Libmonster ID: UA-2205

Заглавие статьи КЛИМАТ И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ: XX-XIX вв.
Автор(ы) ОЛЕГ СИРОТЕНКО, ВЛАДИМИР РОМАНЕНКОВ
Источник Наука в России,  № 6, 2007, C. 32-38

Доктор физико-математических наук Олег СИРОТЕНКО, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии,

кандидат биологических наук Владимир РОМАНЕНКОВ, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д. Н. Прянишникова

Еще в середине 1970-х годов отечественные специалисты задумались о последствиях возможных изменений климата для экономики России. В частности, планируя развитие сельского хозяйства страны, важно было понять: будет ли глобальное потепление сопровождаться существенным ростом засушливости, как отреагируют на это природные и агроэкосистемы, сохранится ли уровень плодородия почв? Сегодня ответить на перечисленные вопросы мы можем достаточно определенно.


Статьи данной рубрики отражают мнения авторов (прим. ред.)

стр. 32


Средняя скорость изменения среднемесячных температур воздуха (°С/10 лет) на территории бывшего СССР за период 1975 - 2004 гг. Охарактеризованы самый теплый и самый холодный месяцы в году: A - июль, B - январь.

Как известно, зависимость сельскохозяйственного производства от климатических условий довольно высока. В частности, периодически повторяющиеся засухи (последняя в 1998 г.) - угроза для планомерного развития агропромышленного сектора, и, значит, необходимо выработать систему мер для снижения их негативного эффекта. Еще в начале XX в. выдающиеся российские ученые, академики Николай Вавилов (1887 - 1943) и Дмитрий Прянишников (1865 - 1948) предложили программы по повышению устойчивости сельскохозяйственного производства за счет смещения его центра в северные, менее засушливые регионы. Сегодня эта идея стала еще актуальнее.

ОСНОВАНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗА

Наибольший за последние 40 лет урожай зерна в России был зафиксирован в 1978 г. - 136 млн. т. И повторить этот успех в 1980-е годы не удалось, несмотря на программы химизации, наращивания технического потенциала, орошения и осушения земель: показатели оставались на уровне 100 млн. т. В результате к концу 80-х годов XX в. специалисты всерьез задумались о возможности устойчивого развития сельского хозяйства в условиях вероятной аридизации климата и начали разработку новой программы. Научное сопровождение обеспечили Государственный комитет по гидрометеорологии СССР, АН СССР и ВАСХНИЛ.

Предложенные учеными меры по адаптации отрасли к меняющимся природным условиям различались в зависимости от обеспеченности территорий водными ресурсами. Так, в зоне достаточного увлажнения рекомендовали использовать позднеспелые, теплолюбивые и пожнивные культуры, развивать животноводческий сектор и реконструировать кормовые угодья, т.е. полностью использовать дополнительные возможности, возникающие из-за потепления. Для районов, страдающих от недостатка влаги, предусмотрели ее экономию посредством применения почвозащитных технологий, получения и внедрения засухоустойчивых сортов, расширения посевов озимых и зоны орошаемого земледелия.

Разумеется, чтобы снизить влияние неуправляемых факторов, необходимо было разработать стратегию повышения почвенного плодородия, в том числе за счет полного удовлетворения потребности хозяйств в мине-

стр. 33


Средняя скорость изменения температурных показателей на территории бывшего СССР за период 1975 - 2004 гг.: A - сумм среднесуточных температур выше 10°С (°С/10 лет), B - амплитуды годового хода температуры (°С/10 лет).

ральных удобрениях, известковых материалах и химических средствах защиты растений, дальнейшего расширения их применения в Нечерноземной зоне. Однако отсутствовали достоверные методы прогноза, позволяющие эффективно планировать перераспределение материально-технических ресурсов. В настоящее время точность наших предсказаний значительно возросла - прежде всего за счет реальных оценок изменения климата, а также использования экономического моделирования на основании статистических и эмпирических данных.

В 2005 г. Российский государственный комитет по гидрометеорологии опубликовал первый "Стратегический прогноз изменений климата РФ на период до 2010 - 2015 гг. и их влияния на отрасли экономики России". В подготовке этого документа участвовали и авторы настоящей статьи. С тех пор нам удалось получить новые результаты по названной проблематике. Наблюдения 455 гидрометеорологических станций на территории бывшего СССР за период с 1975 по 2004 г. позволяют оценить, как в течение 30 лет изменились важнейшие агроклиматические показатели. Это, прежде всего, температуры воздуха (суммированные за период, когда они не выше 10°С, а также среднемесячные январские и июльские, характеризующие соответственно наиболее холодный и самый теплый месяцы в году), годовые амплитуды температуры (разность максимального и минимального среднемесячного их значения), индекс сухости Будыко*. Относительно последнего показателя хотелось бы отметить: при его значениях 0,8 - 1,0 поступающего тепла хватает на испарение большей части осадков, что предопределяет умеренный сток воды, достаточное увлажнение и хорошую аэрацию почвы, интенсивное ее выветривание, т. е. наилучшие условия для развития органического мира, в частности лесов. Если же индекс сухости ниже 0,8, то наблюдается избыточное увлажнение, выше 1,0 - недостаточное. В обоих случаях происходит угнетение и, соответственно, трансформация биотопа.

Обобщая данные, мы составили карты, на которые нанесли контуры территорий с одинаковыми отклонения-


* Показатель, предложенный в 1956 г. академиком Михаилом Будыко и представляющий собой отношение годового радиационного баланса подстилающей поверхности к сумме тепла, необходимой для испарения годового количества осадков на той же площади (прим. авт.).

стр. 34


Потенциальные климатогенные изменения годичной продукции растительности (%) за период 1975 - 2004 гг.

Потенциальные климатогенные изменения содержания органического углерода в почве (%) за период 1975 - 2004 гг.

ми измеренного показателя от его среднего значения за 10 лет. Анализ полученных материалов показал, что глобальное потепление, по оценкам многих специалистов охватившее территорию России в последние годы, географически не однородно: существуют секторы значительного роста показателей - западный (20° - 50° в. д.), восточный (90° - 130° в.д.) и слабого или даже его снижения - на Урале и Дальнем Востоке. Причем, и зимнее, и летнее повышение температуры воздуха в целом благоприятно для роста, развития и зимовки сельскохозяйственных культур.

Отметим: современное потепление сопровождается уменьшением годовой амплитуды температуры воздуха, а, следовательно, снижением континентальности климата, которое в наибольшей степени проявляется на значительной части Европейской России (кроме ее северо-восточных районов), а также в южных районах Сибири и Дальнего Востока. Многообразные экологические последствия этого процесса нуждаются в специальном исследовании. Кстати, согласно статистическим данным, на территории Евразии он, как правило, способствует росту продуктивности сельского хозяйства.

Изменения индекса сухости и сумм осадков свидетельствуют: аридность большинства важных в сельскохозяйственном отношении регионов нашей страны за последние 30 лет уменьшалась или по крайней мере не росла. Этот вывод относится, прежде всего, к территории Северо-Кавказского, Поволжского и Уральского экономических районов. Вместе с тем заметно увеличилась засушливость климата в отдельных районах Сибири (Алтайский край, Забайкалье и др.) и в центре Черноземья.

КАК ИЗМЕНИЛАСЬ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ?

Специалистам хорошо известны климатические факторы, обусловливающие наиболее значимые потери сельскохозяйственной продукции. В их числе, во-первых, дефицит тепла, заморозки с гибелью озимых культур, короткий вегетационный период, засухи, неблаго-

стр. 35


Качественная оценка наблюдаемых изменений агроклиматических условий для зернового хозяйства по регионам России: A - существующие тренды, B - оценка изменений.

приятные условия в период проведения работ. Попробуем оценить, как они проявлялись в последние 30 лет. А показателями могут служить увлажненность, тепло-обеспеченность, термические условия холодного периода и континентальностъ климата.

Согласно имеющимся материалам климатические изменения на сельское хозяйство сегодня влияют и фактически, и потенциально. Так, рост увлажненности или улучшение условий проведения полевых работ немедленно сказываются на урожайности. Влияние других факторов может быть множественным и помимо непосредственного воздействия проявиться лишь после соответствующей адаптации системы земледелия. Например, повышение температуры обычно ведет к ускорению созревания посевов и снижению урожайности. Однако при внедрении более теплолюбивых и продуктивных культур (сортов) или проведении пожнивных посевов продуктивность растет, т.е. возникает дополнительный ресурс повышения производительности отрасли. По нашим данным наблюдаемые с середины 1970-х годов изменения климатических условий по большинству показателей были благоприятны для многих земледельческих регионов России, правда, их потенциальные положительные эффекты не использовали.

Среди отрицательных последствий потепления необходимо отметить рост засушливости в Алтайском крае,

стр. 36


Влияние изменений температуры воздуха и осадков на: A - годичную продуктивность экосистем, B - содержание органического углерода в почве (%).

Читинской, Амурской областях и Центрально-Черноземной зоне (их суммарный вклад в приходную часть зернового баланса страны не превышает 10 - 15 %), а также некоторое уменьшение теплообеспеченности сельскохозяйственных культур на территории Уральского экономического района.

Вместе с тем заметим: более мягкие зимы, повышение теплообеспеченности возделываемых культур в Центральном Черноземье могут в значительной мере восполнить потери, связанные с увеличением здесь засушливости, а в Восточно-Сибирском регионе такой компенсации, увы, нет. В то же время снижение количества осадков в Северо-Западном, Центральном регионах и части Дальневосточного не должно привести к заметным отрицательным последствиям при высокой и даже избыточной увлажненности (запасах продуктивной влаги в пахотном и подпахотном слоях почвы) здешних сельскохозяйственных угодий.

Итак, мы приходим к выводу: наблюдаемые в последние 30 лет изменения климата способствуют росту продуктивности сельского хозяйства большинства регионов нашей страны, обеспечивающих производство порядка 85% товарного зерна. Положительные тренды урожайности за 1975 - 2005 гг. для 70% субъектов Российской Федерации, несмотря на провалы, связанные с перестройкой экономики, подтверждают или, по крайней мере, не противоречат этому заключению.

Разумеется, нас интересовала и реакция природных экосистем. В качестве показателя выбрали годичный прирост биомассы естественной растительности на территории России и сопредельных стран в период с 1975 по 2005 г. Расчеты выполняли поданным 411 гидрометеорологических станций о температуре воздуха и сумме осадков в этот период. Оказалось, на большей части бывшего СССР потепление способствовало росту продуктивности природных экосистем. Причем максимальные показатели были в западных районах европейской части, на Северном Кавказе, Южном Урале, Предбайкалье. Приведем несколько характерных цифр. В Псковской области прирост биомассы естественной растительности составил 24%, Челябинской - 22, Курганской - 15, Иркутской - 21, в Краснодарском и Ставропольском краях соответственно 28 и 22%. Незначительные очаги падения продуктивности (до 5 - 10% за 30 лет) отмечены на северо-востоке Европейской России, в приполярных районах Западной Сибири, а также в Читинской, Амурской областях, Хабаровском крае и на Камчатке.

Что из этого следует? Меняется климат, а вместе с ним продуктивность растительности, определяющая приходную часть углеродного баланса экосистем, и влияющая на его расходную часть скорость разложения органических веществ в почве. Процессы, ответственные за минерализацию последних, протекают при повышении температуры быстрее, считают многие исследователи, в этих условиях увеличивается эмиссия CO2 в атмосферу, что через механизм парникового эффекта ведет к дальнейшему потеплению*. Однако последние литературные данные показывают: при одновременном снижении увлажненности подобного стимулирования разложения органических веществ почвы не происходит. Наши материалы также свидетельствуют: на территории России наблюдаемые изменения климатических условий приводят к увеличению поглощения углекислого газа экосистемами.

Следует отметить, на большей части бывшего СССР, за исключением тундровой зоны Сибири и пустынь Приаралья, растет содержание органических веществ в почве, что также является следствием потепления. Но самые благоприятные условия для накопления гумуса складываются на юге Сибири, прежде всего - в Амурской, Читинской областях, Красноярском крае.

Для оценки трендов годичной продуктивности экосистем и содержания органического углерода в почве мы взяли за основу многолетние данные, собранные и опубликованные Натальей Базилевич (1910 - 1997) из Института географии РАН и Леонидом Родиным (1907 - 1990) из Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН. Их обобщили в форме нелинейных уравнений регрессии, связывающих эти показатели со средней температурой воздуха и годичной суммой осадков. Оказалось, при повышении t на 2°С и одновременном увеличении осадков на 150 мм (т.е. при гу-


* См.: Ю. Израэль. Грозят ли нам климатические катастрофы? - Наука в России, 2004, N 4 (прим. ред.).

стр. 37


мидном потеплении) можно ожидать максимального роста продуктивности экосистем на 25% по сравнению с нормой, а запасов органического углерода в почве - на 12%. Если же сумма осадков уменьшается на 150 мм при таком же повышении температуры (аридное потепление), то продуктивность "упадет" на 11%, хотя медленное накопление углерода в почве продолжится. Следовательно, на территории лесной и степной зон России его содержание растет практически повсеместно.

Разумеется, наши оценки носят ориентировочный характер, ибо получены на основании данных, предполагающих квазиравновесное состояние системы "почва-растительность-климат". Значит, такой сценарий изменения содержания органического углерода в почвах может реализоваться лишь при стабильности установившихся сейчас климатических условий.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Влияние глобального изменения климата на мировое сельское хозяйство в настоящее время оценивают, главным образом, по показателям урожайности важнейших продовольственных культур. Однако в значительной степени не выяснен вопрос об экологической устойчивости земледелия, ответ на который предполагает понимание реакции плодородия почв и углеродного баланса агроэкосистем на новые условия.

Внимание к проблеме глобального потепления и осознание роли почв как резервуара углерода атмосферы обусловили новый интерес к оценкам баланса этого элемента, а также к разработке агротехнических приемов, позволяющих добиться стабильного запаса органического углерода в почвах. В противном случае при любых будущих изменениях - климатических и технологических - возникает риск потерь одного из наиболее существенных факторов стабильности биосферы: именно так специалисты оценивают сегодня комплекс соединений углерода, ранее считавшийся необходимым лишь для обеспечения высокой продуктивности агроэкосистем. Серьезные обзоры на эту тему опубликовали профессор университета Абердин Пит Смит (Шотландия, Великобритания) в 2004 г. и профессор, декан факультета естественных ресурсов, сельского хозяйства и ветеринарии университета Квинсленд Роджер Свифт (Австралия) в 2001 г.

Заметим: в отличие от сырьевых отраслей производства, сельское хозяйство дает возможность снизить загрязнение окружающей среды путем повышения плодородия земель. А изменения климата - достичь устойчивого развития этой сферы, чему соответствует бездефицитный баланс углерода при сниженных по сравнению с сегодняшними затратах ресурсов. Рост урожайности возделываемых культур позволяет за счет увеличения поступления в почву растительных остатков на 30 - 40% компенсировать современные потери углерода на территории Европейской России. Однако практическая реализация этой задачи требует комплекса социально-экономических программ, нацеленных на регулирование использования земельных ресурсов и специализацию сельскохозяйственного производства.

Наиболее благоприятными условиями для этого в нашей стране обладает Нечерноземная зона. Потепление климата увеличит приходную и уменьшит расходную составляющую углеродного баланса ее почв. Рост первой следует ожидать в связи с увеличением биологической продуктивности, а снижение второй - вследствие снижения запасов влаги в почвах и, соответственно, замедления процессов минерализации органических веществ. Мы рассчитали, что к 2050 г. по сравнению с 1990 г. в среднем по Нечерноземью необходимая доля трав в севообороте снизится на 18%, а объем внесения органических удобрений (в дозах, необходимых для поддержания бездефицитного баланса углерода на уровне 1,5%) - более чем в 2,3 раза. Но сильнее всего изменения проявятся на северо-западе страны, где условия аккумуляции углерода пахотными почвами из атмосферы будут, по-видимому, улучшаться вплоть до 2050 г.

Окультуренные тяжелосуглинистые и среднесуглинистые почвы с содержанием органического углерода свыше 2% обладают наибольшим потенциалом для его устойчивого накопления. Осуществление комплекса адаптационных агротехнических мер - таких, как изменение структуры севооборотов, сроков посева культур, оптимизация доз применяемых удобрений, - позволит уже в 2010 - 2020 гг. ускорить этот процесс и улучшить условия депонирования углерода в 1,4 - 2 раза. К сожалению, потенциал легких, слабогумусированных почв в этом отношении гораздо ниже.

Подчеркнем: хотя при дальнейшем потеплении климата накопление органического вещества почвами способно протекать интенсивнее, определяющую роль будут играть все же локальные условия сельскохозяйственного производства, влияющие на затраты по управлению плодородием. Скажем, увеличение доли трав в севообороте - достаточно простой прием для восполнения запасов гумуса, но их возделывание зачастую ограничивается размерами животноводческого сектора в конкретном районе, поскольку транспорт кормов требует немалых затрат. А от того, насколько развито это направление, зависит и площадь луговых и пастбищных угодий, способных значительно изменить процессы поступления и накопления углерода.

Итак, изменения климата, наблюдаемые в последние десятилетия, увеличивают несбалансированность процессов синтеза живой биомассы и разложения мертвого органического вещества, что, согласно концепции академика Владимира Вернадского (1863 - 1945), является движущей силой эволюции почв, природных экосистем и биосферы в целом. Варьирование продуктивности и составляющих углеродного баланса био-(агро-) сферы территории России могут иметь разнообразные экономические и экологические последствия, и потому необходимо контролировать процессы, отвечающие за эти явления. Для чего, по мнению многих специалистов, необходимо создать систему мониторинга последствий глобального потепления для России.


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/КЛИМАТ-И-ЭВОЛЮЦИЯ-БИОСФЕРЫ-XX-XIX-вв

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Иван МилютинContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/SkyJack

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

КЛИМАТ И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ: XX-XIX вв. // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 05.07.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/КЛИМАТ-И-ЭВОЛЮЦИЯ-БИОСФЕРЫ-XX-XIX-вв (date of access: 04.12.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Иван Милютин
Харьков, Ukraine
1840 views rating
05.07.2014 (2708 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
Несмотря на все провалы за 2,5 года практически неограниченной власти, ближайшее окружение Зеленского старательно убеждает президента в его гениальности и он похоже верит. Аплодисменты заглушали крики «ганьба» так качественно, что Зеленский вжился в роль успешного политика и даже аплодировал себе сам.
Catalog: Разное 
20 hours ago · From Naina Kravetz
UNDER ADVERSE CONDITIONS
Catalog: Экономика 
Yesterday · From Україна Онлайн
THE "EUROPEAN CHOICE" OF UKRAINE WITHOUT THE "UKRAINIAN CHOICE" OF THE EU
Yesterday · From Україна Онлайн
THE NEW CYCLE OF ALLIANCE ENLARGEMENT: UKRAINE AND NATO
Yesterday · From Україна Онлайн
Люди делового миа
Yesterday · From Україна Онлайн
ДА БУДЕТ ГАЗ!
Catalog: Разное 
Yesterday · From Україна Онлайн
А вообще весь этот кейс с комиками во власти заставил понять, что киношный сценарий разительно отличается от реальной большой политики, где побеждает трезвый, незамутненный запрещенными веществами ум, холодный расчет и опыт – как обязательные составляющие личности, дерзающей определять путь миллионов человек.
Catalog: Разное 
4 days ago · From Naina Kravetz
Когда менять резину на зимнюю в 2021 году?
4 days ago · From Україна Онлайн
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
6 days ago · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
10 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
КЛИМАТ И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ: XX-XIX вв.
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones