Растения не исчезнут завтра, но их долгосрочная судьба зависит от двух факторов: роста светимости Солнца и падения уровня углекислого газа в атмосфере. Трехмерная климатическая модель позволила уточнить, сколько сможет просуществовать растительная жизнь на Земле. Исследование опубликовано в Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
Что угрожает растительной жизни
Солнце постепенно становится ярче — примерно на 10% за каждый миллиард лет. Этот процесс нагревает планету. Одновременно углекислый газ удаляется из атмосферы в результате химического выветривания силикатных пород. Химическая реакция осадков, углекислого газа и горных пород образует соединения кальция, которые затем смываются в океан и оседают на дне в виде карбонатов. Через геологический цикл углерод возвращается в атмосферу при извержениях вулканов. Сейчас этот природный процесс удаляет около 130 млн тонн углерода в год, а человеческая деятельность выбрасывает примерно в 90 раз больше.
Растения по-разному реагируют на нехватку CO2. Выделяют три основные группы: C3-растения (к ним относятся большинство деревьев и сельскохозяйственных культур, например, пшеница и рис), C4-растения (кукуруза, сахарный тростник) и CAM-растения (кактусы, суккуленты). У каждой группы свой критический уровень углекислого газа, ниже которого фотосинтез останавливается: для C3 это около 50 частей на миллион (ppm), для C4 — около 10 ppm, а CAM-виды могут выживать при еще более низких концентрациях.
Два сценария вымирания
Авторы работы Джейкоб Хакк-Мисра и Эрик Вольф из Института космической науки Blue Marble в Сиэтле смоделировали два сценария будущего, предполагающие различные уровни выветривания углекислого газа из атмосферы. При слабом выветривании с ростом солнечной светимости будет расти и температура на поверхности Земли, но содержание углекислого газа останется стабильным. В таких условиях растения смогут существовать еще около 1,5 млрд лет, после чего нагрев ускорится, и сложная жизнь исчезнет, уступив место микробам.
Во втором сценарии ученые приняли современную температуру за постоянную величину и предположили, что выветривание углекислого газа будет интенсивным. За 2 млрд лет светимость Солнца вырастет на 20%, но углекислый газ будет активно извлекаться из атмосферы, ослабляя парниковый эффект. Поверхность планеты начнет остывать, что также нанесет ущерб сложной жизни. Ранее ученые рассчитали, возрастет ли число вредителей на полях в будущем.
С помощью трехмерной климатической модели Exo-CAM, способной работать с разными составами атмосфер, исследователи выяснили, что растительная биосфера может сохраняться от 1,35 до 1,86 млрд лет — значительно дольше, чем предсказывали прежние прогнозы.
«Мы обнаружили, что жизнь продержится по крайней мере до тех пор, пока испарятся океаны, что случится почти через 2 млрд лет. А затем, возможно, жизнь найдет способ покинуть Землю и продолжить процветать за ее пределами» — говорит Хакк-Мисра.
Как растения выжили после падения астероида, убившего динозавров
Ученые раскрыли тайну мхов: они могут скрывать следы древнего симбиоза
Читайте «Мою Планету» в MAX