Что природа когда-либо делала для нас? Как деньги действительно растут на деревьях

Они обнаружили, что лесные массивы по всей Земле, от прохладных северных лесов высоких широт до умеренных лесов средних широт и влажных тропических лесов, поглощают одну треть углекислого газа, выделяемого в результате сжигания ископаемого топлива. Пеп Канаделл, ученый из CSIRO, охарактеризовал полученные данные как «невероятные» и «неожиданные».

Также неожиданностью стала оценка того, что вырубка лесов является причиной около четверти выбросов, связанных с изменением климата, которые производятся каждый год. Другими словами, вырубка лесов нанесла двойной удар по климату: было обнаружено, что вырубка деревьев приводит к огромным выбросам, а когда деревья исчезли, они больше не могли поглощать углекислый газ, выделяемый автомобилями, электростанциями, фабриками и домами.

Таким образом, экономическая ценность фотосинтеза, происходящего в лесах, огромна. Даже принимая во внимание низкую стоимость кредитов на выбросы углекислого газа, которые компании теперь должны покупать через Европейскую схему торговли выбросами, работа, проводимая лесами по уменьшению воздействия наших выбросов, действительно огромна и стоит буквально триллионы евро.

В одном обзоре стоимости лесов за 2008 год было подсчитано, что сокращение вдвое темпов обезлесения к 2030 году обеспечит услуги по улавливанию углерода на сумму около 3,7 триллиона долларов, и эта огромная цифра не учитывает многие другие экономические выгоды, предоставляемые лесами, такие как регулирование водоснабжения и др. поддержание видового разнообразия. Деревья, конечно, делают все бесплатно.

Помимо таких фундаментальных экологических функций, растения также являются источником строительных материалов, лекарств, ландшафта и вдохновения. Они охлаждают города и поддерживают почву, которая играет жизненно важную роль в круговороте воды и регулировании атмосферы.

В тропиках, где дневной свет мало меняется в течение года, фотосинтез может продолжаться с неизменно высокой скоростью в течение всего года, по крайней мере, в тех местах, где также влажно. На глобальном уровне годовой цикл озеленения сопровождается тем, что можно рассматривать как эквивалент планетарного дыхания. Примерно с ноября по март Земля выделяет углекислый газ. Это когда на огромных массивах суши северного полушария фотосинтез замедляется или подходит к концу. С апреля по сентябрь, когда растения растут, а земля снова становится зеленой, уровень углекислого газа падает, поскольку растения принимают его для своего роста.

Покадровая видеосъемка, записанная камерой на борту высокоорбитального спутника, показывает всплеск зеленого цвета весной на севере и юге с умеренным климатом и показывает распространение зеленого цвета, когда в засушливых районах идут сезонные дожди. Она также показывает шлейфы водорослей в океанах и то, как солнечный свет и питательные вещества сочетаются для увеличения первичной продукции в морях.

На этот годовой цикл накладывается углекислый газ, выделяемый при сжигании ископаемого топлива. Таким образом, с каждым дыханием планеты, каждым подъемом и падением, вызванным ростом и распадом растений, возникает другая углеродная система, которая действует в течение миллионов лет, а не месяцев, как это отмечается сменой времен года. Поскольку этот накопитель ископаемой солнечной энергии сжигается и выделяется углекислый газ, он нарушает сезоны и годовые циклы, которые в настоящее время управляют большей частью жизни в нашем мире.

Как мы могли бы восстановить согласование между этими различными углеродными циклами, чтобы избежать катастрофических уровней климатического потепления, возможно, является самой большой проблемой, стоящей перед нами. В предыдущей главе мы увидели огромное значение почв для снижения концентрации углекислого газа в воздухе. И большая часть ответа, если мы его найдем вовремя, несомненно, будет основана на фотосинтезе.

Но, хотя озабоченность по поводу нашего воздействия на углеродные циклы Земли в последние годы занимала важное место в международной повестке дня, наиболее важным историческим и, по сути, настоящим, использованием фотосинтеза людьми было производство продуктов питания.

Легкая еда

Условия, преобладающие на разных широтах и в различных климатических зонах, определяют разнообразие возможных систем земледелия. От ячменя, овса и овец в северных регионах с умеренным климатом до винограда, оливок и коз в средиземноморском климате, до какао, масличных пальм и ананасов во влажных тропиках - люди работали с местными условиями и использовали их, чтобы максимизировать преимущества фотосинтеза посредством сельского хозяйства.

«Оценка экосистем на пороге тысячелетия», исчерпывающее исследование состояния природы, о котором я упоминал в предыдущей главе, была опубликована в 2005 году и представила то, что фактически является обзором окружающей природной среды. В рамках этого уникального всеобъемлющего обзора человеческих знаний о состоянии систем нашей планеты в рамках Оценки было произведено определение того, какие важнейшие планетарные службы находятся в упадке, а какие улучшаются.

Наряду с множеством плохих новостей, в частности продолжающейся вырубкой лесов в тропиках и повсеместным переловом рыб, были сделаны некоторые оптимистичные выводы. Два были связаны с тем, как мы продолжали на протяжении десятилетий увеличивать производство продуктов питания как за счет земледелия, так и за счет животноводства на единицу земли.

По сути, это отражение нашего успеха в использовании фотосинтеза, который, в свою очередь, является вердиктом нашей способности использовать почвы, питательные вещества, разведение растений, использование различных пестицидов и воды для повышения тех аспектов первичного производства, которые наиболее полезны для нас.

Однако в предыдущей главе мы видели, как на некоторые природные услуги, оказываемые почвами, повлияли шаги по увеличению производства продовольствия, и позже мы увидим некоторые последствия для управления водными ресурсами, которые возникли в то же время. Есть и другие последствия.

Нашим постоянным усилиям по увеличению объемов первичного производства способствовало множество инноваций в сельском хозяйстве. Этот процесс использования все возрастающей доли фотосинтетического потенциала планеты включает не только преобразование естественной среды обитания в возделываемые ландшафты, но также систематическое удаление любых форм жизни, которые могут конкурировать с нами за продукты фотосинтеза.

Частично это было достигнуто за счет применения различных химических гербицидов, инсектицидов и фунгицидов, а также за счет интенсивного селективного разведения растений. Как следствие, на большей части сельскохозяйственных земель мира в настоящее время выращиваются промышленные монокультуры высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур, при этом для других существ остается все меньше и меньше возможностей для фотосинтеза. В узком смысле слова это была очень успешная стратегия.

Наш триумф отражается в том факте, что около 40 процентов потенциальной первичной продукции на суше в настоящее время приходится на долю людей. Это огромная доля, и она наблюдается на полях сельскохозяйственных культур, пастбищах и лесных плантациях, разбросанных по всей земле, а также в тех районах, где первичное производство в значительной степени прекратилось из-за того, что города заменили растения.

По мере того, как мы использовали фотосинтез и заставляли почву, урожай и пастбища делать все больше и больше, мы не только усилили борьбу с вредителями, чтобы сохранить больше первичной продукции для себя, но также приступили к масштабной программе обогащения питательными веществами.

Ученый-почвовед Джейн Риксон видит в этом почти неизбежное следствие того, как использовались почвы: «По мере того, как почва истощается или становится тоньше, требуется больше удобрений. Меньшая глубина означает меньше запасов воды, урожайность снижается, а цены на продукты растут. Более глубокие почвы более устойчивы, а мелкие почвы поражаются быстрее. Последствия деградации почвы можно замаскировать за счет увеличения количества удобрений и орошения. Иногда это незначительные изменения, которые трудно измерить количественно, но они реальны ».

На почвах с низким содержанием органических веществ или их истощением и где в результате не хватает основных питательных веществ для растений, используются различные методы повышения плодородия. В последние десятилетия быстрый рост производства продуктов питания поддерживался добавлением различных вредных химических питательных веществ для растений.

Семнадцать из них необходимы для роста растений, но усилия по повышению уровня азота и фосфора в возделываемых почвах были особенно важны для поддержания роста урожайности, причем темпами, которые не отставали от роста населения. За последние пятьдесят лет или около того глобальное использование удобрений увеличилось примерно на 500 процентов.

Когда дело доходит до азота, может показаться довольно удивительным, что он стал таким ограничивающим фактором. В конце концов, около 78 процентов воздуха, которым мы дышим, состоит из него, но в газообразном виде растения не могут его использовать. Азот в состоянии, доступном растениям, составляет лишь около миллионной части объема атмосферы.

Он становится питательным веществом для растений после трансформации, называемой фиксацией азота, которая, среди прочего, может происходить при росте бактерий. Однако большая часть азотных удобрений производится химически - технология, созданная в 1913 году, сыграла решающую роль в поддержании промышленного сельского хозяйства.

Еще одно важное питательное вещество для растений, содержание которого можно уменьшить при вспашке и возделывании сельскохозяйственных культур, - это фосфор. Это питательное вещество в форме фосфата жизненно важно практически во всех химических процессах, которые растение должно завершить, чтобы расти и воспроизводиться.

Как и азот, фосфор является распространенным элементом, но в отличие от азота он не встречается в атмосфере в виде газа, а в конечном итоге получается из горных пород, и для производства удобрений его необходимо собирать из окружающей среды в тех местах, где он находится концентрированно. Разлагающийся навоз является одним из таких источников, как и мертвые останки животных, такие как их кости. Гуано (птичий помет) - еще один и на протяжении веков был ключевым источником. Однако в наши дни его добывают в основном из богатых фосфором геологических месторождений.

США и Китай являются крупными производителями, но около половины известных запасов сосредоточено в Марокко, в этих породах есть ключи к разгадке того, почему они содержат такую высокую концентрацию фосфора. Эти отложения, богатые костями акул, рыб и рептилий, содержат множество останков давно умерших животных и растений, скопившихся на дне плодородного древнего океана. Как и ископаемое топливо, они являются наследием светопоглощаюшей жизни, обитавшей в далеком прошлом.