются также окисляющие газы, такие как оксид азота и диоксид серы, которые оказывают хорошо известное воздействие, например, подкисление и эвтрофикация экосистем. Однако эти газы могут в конечном счете способствовать изменениям в фундаментальном функционировании системы Земли. Их косвенное воздействие на радиационные свойства атмосферы и, следовательно, климата в результате реакций с другими газами и их воздействие на способность атмосферы очищаться за счет окисления и удаления широкого спектра веществ.
Аэрозоли, образующиеся за счет сжигания ископаемого топлива, могут удобрять или замедлять рост растений, в зависимости от обстоятельств, и непосредственно влиять на здоровье человека. Они также приводят к крупномасштабным прямым или косвенным изменениям климата.
Еще более тонкие эффекты в конечном счете можно проследить в сжигании ископаемого топлива. За счет большой концентрации CO2 в атмосфере на желудочно-кишечном тракте наземной растительности снижается потеря водяного пара через желудки, что приводит к повышению эффективности водопользования. Этот эффект особенно заметен в полузасушливой растительности и может привести к повышению продуктивности за счет повышения влажности почвы.
В более общем плане, ни один из двух видов не реагирует одинаково на повышенную концентрацию CO2 в атмосфере, что приводит к изменениям в конкурентоспособности растений и, следовательно, к изменениям в численности видов и составе сообществ. Сжигание ископаемого топлива отражается через систему Земли, превращаясь даже в проблему биоразнообразия!
Подобно сжиганию ископаемого топлива, изменения почвенно-растительного покрова и землепользования также вызывают широкомасштабные каскадные эффекты на местном, региональном и глобальном уровнях.
Глобальные изменения происходят не изолированно, а взаимодействуют с почти сбивающим с толку набором естественных режимов, а также с другими антропогенными эффектами во многих масштабах. Особенно важны те случаи, когда взаимодействующие напряжения приводят к превышению порогового значения и быстрому изменению состояния или функционирования.
Коралловые рифы являются хорошим примером порогового и ступенчатого поведения.
Рифы подвержены воздействию самых разнообразных природных явлений. За последние несколько десятилетий антропогенный стресс - поступление питательных веществ и вред, наносящийся из прилегающих прибрежных районов, рыболовства и туризма. Глобальные изменения добавляют еще больше стрессов совершенно иного характера.
Увеличение CO2 изменяет химический состав карбонатов в поверхностных водах океана, затрудняя рифовым организмам формирование твердых оболочек. В то же время потепление верхних слоев океана приводит к широкомасштабному обесцвечиванию.
Эти новые глобальные стрессы происходят повсеместно и носят постоянный характер и становятся все более серьезными. При достаточном давлении со стороны этих взаимодействующих локальных и глобальных стрессов коралловые рифы могут пересечь порог, сопровождающийся массовой гибелью кораллов и быстрым переходом к бесцветному дну водорослей.
Воздействие изменений в землепользовании отражается в системе Земли в различных масштабах и различными способами.
Первоначальным изменением в землепользовании обычно является преобразование такой природной экосистемы, как лес, в управляемую сельскохозяйственную систему с непосредственными последствиями, такими как потеря углерода в атмосфере в результате сжигания лесосечной массы.
После первоначального переустройства, землепользование следует по различным траекториям. Общий путь для менее интенсивного ведения сельского хозяйства на начальном этапе заключается в интенсификации, а через несколько лет - в использовании удобрений, орошении и борьбе с вредителями, например, для повышения урожайности.
Продолжение в следующей статье.
