Китайские экологи проверили гипотезу о том, что рост уровня углекислого газа в атмосфере негативно скажется на биоразнообразии. Комплексный анализ показал, что выбросы CO2 влекут за собой не только негативные эффекты для экосистем.
Выбросы углекислого газа приводят к усилению парникового эффекта и повышению среднегодовых температур на Земле. Те же выбросы меняют и радиационный бюджет планеты, а это в свою очередь может серьезно изменить условия существования биосферы. Все это, вместе с большим антропогенным давлением на естественные экосистемы, заставляет ряд ученых ожидать большое снижение биоразнообразия на планете. Например, по данным Международного союза охраны природы, в список животных, находящихся под угрозой исчезновения, уже включены 44 тысячи видов — это 28% оцененных таксонов. Моделирование 2020 года показало, что потепление атмосферы на 4 °C угрожает 15% экологических сообществ.
Однако климатические перемены ведут не к одним лишь губительным последствиям. Авторы научной работы 2016 года сообщили, что с 1982 по 2009 год на Земле происходило глобальное озеленение: площадь листьев выросла на 25-50%, и на 70% этот рост был обусловлен повышением уровня CO2 в атмосфере. Предположительно, изменение растительности должно влиять и на биоразнообразие, ведь среда обитания многих животных определяется растениями.
Два эколога из Китая решили проверить эту гипотезу. Для этого они провели комплексный анализ воздействия накопленного углекислого газа на биоразнообразие наземных позвоночных по трем возможным сценариям. Также исследователи построили модели земной системы с помощью метода машинного обучения. Статья с результатами опубликована в журнале Earth’s Future.
Расчеты авторов строились на основе множества факторов — относительно стабильных (например, классификация почв и процентное содержание в ней глины, ила, песка и прочего) и динамических (температура воздуха, осадки, солнечная радиация и тому подобное), всего было 19 биоклиматических переменных.
Динамические факторы рассчитывали на основе данных за 1984-2014 годы. Также для оценки влияния CO2 ученые работали с 36 приоритетными биологически богатыми регионами, которые концентрируют в себе более половины всех растений, птиц, млекопитающих, земноводных и рептилий. Такой выбор объяснили тем, что эти регионы наиболее уязвимы.
Исследователи обнаружили, что повышение уровня углекислого газа воздействует на биоразнообразие по-разному — в зависимости от географических широт. Радиационный эффект CO2 в среднем снизит биологическое богатство на 0,4%, но если учитывать изменения в физиологии растений, результат выходит другой: биоразнообразие может вырасти на 3,4%. Ученые наблюдали, что радиационный эффект углекислого газа негативно влияет на биоразнообразие в низких широтах (особенно на юге Африки, в Амазонской низменности, на Бразильском плоскогорье и так далее), а физиологический эффект, наоборот, положительно сказывается на средних и низких широтах.
Экологи сделали вывод, что при сочетании обоих факторов негативный климатический эффект от роста концентрации CO2 более чем компенсируется позитивной реакцией растений на этот газ. Физиологический эффект накопления углекислоты оказался критическим, потому что, как подчеркнули авторы исследования, если его не учитывать, то будет казаться, будто риск потери биоразнообразия слишком высок. Тем не менее защита экосистем, где живет больше всего видов животных, остается приоритетной задачей.