Ассимиляция двуокиси углерода
Ежегодная ассимиляция углекислого газа на Земле в результате фотосинтеза составляет около 260 млрд. тонн, что эквивалентно 7,8 • 10'° тонн углерода, и это связывание углерода компенсируется выделением практически такого же количества СО2 в результате дыхания нефотосинтезирующих организмов. Количество СО2, вовлекаемого в цикл "фотосинтез—дыхание", составляет около 10% массы углекислого газа в атмосфере, которая в 1980 году была эквивалентна 7,1 • 10" тонн углерода. В то же время до 1860 года атмосфера содержала лишь 6,1 • 10й тонн углерода в виде СО2, и это 15%-ное увеличение СО2 в атмосфере связывают прежде всего с появлением дополнительного источника СО2 вследствие интенсивного сжигания ископаемого топлива, которое эквивалентно в настоящее время 5 • 109 тонн углерода в год и увеличивается в среднем на 4,3% в год.
Необходимо отметить, что значительно большая часть углерода содержится в виде карбонатов в осадочных породах - 5,5 • 1016 тонн, в живых (в основном леса) и отмерших организмах - 3,5 • 1012тонн. В мировом океане содержится в 60 раз больше углерода, чем в атмосфере (3,5 • 1013 тонн), что связано с очень высокой растворимостью СО2 в воде и образованием Н2СО3 и, следовательно, можно было бы предположить, что незначительное дополнительное поступление СО2 в результате сжигания ископаемого топлива, которое составляет менее одного процента в год от содержания углекислого газа в атмосфере, не должно приводить к заметному увеличению содержания СО2 в атмосфере. Однако в действительности лишь в верхних слоях океана, содержащих лишь 1,5% всего углерода, растворенного в воде, обмен углерода с атмосферой осуществляется достаточно быстро (за 6 - 7 лет), тогда как для установления такого равновесия с глубинными слоями океана требуется несколько тысячелетий. Вследствие этого сжигание ископаемого топлива в промышленном масштабе привело к увеличению содержания СО2 в атмосфере с 0,027% (в доиндустриальную эпоху) до 0,034% в настоящее время. Расчеты показывают, что к 2035 году содержание углекислого газа в атмосфере удвоится, то есть будет составлять около 0,06%. Основным последствием этого, как считается, будет глобальное потепление климата, обусловленное так называемым "тепличным эффектом", связанным с тем, что углекислый газ "прозрачен" для основной части солнечного света, но задерживает (поглощает) тепловое (инфракрасное) излучение от нагретой Солнцем поверхности Земли. Увеличение концентрации СО2 в атмосфере в два раза может привести к повышению температуры поверхности Земли на 2 — 3°С, причем оно будет минимальным в тропической зоне и максимальным в высоких широтах (8 - 11°С). Такое повышение температуры вызовет таяние льдов, особенно в Антарктиде, что может привести к повышению уровня моря на 5 м и затоплению значительной части суши. Поэтому возможность глобального потепления климата становится сейчас проблемой всего человечества. Согласно Международной конвенции, принятой в 1992 году, развитые индустриальные страны будут проводить политику ограничения промышленного выброса СО2 в атмосферу, а также защиты и увеличения стоков и резервуаров СО2, то есть растительности. Обсуждается даже вопрос о том, что страны с повышенным выбросом СО2 должны платить компенсацию странам, где потребление С02 превышает его продукцию. В этой связи необходимо отметить, что, согласно оценкам, проведенным российскими учеными, Россию, наряду с северными территориями Канады, но отнести к странам с увеличенным потреблением СО2, что связано главным образом с "отставанием" минерализации органического вещества от фотосинтетической ассимиляции СО2 в условиях переувлажненных почв на фоне невысоких температур в северных областях нашей страны. Интересно отметить мнение академика А.Л. Яншина о том, что для России, более 50% территории которой расположено в зоне вечной мерзлоты, повышение концентрации СО2 и связанное с ним потепление климата выгодно. При этом следует также учитывать, что двукратное повышение содержания СО2 в атмосфере приведет к 60%-ному повышению скорости фотосинтеза на Земле.
