Додавання розчиненого заліза в океан справді може змусити планктон поглинати більше CO2 з атмосфери, але ціна для природи може бути значною. Про це свідчить нове моделювання, результати якого опубліковано в журналі Nature і коротко описано у матеріалі Newswise Science News.
Фітопланктон — мікроскопічні «рослиноподібні» організми, що дрейфують у товщі води, відіграють ключову роль у поглинанні вуглекислого газу океаном. Під час фотосинтезу вони захоплюють CO2 з атмосфери, і частина цього вуглецю потрапляє в глибини, коли організми гинуть або стають їжею для інших істот.
У великих частинах Світового океану ріст фітопланктону обмежується дефіцитом заліза — необхідного для нього мікроелемента. Тому вже десятиліттями обговорюється ідея «удобрювати» залізом бідні на цей елемент регіони, щоб посилити природне поглинання CO2. Але наскільки це ефективно і безпечно для морського життя, лишалося відкритим питанням.
Моделювання 60 років «удобрення» океану
Професор Адам Мартіні (Adam Martiny) з DTU Aqua та його колеги використали вдосконалену океанську модель, щоб оцінити наслідки такого втручання. Вчені змоделювали 60 років регулярного додавання заліза в десяти різних регіонах океану й проаналізували як кліматичний ефект, так і вплив на морські екосистеми.
Розрахунки показали, що відповідь океану сильно залежить від місця, де застосовується метод. В одних регіонах залізо має дуже серйозні наслідки для екосистем, в інших — вплив виявляється відносно обмеженим. Важливим результатом дослідження стало те, що авторам вдалося кількісно показати компроміс між поглинанням CO2 та екологічними наслідками у різних частинах океану.
Мартіні наголошує, що залізо, додане в одному місці, не залишається локально: океанські течії можуть переносити його та змінені ним маси води на великі відстані, впливаючи на хімію та біологію інших регіонів.
Південний океан як відносно сприятлива зона
Найкраще співвідношення між вилученням CO2 та обмеженими екологічними збоями модель виявила у Південному океані навколо Антарктиди. Тут течії розносять як залізо, так і поживні речовини в інші зони, де вони продовжують підтримувати біологічну продуктивність і накопичення вуглецю.
Моделювання також показало, що екосистеми Південного океану є більш стійкими, ніж у ряді інших регіонів. Після припинення надходження заліза система відносно швидко повертається до вихідного стану, а наслідки тривають менше часу, ніж, наприклад, у екваторіальній частині Тихого океану.
Екваторіальний Тихий океан за здатністю вилучати CO2 виглядає привабливо, проте тут «ціна» значно вища. Коли після додавання заліза вибухово зростають популяції планктону, вони споживають великі обсяги інших поживних речовин. Далі течії переносять збіднені на поживні елементи води в сусідні регіони, де це пригнічує продуктивність планктону й змінює харчові ланцюги далеко від місця втручання.
Локальне втручання з глобальними наслідками
Розрахунки показали, що навіть відносно локальні проєкти з додавання заліза можуть мати глобальні наслідки. У сценаріях для екваторіального Тихого океану спостерігали зниження біомаси великого зоопланктону — важливої кормової бази для риб. Паралельно розширювалися зони з низьким вмістом кисню у воді.
Ці ефекти поширювалися на області, площа яких у багато разів перевищувала безпосередню зону «удобрення». На думку Мартіні, маніпуляції з морськими екосистемами майже завжди мають екологічну ціну, тож завдання науки — виявити такі регіони, де кліматичний виграш буде максимальним, а шкода для природи — мінімальною.
Використана модель спирається на багаторічні дослідження циклів вуглецю, поживних речовин і кисню в океані, а також взаємодій різних типів планктону. Команда зіставила результати моделювання з минулими польовими експериментами, де науковці фізично додавали залізо у воду й протягом місяця спостерігали, скільки CO2 поглинається, як він опускається в глибину і як змінюється біорізноманіття. За словами авторів, модель відтворює ті ж закономірності, що й ці експерименти.
Скільки CO2 можна вилучити і на якого часу
Навіть у наймасштабніших сценаріях кліматичний ефект виявився обмеженим. За оцінками дослідників, 60 років залізного «удобрення» можуть вилучати від 0,14 до 0,70 мільярда тонн CO2 на рік залежно від обраного регіону. Для порівняння, глобальні викиди нині становлять близько 40 мільярдів тонн CO2 на рік.
Отже, така технологія може бути лише додатковим інструментом поряд зі скороченням викидів, але не його заміною. Автори наголошують, що ніхто серйозно не розглядає залізне удобрення як самодостатнє рішення кліматичної кризи, однак у разі потреби масового вилучення CO2 як доповнення до декарбонізації цей варіант можуть знову вивчати.
Ще один важливий висновок: значна частка ефекту виявляється тимчасовою. Більше половини CO2, вилученого внаслідок додавання заліза, повертається в атмосферу протягом наступних десятиліть після зупинки ініціативи.
Моніторинг, регулювання і політика
Однією з головних проблем дослідники називають складність точного вимірювання, скільки саме CO2 реально вилучається з атмосфери таким способом. Найсуттєвіші ефекти проявляються на великих океанічних просторах і часто далеко від місця, де додавали залізо. Це ускладнює як науковий моніторинг, так і можливу систему вуглецевих кредитів.
Крім того, метод ставить питання міжнародного регулювання: діяльність однієї країни може впливати на морське біорізноманіття в чужих водах, далеко за межами її юрисдикції. Поки європейська кліматична політика переважно зосереджена на скороченні викидів парникових газів, у США зростає інтерес до технологій активного вилучення CO2, включно з океанічними рішеннями на кшталт залізного удобрення.
Адам Мартіні вважає, що Європі важливо уважно стежити за цим напрямом і брати активну участь як у наукових дослідженнях, так і в розробці правил. На його думку, якщо великі проєкти з додавання заліза будуть розгорнуті в інших країнах, їхні наслідки можуть відчуватися і в європейських морях, тому ігнорувати тему небезпечно.