Чиста первинна продукція суходолу (приріст маси всіх рослин за певний час) – найважливіший параметр, що визначає можливості подальшого збільшення чисельності людей на Землі. Деякий запас поки ще не використаної первинної продукції є, але вистачить його в кращому випадку на кілька десятиліть.
Сорок років тому, в 1972 році, була опублікована робота Донеллі Медоуз, Денніcа Медоуза, Йоргена Рандерс (J?rgen Randers) і Вільяма Беренса «Межі зростання» (“The Limits to Growth”). Спираючись на досить прості (з сучасних позицій) моделі, Медоуз і її співавтори прийшли до висновку, що протягом перших десятиліть XXI століття на Землі почне позначатися нестача ресурсів, важливих для подальшого існування людини.
Ряд публікацій останніх років, в загальному, підтверджує справедливість зробленого прогнозу. Йохан Рокстрем (Johan Rockstr?m) із Стокгольмського інституту довкілля (Stockholm Environment Institute) разом з великою групою колег в 2009 році запропонували поняття «планетарних меж» (planetary boundaries) для позначення дев’яти вимірюваних змінних величин, що визначають придатність Землі для проживання людини. Ці змінні включають:
1) зміна параметрів клімату (вмісту в повітрі СО2 і потоку енергії, який нагріта сонцем Земля перевипромінює в космос);
2) швидкість втрати біорізноманіття (число вимерлих видів в розрахунку на мільйон видів за рік);
3) зміни в глобальних круговоротах азоту (кількість азоту, що вилучається людиною з атмосфери для своїх потреб) і фосфору (кількість фосфору, що виноситься ріками в океан і таким чином загубленого для подальшого використання людиною);
4) швидкість руйнування озонового шару стратосфери;
5) швидкість окислення океану;
6) витрачання людиною запасів прісної води на суші;
7) зміни у використанні землі (відсоток земної поверхні, перетворений на поля);
8) зростання вмісту аерозолів в атмосфері (особливо в деяких районах);
9) зростання хімічного забруднення навколишнього середовища (органічні поллютантами, пластик, важкі метали, радіоактивні матеріали тощо).
Далеко не всім змінним, позначеним Рокстремом і його співавторами, легко дати кількісні оцінки, принаймні в даний час. А неможливість оцінки істотно ускладнює використання цих величин для подальшого прогнозу. Однак, як показав недавно Стівен Раннінг (Steven W. Running) з Університету Монтани (Міссула, Монтана, США), замість декількох запропонованих раніше змінних можна використовувати одну, набагато більш точно вимірювану, а саме величину чистої первинної продукції (Net Primary Production, NPP ) суші. На суші основні продуценти – це вищі рослини, а їх чиста продукція – це кількість зв’язаного в процесі фотосинтезу вуглецю (у вигляді СО2) мінус його кількість, яка виділилася в процесі дихання самих автотрофів. Іншими словами, чиста первинна продукція – це реальний приріст маси рослин. Очевидно, що за рахунок споживання чистої первинної продукції і існують всі рослиноїдні тварини і людина.
Для оцінки глобальної, що відноситься до всієї земної кулі, чистої первинної продукції в даний час використовують отримані дистанційно (із супутників) дані про площі та щільності рослинного покрову, а також докладні відомості про погодні умови в тій чи іншій місцевості, оскільки вони нерідко обмежують ріст рослин. Підкреслимо, що стан рослинного покриву оцінювалося для всієї поверхні суші, включаючи як ділянки незайманої природи, так і землі, які обробляються людиною. Дані за 1982-1993 рр.. показали невелике збільшення чистої первинної продукції, але за період 2000-2010 рр.. вона дещо зменшилася. У цілому, згідно з наявними даними, можна з упевненістю говорити, що протягом останніх 30 років річний чистий первинної продукція суші становило 53,6 Пг (петаграмм, 1015 г, або, що теж саме – мільярдів тонн) вуглецю. При цьому коливання рік від року не перевищували 1 Пг, тобто були близько 2% від середньої. Настільки низька варіабельність цієї величини насправді зрозуміла і свідчить про сталість (протягом принаймні 30 років) основних факторів, її визначальних. Так, загальна кількість сонячного випромінювання, одержуваного Землею, рік від року варіюється в межах 0,001%. Загальна кількість випадних на континентах опадів теж виявляється досить постійним, змінним рік від року в межах 2%, хоча по відношенню до окремих місцевостей коливання ці, як ми всі добре знаємо, можуть бути досить значними.
Діаграма, що показує співвідношення доступної і недоступної для використання чистої первинної продукції суші
Сталість величини чистої первинної продукції суші свідчить про те, що очікувати значимого приросту цієї величини (а отже, і істотного збільшення виробництва їжі) не доводиться. За розрахунками багатьох авторів до 2050 року чисельність народонаселення зросте на 40%. Але питання в тому, чи зможе таке навантаження винести біосфера. Ще п’ять років тому вважалося, що в 2000-ті роки людство вилучало з суші за рік 15,5 Пг вуглецю (або 23,8% всієї чистої первинної продукції суші). Однак у роботі цього року, виконаної за участю Раннінга, вказувалося вже на те, що людство вилучає для своїх потреб 38% чистої первинної продукції. Вважається, що залишкові 62% (а це близько 38 Пг вуглецю в рік) дістануться наступним поколінням. Але насправді 53% усієї чистої первинної продукції не можуть бути використані, оскільки представлені продукцією підземних органів (приріст коренів), а також продукцією рослинності на території національних парків і важкодоступних територій. Тому насправді в розпорядженні людини залишається всього 5 Пг вуглецю в рік, або приблизно 10% всієї чистої первинної продукції суші.
Під сільське господарство зараз зайнято 34% території суші, а збільшення цієї частки може бути тільки дуже незначним, в основному в Африці і Південній Америці. У ряді випадків, насамперед в областях, зайнятих вологими тропічними лісами, первинної продукції на оброблюваних землях значно менше тієї, що була властива природним екосистемам, які існували на цьому місці раніше, але представлена компонентами, які мають для людини в даний період часу велику цінність. Однак у випадку посушливих земель зрошення та застосування добрив дозволяють збільшити чисту первинну продукцію в кілька разів у порівнянні з вихідною.
Більш точний прогноз вимагає введення цілого ряду припущень, однак питання про те, чи буде досягнутий допустима межа у використанні чистої первинної продукції, вже не стоїть. Питання полягає в тому, коли він буде досягнутий. Найбільш часто даються прогнози – це кілька десятиліть.
Натхнення: http://elementy.ru
[poll id=”1″]