Во времени топливных кризисов и зеленых энергетик, давайте поговорим об угле. Вредно ли его сжигание для экологии. Потому что я для себя узнал, что не все так однозначно.
Сложился довольно забавный консенсус: мы, люди - паразиты, ворующие углерод из недр и отравляющие им атмосферу. Мы портим воздух, греем планету, и вообще, если бы не мы, Земля пребывала бы в райском саду.
Научное сообщество, как это водится, подливает масла в огонь (желательно, растительного, чтобы углеродный след был меньше). Но если копнуть глубже учебника по экологии для 8-го класса, выясняется, что наша индустриальная деятельность вписывается в древний геохимический сценарий, который писался сотни миллионов лет. И роль «спасителя» нам досталась совершенно случайно - просто потому, что нам холодно и мы любим варить сталь.
Проблема «Заплесневевшего леса»
Чтобы оценить иронию текущего момента, нужно понять, от чего человечество спасает планету, сжигая уголь.
Дело в том, что каменный уголь - это не просто грязь. Это глобальный геологический анабиоз. Примерно 360 миллионов лет назад, в Карбоне, природа столкнулась с кризисом жанра. Появилась древесина - а именно лигнин. И жизнь, в лице бактерий и грибов, не знала, что с этим делать. Лигнин оказался крепким орешком. Бактериям потребовались десятки миллионов лет, чтобы изобрести ферменты для его переваривания.
Представьте себе картину: деревья падают, но не гниют. Они просто лежат, накапливаясь геологическими слоями. Весь мир превращается в гигантский склад стройматериалов, который не разлагается. Атмосфера задыхается от избытка углекислого газа? Нет. Ровно наоборот.
Это захоронение называет углеродным запором. Углерод из воздуха, превращенный растениями в биомассу, уходил под землю и там и оставался. Фотосинтез шел полным ходом, выбрасывая кислород (O₂), но обратного процесса (дыхания гнилостных бактерий, возвращающих CO₂) почти не было.
Результат? Уровень кислорода взлетел до небес - до 35%. Размеры стрекоз и многоножек в ту эпоху заставили бы сценаристов фильмов ужасов покраснеть от зависти. Планета горела буквально: при таком уровне O₂ любая молния вызывала пожары, которые невозможно было потушить. Земля накренилась в одну сторону: много кислорода, мало углекислого газа. Это и есть та самая «углеродная смерть» для растений, которым нужен CO₂ для еды. Гигантские насекомые процветали, а деревья почти вымерли от голода.
Холодильник под ногами
Вот тут в игру вступаем мы. До поры до времени углерод был законсервирован в пластах угля, надежно изъят из цикла фотосинтеза-дыхания.
Существует красивая научная теория, что именно консервация кучи органики (та самая, которую не могли сгноить бактерии) позволила кислороду накопиться до современного уровня. Если бы весь углерод постоянно гулял по кругу (растение съедено, бактерии разложили, CO₂ вернулся), тот же кислород быстро связался бы обратно.
И тут, после миллионов лет спячки, появляется Homo sapiens с фонарем и киркой. Мы начинаем сжигать миллиарды тонн угля. Мы делаем то, что не могли сделать бактерии карбона, мы «разлагаем» древние растения со скоростью реактивного самолета, мгновенно возвращая углерод в атмосферу в виде углекислоты.
Зеленые активисты плачут. Но геохимики пожимают плечами: «Вы просто завершаете цикл, начавшийся 300 миллионов лет назад».
Кембрий подогревает дискуссию
База данных говорит нам, что в Кембрии (около 500 млн лет назад) уровень O₂ уже был на вполне себе современном уровне (около 21%). При этом CO₂ было аж 7% (против сегодняшних 0.04%). Условия - как на Венере по концентрации углекислоты, но кислород уже есть.
Как это вяжется с историей про «углеродную смерть»?
А вот как. Кислород, растворенный в океане, и кислород в атмосфере - это связанные, но разные системы. В Кембрии случился «кислородный взрыв» благодаря цианобактериям. Они наштамповали O₂ столько, что он перестал связываться в океане и пошел в воздух . Но!
В Кембрии не было мощного слоя угля под ногами именно потому, что еще не было лесов (не было лигнина). Фотосинтез давал кислород, но углерод (C) быстро поедался обратно. Маятник качался: много CO₂, достаточно O₂.
А вот ближе к Карбону маятник застрял. Углерод ушел из воздуха в землю намертво. O₂ попер вверх, а CO₂ упал до рекордно низких значений, что чуть не убило всю наземную флору. И вот тогда, в Карбоне, атмосфера повисла на волоске (точнее, на стрекозьем крыле). Если бы давления CO₂ упали еще чуть-чуть, растения бы перестали усваивать углерод, и кислородное изобилие схлопнулось бы само собой.
Так что Кембрий - это ранний бунт кислорода. Карбон - это почти смерть от передозировки кислородом и голода по углекислоте.
Пенталогия - ирония современности
Итак, мы стоим на распутье. Человечество, сжигая уголь, совершает глобальную дегазацию древнего хранилища. Мы возвращаем CO₂ в атмосферу так быстро, что природа не успевает переварить его обратно в известняки или нефть.
Мы сейчас - самое мощное лекарство от «Засора Карбона».
- За - парниковый эффект (который нас таки погубит) - это передозировка.
- Против возможного похолодания и недостатка питания для растений в будущем - хотя сейчас нам это не грозит, мы разогрели планету за 100 лет сильнее, чем за 5000 лет до индустриализации.
Видите красоту парадокса? Если бы мы не сожгли уголь, через (по геологическим меркам) десятки миллионов лет вулканы все равно бы выпустили этот углерод. Процесс выветривания пород и движений коры медленно провентилировал бы эти запасы. Но мы решили, что ждать скучно. Мы - искусственный ускоритель тектоники плит.
Как глобальный итог: Планета получила от нас удар дозой CO₂. Кислород, кстати, падает. За последние 800 тысяч лет мы потеряли почти 1% O₂ (это много, учитывая его массу). И здесь снова логическая петля: мы сжигаем уголь (поглощая O₂) и выделяем CO₂. Фитопланктон и леса, возможно, любят CO₂ (теперь он не такой дефицитный, как в Карбоне), но они любят его в балансе. Сейчас мы закисляем океаны и душим их теплом.
Резюме для парадоксального эколога
Итак, мораль статьи, основанная исключительно на фактах геохимии, но рассказанная с ехидцей:
Уголь - это не просто топливо. Это «законсервированный апокалипсис» прошлого. Если бы древние грибы не изобрели способ жрать дерево, мы бы сейчас, возможно, до сих пор жили бы в мире, где драться за воздух пришлось бы не с выхлопными газами, а с гигантскими сороконожками, задыхаясь от нехватки углекислого газа.
Человек, совершая «акт вандализма» по отношению к климату, объективно выполнил роль «пожарного», который спалил дом, чтобы спасти жильца от удушья накопившимися запасами сероводорода. Дом, правда, теперь рушится на наши головы - но какой жест!
Мы - не углеродные варвары, мы - великие деблокираторы биогеохимического цикла, который вернул 300-миллионолетний долг растениям, подарив им свежую порцию углекислого газа для фотосинтеза.
А то, что температура поднялась... ну, в Кембрии водички были теплыми и жизнь буйствовала. Глядишь, и у нас скоро по улицам бронтозавры заходят (шутка, селекция займет миллионы лет, а вот душно уже сейчас).
Так что, с одной стороны - сжигать уголь плохо. С другой - возможно, только благодаря этому «плохому» поступку мы поддерживаем текущий уровень кислорода в том узком диапазоне, где легкие человека вообще могут дышать. Ирония судьбы.