Файл: Курсовая работа (курсовой проект) по учебному курсу Проблемы устойчивого развития Вариант 13 (при наличии).docx

Лукин подчеркивает, что это особенно важно для России. Более 65% ее территории находится в зоне вечной мерзлоты. И потепление климата на 1-2 градуса может повлечь за собой катастрофические последствия, сравнимые с ядерной войной. Будут разрушаться фундаменты зданий, железные и шоссейные дороги, опоры линий электропередач, нефте- и газопроводы, покрытие аэропортов и так далее. Поэтому нам жизненно необходимо отслеживать эти изменения, чтобы быть к ним готовыми.

Разумеется, не только российские ученые изучают пробы антарктического льда. Одним из наиболее успешных проектов последнего времени оказался EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica - Европейский проект бурения льда в Антарктиде), объединивший усилия исследователей из ряда стран Западной Европы, прежде всего - Франции и Италии. Станция «Конкордия» (Concordia), основанная в рамках этого проекта в 2005 г., располагается на так называемом куполе «C». Ближайшей к ней станцией является российская станция «Восток» - до нее 560 км. На «Конкордии» за год выпадает очень мало осадков, что делает существенно более тонкими слои ежегодно образующегося льда. Поэтому пройдя буром 3200 м (несколько меньше, чем на станции «Восток»), исследователям удалось получить колонку льда, сформировавшегося в течение гораздо более длительного срока - 800 тыс. лет. Бурение было прекращено, когда бур почти достиг скального основания купола [20].

Одним из важнейших результатов анализа льда с купола «С» было подтверждение для последних 400 тыс. лет того хода изменений содержания дейтерия и парниковых газов, который ранее был выявлен на станции «Восток». Для более раннего периода, охватывающего время от 800 тыс. до 400 тыс. лет назад, также прослеживаются циклы примерно в 100 тыс. лет, связанные с изменениями параметров орбиты Земли. Данные по изотопному составу донных морских отложений, имеющиеся для всего этого времени, подтверждают правильное чередование наступления и отступления ледников на суше.

В публикациях, появившихся в журнале Nature, основное внимание уделено результатам анализа нижних 200 м ледового керна, охватывающих период 650-800 тыс. лет назад. Содержание CO₂ в это время было ниже, чем во все последующие эпохи, составляя всего 180-210 ppm (parts per million - миллионных долей), что почти в два раза ниже современного уровня, составляющего 380 ppm. Тем не менее, цикличность изменений остается примерно той же (см. Приложение 1, рис. 14).

Несмотря на достигнутые успехи, гляциологи ищут такие точки в Восточной Антарктиде, где можно было бы получить ледовый керн, охватывающий еще более продолжительный отрезок времени, вплоть до 1,5 миллионов лет.

---

Здесь же приведем еще один довод в пользу интереса гляциологов и других ученых к Антарктиде: возраст антарктического льда. По мнению В.М. Котлякова, никто точно его не знает. Но предполагается, что оледенение в Антарктиде возникло не позднее, чем 5 миллионов лет назад, скорее всего 30-35 миллионов лет назад. Таким образом, развитие природы в Северном и Южном полушариях происходило совсем не одинаково. В Северном полушарии ледник то увеличивался, то исчезал совсем, тогда как в Южном полушарии лед существовал почти непрерывно.

Несмотря на общемировое потепление, за последние 35 лет температура в Антарктиде существенно понизилась. Температура воздуха у поверхности снижается на 0,7°C каждые десять лет. Общее снижение температуры в Антарктиде является загадкой для ученых, поскольку большинство сценариев климатических изменений предполагают, что полярные области планеты должны быстрее и интенсивнее подвергаться воздействию глобального потепления [11].

Выше были рассмотрены мастшабные исследования в Арктике в советский период и, разумеется, финансировало их государство, понимая огромную важность для державы. В настоящее время участвуют в исследованиях Арктики и коммерческие организации. Правда, в силу своей специфики они носят утилитарный характер.

Мнение И.М. Ашика относительно ледовой обстановки в Арктике совпадает с общепринятыми представлениями. В последние 10-15 лет в Северном Ледовитом океане наблюдаются очень серьезные изменения в состоянии ледяного покрова. Резко уменьшилось количество многолетних льдов в Арктическом бассейне Северного Ледовитого океана, арктические моря стали очищаться ото льда в более ранние сроки, а замерзать позднее, то есть заметно увеличился так называемый безлёдный период. В 2007 г. кромка дрейфующих льдов к северу от Новосибирских островов сместилась к северу до 85^о с. ш. Таких ледовых условий не наблюдалось за весь период активных исследований Арктики, то есть, как минимум, на протяжении последних 100 лет.

Главные вопросы следующие: являются эти процессы необратимыми или в ближайшее время произойдет возврат к прежней ситуации, имеют ли они природное или антропогенное происхождение? На эти вопросы ученые не могут дать однозначного ответа. Но для того чтобы предсказать изменения в будущем, нужно, как минимум, знать, почему происходят эти изменения. Таяние льдов - это только одно, может быть, наиболее заметное проявление изменений климата. Играя вполне самостоятельную и даже значительную роль в климатической системе, льды все-таки являются продуктом взаимодействия атмосферы и океана. Существенным образом изменились макроциркуляционные процессы в атмосфере северной полярной области: возросла циклоническая активность в атмосфере Арктики, увеличилось количество штормов, усилился приток теплых атлантических вод в Арктический бассейн.

---

Известно, что в Арктике уже отмечался период потепления, относящийся к 1920-1940 гг., который сменился периодом относительного похолодания 1960-1970 гг. Однако, по мнению многих специалистов, потепления Арктики «тогда» и «сейчас» носят разный характер, и, скорее всего, имеют разную природу. На сегодняшний день мнение ученых в отношении будущих изменений климата разделилось. Одни считают, что к концу (а некоторые - даже к середине) XXI в. в Северном Ледовитом океане многолетние льды исчезнут полностью. То есть ледовый режим будет аналогичен ледовому режиму, например, Охотского моря, которое зимой практически полностью покрывается дрейфующим льдом, а летом полностью очищается. Другие считают, что примерно через 10 лет ледовый режим Северного Ледовитого океана вернется к прежнему состоянию. Трудность в том, что и те, и другие ученые по сути дела отталкиваются в своих прогнозах или от гипотезы антропогенного воздействия на климат (первые) или от гипотезы цикличности происходящих процессов (вторые). Подчеркнем, что оба сценария на сегодняшний день являются лишь гипотетическими [12].

Следующее, что хотелось бы отметить, обращая внимание на анализ климатических изменений - как человеческие эксперименты ученых могут предотвращать изменения климата. Вот один из конкретных примеров.

Ученые ставят эксперименты и разрабатывают рекомендации, каким образом можно предотвращать негативные явления, вызываемые изменением климата.

В частности, в 2010 г. был организован «Экотрон» - научно­исследовательский центр, расположенный близ Монпелье на юге Франции. «Экотрон» состоит из 12 куполов, под которыми в течение 18 лет будут вестись наблюдения за растениями (см. Приложение 1, рис. 15).

В эксперименте обеспечена возможность добавления различных форм загрязнений в поступающий в купола воздух. Благодаря измерительным приборам можно будет получать данные о фотосинтезе растений, испарении влаги с листьев, росте корней, влажности почвы и вымывании из нее питательных веществ, а также о выделяемых почвой газах. Также будет предпринята попытка выяснить роль биоразнообразия при изменении климата - другими словами, будет изучен вопрос о том, окажутся ли растительные сообщества, состоящие из множества видов, более выносливыми, чем сообщества, состоящие всего из нескольких видов.

В половине куполов условия постепенно ужесточатся в соответствии с климатическими прогнозами до 2100 г.

---

Одна из наиболее важных задач проекта - понять, как вырастить сельскохозяйственные культуры, которым не страшны ни зной, ни засуха, поскольку растения обеспечивают людей и животных основными продуктами питания.

Эксперимент «Экотрона» имеет огромное значение не только для выведения жаро- и засухоустойчивых культур, он поможет изучить процессы преобразования и использования растениями углерода в составе СО₂, особенно когда его количество увеличивается. Французский «Экотрон» считается самой современной растительной лабораторией в мире, хотя под этим названием работают и другие лаборатории, изучающие развитие растений в контролируемой среде. В частности, подобная лаборатория использовалась NASA в рамках проекта по подготовке к долгосрочным пилотируемым космическим полетам [20].

Иные по сравнению с «Экотроном» были поставлены задачи у более раннего проекта - Биосфера-2, реализованного в пустыне Аризона (см. Приложение 1, рис. 16). Цифра «2» в названии призвана подчеркнуть, что «Биосферой-1» является Земля. Серьезные научные институты с самого начала скептически отнеслись к идее «Биосферы-2», поскольку, во-первых, ни один из основателей проекта не был академическим ученым, а во-вторых, финансирование этого впечатляющего эксперимента происходило не в рамках государственной программы или хотя бы под эгидой какого-то института, а просто по желанию частного лица.

Главной задачей «Биосферы-2» было выяснить, сможет ли человек жить и работать в замкнутой среде. В отдаленном будущем такие системы могут быть полезны и как автономные поселения в космосе, и в случае крайнего ухудшения условий жизни на Земле. Эксперимент был проведен в два этапа: первый с 26 сентября 1991 г. по 26 сентября 1993 г. и второй - в 1994 г [20].

На площади 1,5 га была построена сеть герметичных зданий из лёгких материалов, разделённых на несколько независимых экосистем и покрытых стеклянным колпаком, пропускающим около 50% солнечного света. Стеклянные купола вмещали в себе пять ландшафтных модулей: джунгли, саванна, болото, пустыня и даже маленький океан с пляжем и коралловым рифом. Т.е. была, как бы создана планета в миниатюре. Для постройки системы куполов пригласили знаменитых инженеров и архитекторов, для проектирования бионических модулей позвали работников лучших ботанических садов мира и специалистов-океанологов. Участники проекта: восемь интеллигентных, просвещенных людей - планировали заниматься простым физическим трудом, собираться за одним обеденным столом, музицировать в часы досуга и, наконец, работать ради великой цели, на благо науки. Кроме людей внутрь были запущены около 4 тысяч разнообразных представителей фауны, включая коз, свиней и кур на ферме. Люди должны были жить натуральным хозяйством.

---

Предполагалось, что комплекс будет функционировать автономно, так как налицо были все условия нормального круговорота веществ.

Солнечного света, по расчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза, черви и микроорганизмы призваны были обеспечить переработку отходов, насекомые - опылять растения и т. д. Единственный ресурс, который этот огромный парник, стоящий в пустыне, должен был брать извне, - это электричество, в первую очередь использовавшееся для охлаждения и циркуляции воды.

Однако во время первого этапа уже через несколько недель микроорганизмы и насекомые стали размножаться неожиданно быстро, вызывая непредвиденное потребление кислорода и уничтожение сельскохозяйственных культур (использование ядохимикатов не предусматривалось). Уровень кислорода начал падать на 0,5% в месяц, что привело к ситуации, когда люди вынуждены были жить в условиях кислородного голодания (аналогичные условия наблюдаются на высоте примерно 4000 м над уровнем моря) [20].

Бионавты начали быстро уставать, постоянно кружилась голова, они не могли уже выполнять работу в прежнем объеме. Но самым радикальным образом кислородное голодание сказалось на их моральном состоянии. Все чувствовали себя угнетенными, грустными, раздраженными. Каждый день под куполом происходили скандалы.

Прекрасно себя чувствовали только тараканы и муравьи, которые заполнили все биологические ниши. «Биосфера» постепенно умирала.

Обитатели проекта стали терять в весе и задыхаться. Учёным пришлось пойти на нарушение условий эксперимента и начать поставку внутрь кислорода (23 тонны) и продуктов (эти факты скрывались и были разоблачены лишь впоследствии).

Первый эксперимент закончился неудачей: люди сильно потеряли в весе, количество кислорода снизилось до 15% (нормальное содержание в атмосфере - 21%).

В начале 1996 года «Биосфера-2» была передана под научный надзор Б. Марино и его коллег из Обсерватории Земли при Колумбийском университете.

Они решили прекратить эксперимент и удалить из сооружения людей, поскольку было неясно, как решить проблему питания и сохранения неизменного состава воздуха. В середине 1996 г. ученые начали новый эксперимент, уже без участия людей.

Они должны были выяснить: действительно ли с увеличением процентного содержания СО

---