Идеи о том, как интегрировать сложность природы в повествование об изменении климата
Анастасия Макарьева
Платформа Substack отлично помогает объединять единомышленников, но я обнаружила, что такая тесная связь, хотя и приносит эмоциональное удовлетворение, имеет тенденцию создавать изолированные мыслительные пузыри, которые затем начинают развиваться по отдельности. Такие пузыри рискуют столкнуться и уничтожить друг друга, когда в конечном итоге столкнутся в общей реальности. Я имею в виду, в частности, многих людей, обеспокоенных изменением климата. Даже внутри этого сообщества неравнодушных граждан Земли взгляды на то, что следует сделать, чтобы помочь нам выйти из кризиса, сильно различаются, и часто радикально.
Сегодня я поделюсь несколькими идеями о том, как сформировать дискурс, который признает важную роль нарушений биосферного и водного циклов в недавних климатических катаклизмах, но, в то же время, признает важную роль добавленного углекислого газа в наблюдаемом глобальном потеплении. Надеюсь, что в предлагаемых рамках больше людей получат возможность слушать и слышать друг друга.
Давайте сначала взглянем на знакомый сюжет.
Известный и понятный вывод состоит в том, что все наши климатические проблемы связаны с выбросами углекислого газа, поэтому для их решения мы должны прекратить выбросы. Сохранение биоразнообразия — это бедный родственник в семействе доминирующих представлений о глобальных изменениях. Предпринимались попытки увязать сохранение экосистем с накоплением углерода, но они не увенчались успехом — ни с практической, ни даже с логической точки зрения. Если мы рассматриваем экосистемы не как сложный процесс регулирования климата, а просто как запас или источник/поглотитель углерода, то естественные экосистемы становятся ненужными и могут быть заменены плантациями с постоянно растущими углеродными палками, которые будут срублены и захоронены.
Хотя кризис биоразнообразия часто формально связывают с проблемами климата — например, как отметил Роб Льюис, трагическая история самки кита, несущей своего мертвого детеныша, который умер от голода из-за нехватки рыбы, вызванной строительством плотины, была опубликована в газете в разделе «Климат», — наша забота о других живых существах легко отодвигается на второй план, когда другие интересы, связанные с климатом, берут верх. Проблема заключается не только в вырубке деревьев, чтобы освободить место для ветряных турбин или солнечных панелей, но и в крупномасштабной добыче ресурсов, в том числе для инфраструктуры возобновляемых источников энергии и устройств, работающих на электричестве. Эти проекты требуют строительства дорог и часто приводят к широкомасштабному уничтожению дикой природы.
Альтернативный сюжет, который можно охарактеризовать как охватывающий всю сложность природы, можно представить следующим образом.
В рамках этой более сложной концепции признается, что повышение концентрации CO₂ в атмосфере способствует планетарному потеплению. Также признается, что природные экосистемы действуют как буферы против неблагоприятных колебаний климата. Хотя биосфера не может предотвратить столкновение астероида с Землей, она может поддерживать планетарный гомеостаз — при условии, что сама биосфера остается свободной от структурных нарушений, будь то внутренних или внешних.
Этот гомеостаз может быть определен количественно различными способами, например, путем анализа изменения температурных колебаний с течением времени. Без стабилизатора климата эти колебания происходили бы по модели случайного блуждания, увеличиваясь пропорционально квадратному корню из времени.
Рисунок 3А
Рисунок 3А из работы Arnscheidt and Rothman 2022 “Presence or absence of stabilizing Earth system feedbacks on different time scales”.
Среднеквадратичные отклонения температуры в разных временных масштабах: в интервале от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч лет колебания температуры не увеличиваются со временем, что указывает на действие каких-то стабилизирующих механизмов.
Другой способ сформулировать идею о том, что природные экосистемы могут противостоять климатическим изменениям, — это использовать концепцию чувствительности климата. Чувствительность климата описывает, насколько сильно нагревается наша планета в ответ на определенное увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, например, его удвоение.
Чувствительность климата
При одинаковом количестве добавленного CO₂ мы можем наблюдать меньшее или большее изменение температуры, т.е. более низкую или более высокую чувствительность, соответственно. Чувствительность климата в прошлом не очень хорошо известна, поскольку изменения температуры нерегулярны, а наблюдения и косвенные эмпирические данные не идеальны. Применительно к современному изменению климата глобальные климатические модели дают широкий диапазон чувствительности климата, которая варьируется в несколько раз, примерно от двух до почти шести градусов Кельвина при удвоении концентрации углекислого газа по сравнению с доиндустриальной.
Если бы Вы были рассказчиком, как бы Вы визуализировали и донесли концепцию чувствительности к изменению климата? Я очень старалась, и вот что у меня получилось.
Привычный сюжет
Представьте, что человек на картинке — это СО₂, который толкает Землю вправо, в сторону потепления. Однако этот путь также является подъемом в гору, что усложняет его. Знакомый сюжет прост: больше СО₂ означает большее потепление.
Как естественные экосистемы изменяют эту схему? Ситуация с низкой чувствительностью означает, что человеку очень трудно подтолкнуть планету к потеплению, потому что склон очень крутой. Природные экосистемы и формируют буфер в виде крутого склона.
С учётом сложности Природы
Когда мы разрушаем этот барьер, чувствительность климата возрастает. Теперь уже даже небольшое количество CO₂ способно значительно подтолкнуть планету к опасному потеплению. При меньшем количестве естественной биоты то же количество СО₂ приводит к еще большему потеплению. Это не означает, что накопление CO₂ в атмосфере не имеет значения — я разделяю опасения профессора Уго Барди, который утверждает, что более высокие уровни CO₂ могут даже ухудшить наши и без того ограниченные мыслительные способности. Но, переключаясь с левого изображения на правое, мы в буквальном смысле подрываем наше собственное существование.
Теперь, чтобы подкрепить наши новые концепции эмпирическими данными, нам необходимо ответить на три ключевых вопроса. Во-первых, существуют ли физические механизмы, посредством которых природные экосистемы влияют на чувствительность климата к накоплению CO₂? Во-вторых, находятся ли природные экосистемы в состоянии упадка? (Да, находятся). И, в-третьих, повышается ли чувствительность к климату? (Это так).
Мы знаем, что природные экосистемы являются мощными регуляторами облачности. Облака являются наиболее сложным элементом климатической системы, поскольку они могут как согревать, так и охлаждать планету. Они охлаждают, отражая солнечный свет, поэтому в конечном итоге в тепло преобразуется меньше солнечной энергии. Они нагревают, потому что облака, как и CO₂, взаимодействуют с тепловым излучением с поверхности и частично перенаправляют его обратно на поверхность, что является частью парникового эффекта. Как показывает простое эмпирическое правило, густые низкие облака охлаждают, в то время как тонкие высокие облака согревают.
Облака как регуляторы климата
Source: https://earthobservatory.nasa.gov/features/Clouds/clouds3.php https://earthobservatory.nasa.gov/features/Clouds/clouds4.php
Используя эти климатические рычаги, биота может регулировать температуру поверхности. Обширные исследования показывают, что леса, и не только деревья, но и все сообщество видов, включая грибы и бактерии, выделяют определенные частицы, которые могут способствовать образованию облаков.
Биотическая регуляция посредством облачного покрова
Data from Dror et al. 2020 and Heiblum et al. 2014.
На графике слева показана частота появления неглубоких конвективных облаков (тех, которые охлаждают поверхность) над различными типами растительного покрова. Такие облака чаще всего образуются над лесами, что наблюдается во всех регионах мира. Будь то в Амазонии, Евразии или Северной Америке, леса реагируют на тепло, образуя белые облачные щиты, которые помогают поддерживать пригодную для жизни среду.
На втором графике показано, что не все, что зелено, правильно работает. Синие символы указывают на то, что облачный покров увеличивается с увеличением продуктивности лесов. Однако высокопродуктивные нелесные экосистемы, такие как сельскохозяйственные угодья, создают значительно меньше низких облаков, как показано фиолетовыми точками. Чем больше мы извлекаем из экосистемы — будь то путем заготовки древесины или производства продуктов питания, — тем меньше ресурсов у нее остается для стабилизации самой себя, окружающей среды и климата.
Почти забавно, что в рассуждениях о глобальных переменах мы все еще склонны рассматривать жизнь просто как физико-химическую систему, хотя знаем, что всем управляет информация. Мы привыкли к искусственному интеллекту и суперкомпьютерам, но, сталкиваясь с ультра-супер-гиперкомпьютером самой жизни, мы сводим его к простым химическим реакциям — образованию СО₂, углеводов и так далее. Такая точка зрения не только ошибочна, но и опасна.
Этот устаревший взгляд — рассматривать жизнь как простой физико-химический процесс — также встроен в климатические модели посредством чрезмерно упрощенной параметризации. Это интеллектуальный атавизм, пережиток нашей неспособности в полной мере оценить сложность мира.
Возвращаясь к связи между сокращением естественных экосистем и растущей чувствительностью климата: приведенный ниже довольно скучный график может показаться непривлекательным, но он отражает драму, разворачивающуюся на нашей планете. За прошедшее столетие мы стремительно теряли первичные экосистемы — как леса, так и нелесные ландшафты — одновременно загрязняя атмосферу углекислым газом.
Fig.1 from Makarieva et al. 2023. Данные об утрате первичных экосистем обновляются не так часто, как о выбросах CO₂, но общая тенденция очевидна.
Две зеленые кривые иллюстрируют критическую реальность: мы демонтируем ту самую систему, которая могла бы помочь смягчить многие нежелательные последствия глобальных изменений. Параллельно с этим потепление ускоряется. В 2010-2023 годах темпы потепления почти удвоились — с 0,18 °C за десятилетие в 1970-2010 годах.
Hansen et al. 2025: Глобальная температура поверхности земли в период с 1880 по 1920 год — это данные GISS (Институт космических исследований имени Годдарда) за период до октября 2024 года. Я абсолютно очарована огромным количеством информации о нашей планете, которую мы получили впервые в истории человечества. От нас зависит, чтобы эти знания не пропали даром, а стали катализатором фазового сдвига в том, как мы ценим нашу живую планету.
Это повышение чувствительности климата остается необъяснимым. Более того, надежность тех глобальных климатических моделей, которые начали предсказывать дальнейшее потепление, была снижена, поскольку они не могли точно объяснить произошедшие в прошлом изменения климата. Мы отметили следующее (Makarieva et al. 2023):
Глобальные климатические модели с уточненным учётом влияния облаков показывают более высокую чувствительность климата Земли к удвоению выбросов CO2, чем модели с меньшим учётом их влияния. Это подразумевает более мрачные прогнозы относительно будущего изменения климата, но также создает проблему того, как учитывать прошлые изменения температуры, на которые не повлияли усовершенствования моделей и которые были удовлетворительно объяснены при условии меньшей чувствительности климата. Концепция экологического гомеостаза и биотической регуляции окружающей среды предлагает возможное решение: чувствительность климата, возможно, со временем возрастала, что отражает ухудшение состояния природных экосистем и их глобальное стабилизирующее воздействие.
Есть еще один важный вопрос:
Любая система управления усиливает своё противодействие по мере роста возмущения. Следовательно, по мере усиления дестабилизации климата, оставшиеся природные экосистемы должны прилагать всё большие компенсирующие усилия в расчете на единицу площади. Другими словами, глобальная климатическая цена потери гектара естественного леса растет по мере ухудшения климатической ситуации. Мы призываем к срочному введению глобального моратория на эксплуатацию оставшихся природных экосистем и широкому применению стратегии обеспечения естественного самовосстановления лесов, чтобы позволить им в полной мере восстановить свой экологический потенциал и потенциал регулирования климата.
Чтобы остановить разрушение природных экосистем, нам необходимо сотрудничать на глобальном уровне. Это глобальное сотрудничество не обязательно должно принимать форму жесткой иерархической взаимосвязи, подобной взаимосвязи между органами в организме животного. Скорее, это может быть свободная, взаимосвязанная сеть, подобная листьям большого дерева. Каждый лист функционирует независимо, потребляя свет самостоятельно, но все они поддерживаются питательными веществами и водой, поступающими через общий стебель. Общее глобальное понимание важности природных экосистем может помочь нам найти реальные пути для их локального сохранения. Если мы просто остановим их разрушение прямо сейчас, мы сможем предотвратить дальнейшее ухудшение, что само по себе было бы значительным достижением. И это позволило бы нам выиграть время.
Цитированная литература
Arnscheidt, C. W., & Rothman, D. H. (2022). Presence or absence of stabilizing Earth system feedbacks on different time scales. Science Advances, 8(46), eadc9241. https://doi.org/10.1126/sciadv.adc9241
Dror, T., Koren, I., Altaratz, O., & Heiblum, R. H. (2020). On the abundance and common properties of continental, organized shallow (green) clouds. IEEE transactions on geoscience and remote sensing, 59(6), 4570-4578. https://doi.org/10.1109/TGRS.2020.3023085
Hansen, J. E., Kharecha, P., Sato, M., Tselioudis, G., Kelly, J., Bauer, S. E., … & Pokela, A. (2025). Global Warming Has Accelerated: Are the United Nations and the Public Well-Informed?. Environment: Science and Policy for Sustainable Development, 67(1), 6-44. https://doi.org/10.1080/00139157.2025.2434494
Heiblum, R. H., Koren, I., & Feingold, G. (2014). On the link between Amazonian forest properties and shallow cumulus cloud fields. Atmospheric Chemistry and Physics, 14(12), 6063-6074. https://doi.org/10.5194/acp-14-6063-2014
Makarieva, A. M., Nefiodov, A. V., Rammig, A., & Nobre, A. D. (2023). Re-appraisal of the global climatic role of natural forests for improved climate projections and policies. Frontiers in Forests and Global Change, 6, 1150191. https://doi.org/10.3389/ffgc.2023.1150191
Moomaw, W. R., Masino, S. A., & Faison, E. K. (2019). Intact forests in the United States: Proforestation mitigates climate change and serves the greatest good. Frontiers in Forests and Global Change, 2, 449206. https://doi.org/10.3389/ffgc.2019.00027