Читать книгу Старение как побочный эффект эволюции - Сергей Юрьевич Кашников - Страница 6

Не секрет, что за последние 500 млн лет на нашей планете неоднократно происходили природные катаклизмы планетарного масштаба, после которых экология нашей планеты всё более ухудшалась. «Следы глобальных катастроф сохранились в виде геологических и биологических свидетельств археологических фактов, указывающих на внезапные миграции и запустение привычных ареалов обитания» – утверждает заведующий лабораторией моделирования волн цунами Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН доктор физико-математических наук В.К. Гусяков (2012).

Ещё в первой половине ХIX века в палеонтологии царствовала предложенная французским натуралистом Жоржем Кювье «Теория катастроф», согласно которой под влиянием катастроф, приводящих к массовым вымираниям, происходили изменения животного мира. (Норманн Д., 2013). При этом восстановление происходило за счет видов, пришедших из небольших локаций. Сами виды при этом неизменны.

В 1796 году Кювье опубликовал детальное описание окаменелых останков мамонтов и американских мастодонтов. Останки он сравнил с костями и зубами слонов. При этом он обнаружил, что некоторые окаменелости были останками животных, уже исчезнувших с лица Земли, – они вымерли. «Все эти факты, согласующиеся между собой, которым не противоречат другие свидетельства, представляются доказательством существования мира, предшествовавшего нашему и уничтоженного катастрофой», – написал он.

К ХХ веку список находок увеличился на много порядков, и кардинально возросла точность методов определения возраста этих находок. По мере накопления сведений стало очевидно, что катастрофы Кювье действительно имели место и не были некорректным выводом из недостающих данных.

В 1920-х годах американский специалист по ископаемым позвоночным Уильям Дилер Мэтью сосредоточившись на переменах в окружающей среде был потрясен тем какие серьезные изменения произошли на Земле при переходе от мелового периода к палеогену: влажные болота (в которых, видимо, хорошо чувствовали себя динозавры) уступили место сухим пустынным местностям (которые больше устраивали млекопитающих). Эти изменения в окружающей среде отмечают границу между мезозойской и кайнозойской эрами, 65 млн лет назад.

В 1960-х годах американцы Роберт Слоан и Ли Ван Вален стали самыми ярыми защитниками модели «вымирания при изменении условий среды». Они настаивали, что млекопитающие постепенно заменяли динозавров по мере смены мела палеозоем, примерно на протяжении 7 млн лет, пока климат менялся в худшую (для динозавров) сторону.

Только за последние 7500 лет на нашей планете было 18 смен климата. При этом, гипотеза глобального потепления сейчас более популярна чем гипотеза цикличности потепления и похолодания («АиФ. Здоровье» № 4, 2012).

62% россиян считают глобальное потепление реальной угрозой («Аргументы и факты» № 3, 2010).

В начале нашего века появились исследования, доказывающие, что главный фактор, влияющий на озоновые дыры, – вовсе не техногенные газы, а температура. Появились хорошо обоснованные гипотезы, что разрушение стратосферного озона напрямую связано с погодными аномалиями, колебаниями солнечной активности, вулканизмом и масштабными лесными пожарами. Даже приблизительные оценки показывают, что участие антропогенных источников в разрушении озонового слоя далеко не столь значительно, как природные факторы, такие как извержение вулканов (Файг О., 2014).

Учёные Томас Грендель и Пауль Крутцен (лауреат Нобелевской премии 1995 г.) утверждают, что земная атмосфера никогда не оставалась постоянной: по мере формирования Земли и всё последующее время изменялись её состав, температура и другие параметры. За последние два столетия эти изменения происходят как никогда быстро. Свидетельством тому служат кислотные дожди, ускоренная коррозия металлов, смог в городах, уменьшение толщины озонового слоя в стратосфере, который защищает всё живое от жёсткого ультрафиолетового излучения. Есть опасения, что Земле грозит глобальное потепление вследствие накопления в атмосфере парниковых газов, поглощающих тепловое излучение Земли и посылающих его обратно. Во время извержения вулканов в тропосфере (атмосферном слое, лежащем ниже 10-15 км) и стратосфере (простирающейся на высоте от 10 до 50 км) скапливаются серо- и хлорсодержащие газы (Грендель Т. и др., 2013).

С конца XIX в. среднегодовая температура выросла на 0,70 С, но темпы нагрева увеличились именно в последние десятилетия. Причин тому несколько, одна из них – в атмосфере стало больше парниковых газов: метана, водяного пара, той же углекислоты. Словно плёнка в парнике, эти газы пропускают солнечный свет к поверхности Земли, но не выпускают с неё излишки тепла (Писаренко Д., 2010).

Парниковый эффект, являющийся одним из краеугольных камней климатических изменений, означает, что атмосфера планеты удерживает всё большее количество тепла. Моря нагреваются, воды в атмосферу испаряется больше, эффект парника усиливается. Всё это вкупе с тем, что в системе много запасённой энергии, может привести к экстремальным пикам: наводнениям, штормам, ураганным ливням и одновременно засухам и пр. (Хип Т., 2013).

По утверждению кандидата физматнаук, ведущего научного сотрудника Института биофизики клетки РАН Алексея Карнаухова содержание СО₂ в атмосфере выросло беспрецедентно – на 30%. И этого уже достаточно, чтобы температура воздуха поднялась на 10^оС. Растения, биосфера Земли не справляются с выбросами, которые производит человек. Но в природе есть и более опасные источники СО₂. В океане содержится в 60 раз больше углекислоты, чем в атмосфере. Ещё больше – почти в 50 тыс. раз – её в земной коре, в известняках, мраморе, кораллах и пр. Наконец, по всему дну Мирового океана лежат так называемые метановые гидраты – скопления льда, содержащие огромное количество метана. Потепление вызывает лавинообразный эффект: углекислота и метан начинают высвобождаться, становится ещё теплее, и процесс делается необратимым, как выстрел из ружья. Расчеты показывают, что климатическая система Земли за пару столетий способна перейти в новое устойчивое состояние. И температура здесь будет как на Венере – +500^оС. Жизнь на планете станет невозможной (Писаренко Д., 2010).

В мае 2013 года содержание углекислого газа в атмосфере превысило 400 частей на миллион. В последний раз так много его было в плиоцене, 4 млн лет назад, когда на севере Европы и Америки стояла тропическая жара («Наука и жизнь» № 11, 2013). Основываясь на данных United Kingdom Climate Projection (Хип Т., 2013) в середине и конце XXI столетия если ориентироваться на средние значения выбросов диоксида углерода, то средняя температура в Британии повысится к 2050 году на 2–3 ^оС и на 3–4 ^оС к 2080-му. Количество летних осадков уменьшится на 17% к середине века и на 20% к 2080-му. Поэтому, хотя краткосрочные прогнозы обещают нам в ближайшее время холодные и дождливые лета, долгосрочные предрекают постепенное потепление и «осушение» в течение столетия.

Картина просачивания пузырьков метана из тихоокеанского дна у берегов штата Вашингтон (США) синтезирована по данным эхолотов. Источник метана обнаружен на глубине 500 метров, а высота газового фонтана составляет 300 метров. По мнению океанологов, с ростом глобального потепления выход метана из океанского дна будет усиливаться («Наука и жизнь» № 8, 2015).

В декабре 2014 года вблизи одного из островов Американского Самоа в Тихом океане коралловые рифы начали терять цвет.

К октябрю 2015 года явление приняло такие масштабы, что Национальное управление по исследованию океанов и атмосферы США объявило о том, что процесс затронет треть всех существующих на Земле кораллов и станет смертельным для рифов, занимающих площадь в 12 тысяч квадратных километров. Кораллы белеют, выталкивая из рифов водоросли, дающие им цвет. Это происходит из-за повышения температуры воды в океанах, вызванного изменением климата и погодным явлением Эль-Ниньо (периодическим потеплением поверхностных вод Тихого океана вдоль западного побережья Южной Америки) (Alexandra Witze, 2015).

Наша планета в целом нагревается, но это не значит, что в каждом отдельно взятом месте становится жарче. Однозначной корреляции между повышением температуры и локальными температурными максимумами нет. Однако общее потепление постоянно воздействует на арктические льды.

Спутниковая съёмка льдов ведётся с 1979 года, и каждые 10 лет объёмы льда, фиксируемые в конце лета, сокращались на 11%. В сентябре 2012 года был поставлен рекорд по минимальному количеству арктического льда на тот момент. А это значит, что вода больше не прикрыта белым отражающим ледовым щитом и может сильнее нагреваться солнечными лучами (что, в свою очередь, будет увеличивать среднюю температуру воды в океане) (Хип Т., 2013).

Под поверхностью Восточно-Сибирского Арктического шельфа, глубоко под водой, в толще вечной мерзлоты, находится около триллиона тонн метана, самого мощного парникового газа. Последние исследования, однако, показывают, что подводная вечная мерзлота начала таять, и поэтому метан, образовавшийся когда-то из органических останков, начинает высвобождаться и попадает в атмосферу в количестве 10 млн тонн в год (точнее, из вечной мерзлоты высвобождается гидрат метана и тут же распадается на газ и воду). Учёные предупреждают, что в течение ближайших десяти лет может случиться мощнейший (до 50 млрд тонн единовременно) выброс метана. Такое извержение повысит содержание метана в атмосфере сразу раз в шесть, а средняя температура возрастёт на 1,3 ^оС, быстро приблизив критические изменения климата (Макгуайр Б., 2014).

Таяние ледников и вечной мерзлоты, а также другие последствия изменения климата развиваются с пугающей скоростью. Для учёных долгое время оставалось загадкой, почему при относительно постоянной морозной температуре лёд Антарктики в последние годы тает активнее, чем раньше.

Группа исследователей из разных стран изучила данные 4,5 млн измерений шельфовых ледников, сделанных космическим спутником ICESat. Выяснилось, что под толщей антарктического льда теперь скапливаются тёплые течения, а роза ветров поменялась настолько, что на Антарктику стали дуть более массивные теплые ветра. Учёные считают такие перемены доказательством происходящей на планете смене климата («Русский репортёр» № 17, 2012).

В связи с глобальным потеплением и таянием льдов в Арктике и Антарктике учёные предлагают решить этот вопрос раз и навсегда. Они предлагают заморозить Арктику! (Николаев Г., 2013). Эта идея выглядит фантастической, но экологическая ситуация находится на грани катастрофы. В Северном Ледовитом океане площадь ледового покрова сократилась до беспрецедентно низкого уровня и составляет всего 50% от площади, которая была зафиксирована в 80-е годы. По мнению Дэвида Кейта, профессора прикладной физики в Гарвардском университете, можно насытить атмосферу светоотражающими частицами, что уменьшит проникновение солнечных лучей на Северном полюсе. В результате, утверждает профессор, за счёт уменьшения проникновения солнечного света всего лишь на 0,5% восстановление ледников вокруг Северного полюса до уровня доиндустриальной эпохи станет возможным. Второй способ восстановления ледников, который озвучил Кейт, – изменение течения Гольфстрима, что обойдётся в финансовом плане в 8 млрд долларов в год. Однако, по мнению многих геоинженеров такое резкое вмешательство в экосистему может иметь катастрофические последствия. Хотя, как полагают учёные, это пока единственный реальный способ избежать «непредсказуемых последствий изменения климата», таких, как внезапный коллапс ледникового покрова или убийственная засуха.

Итальянский геофизик Данило Палладино отметил, что большие колебания скорости вращения Земли, имевшие место в первой половине ХХ века, совпали с периодом сильных извержений вулканов. С 1907 по 1934 год вращение ускорялось, а затем до 1972 года замедлялось. Дестабилизируя жидкую внутренность планеты, эти «рывки» увеличивают частоту извержений. Гипотезу Палладино будут проверять на компьютерных моделях («Наука и жизнь» № 11, 2015).

То есть вращение Земли влияет на климат, в частности эти так называемые «рывки». Как сообщалось выше (см. данный раздел), разрушение стратосферного озона, а, следовательно, увеличение температуры воздуха, напрямую связано с погодными аномалиями, колебаниями солнечной активности, вулканизмом и масштабными лесными пожарами. Следовательно, для предотвращения извержения вулканов и повышения температуры воздуха необходимо как-то исключить эти «рывки».