Meningkatkan kepekatan CO2 dalam atmosfera menyumbang kepada peningkatan tumbuh-tumbuhan • Alexander Markov • Berita sains mengenai "Unsur" • Iklim, Ekologi

Peningkatan kepekatan CO 2 di atmosfera menyumbang kepada peningkatan penutupan tumbuh-tumbuhan.

Rajah. 1. Peningkatan kepekatan karbon dioksida di atmosfera dari 1958 hingga 2015 (dalam bahagian per juta). Di bar sisi – kitaran CO tahunan biasa2: maksimum pada bulan Mei, minimum pada bulan September-Oktober. Semasa awal iklim Eocene maksimum, penunjuk ini mencapai 1,400, melebihi tahap pra perindustrian (280) sebanyak 5 kali, dan tahap moden (402) – sebanyak 3.5 kali. Gambar dari en.wikipedia.org

Analisis isotop dalam fosil foraminifera membolehkan penentuan kandungan CO2 di atmosfera di era yang berbeza dari Cenozoic. Semasa iklim Eosen awal optimum (53-51 juta tahun yang lalu), apabila suhu purata di planet ini adalah 14 ° lebih tinggi daripada semasa, kepekatan CO2 atmosfera adalah sekitar 1,400 ppm (bahagian per juta). Penyejukan yang bermula kemudian berlaku selari dengan pengurangan kepekatan CO2yang, pada permulaan Oligocene (33-34 juta tahun lalu, ketika glasiasi Antartika berlaku), lebih dari dua kali ganda. Dalam kajian lain, berdasarkan pemerhatian satelit, ditunjukkan bahawa dari tahun 1982 hingga 2009, planet ini menjadi hijau, iaitu peningkatan dalam indeks permukaan daun (kawasan daun hijau per unit kawasan) di kebanyakan tanah. Model ekologi memperlihatkan bahawa sebab utama pertumbuhan pesat tumbuh-tumbuhan mungkin adalah peningkatan kepekatan CO.2, yang selama ini meningkat dari 340 hingga 386 ppm.Secara umum, data baru mengesahkan dan menjelaskan idea tentang pengaruh kuat kepekatan CO atmosfera2 mengenai iklim dan tumbuh-tumbuhan.

Semasa Cenozoic, iklim planet kita menjalani perubahan radikal yang tidak boleh dipanggil baik. Panas dan iklim yang berlaku sepanjang Mesozoic (apabila hutan dan dinosaur tumbuh di kawasan kutub) digantikan oleh era sejuk semasa dengan kecerunan suhu mendatar dan glasiasi yang luas di lintang tinggi kedua-dua hemisfera (lihat: K.Yu. Eskov. Bumi dan hidup di atasnya. Bab 13. Cenozoik: permulaan cryo). Permulaan penyejukan global ini didahului oleh Optimum Iklim Eocene Awal (Eocene Iklim Optimum Awal, EECO) – satu tempoh yang sangat panas 53-51 Ma, apabila suhu rata-rata di planet melebihi suhu semasa (pra-industri) pada kira-kira 14 darjah (lihat Maximum Paleocene-Eocene Thermal Maximum ). Pada pertengahan dan akhir Eocene, suhu semakin menurun, dan pada permulaan Oligocene (33.6 juta tahun yang lalu) Antartika ditutupi dengan ais dan hidup di atasnya meninggal dunia. Acara ini menandakan permulaan era sejuk semasa.

Alasan utama penyejukan, kebanyakan pakar percaya penurunan kepekatan karbon dioksida di atmosfera.Penurunan ini boleh disebabkan, terutamanya, oleh kebangkitan Himalaya, yang mengintensifkan pelapukan kimia batuan (lihat Cuaca: Hidrolisis silikat dan karbonat), di mana CO2 dikeluarkan dari atmosfera. Bagaimanapun, dapatkan anggaran tepat CO2 di atmosfera di zaman geologi terpencil bukan tugas mudah (lihat pautan pada akhir berita). Pada masa ini terdapat anggaran tahap Eocene CO2 jelas kira-kira dan berbeza secara meluas: dari 500 hingga 3000 ppm. Ini menjadikannya sukar untuk menguji hipotesis peranan CO2 dalam variasi iklim Cenozoik.

Ahli geokimia British yang artikelnya diterbitkan dalam jurnal Alam, digunakan untuk memperbaiki anggaran kaedah baru, yang dianggap paling dipercayai dan berdasarkan analisis nisbah isotop boron (δ11Β) dalam karbonat laut. Ia diketahui bahawa pecahan isotop 11B dalam kalsium karbonat yang mengkristal dalam air laut bergantung kepada pH (lihat: N. Gary Hemming dan Bärbel Hönisch. Isotop Boron dalam Sedimen Karbonat Marin dan pH Lautan). Keasaman air permukaan, pada gilirannya, bergantung kepada kepekatan CO.2 di atmosfera.

Rajah. 2 a – nisbah isotop boron dalam cangkang air plankton Eocene foraminifera; lebih tinggi δ11Β, airnya masam; ikon berbeza sesuai dengan jenis foraminifera yang berlainan. b – CO dibina semula berdasarkan data ini2 di atmosfera. c – nisbah isotop oksigen dalam rangka tulang benthic (benthic) foraminifera, yang tidak menunjukkan banyak kedalaman habitat sebagai variasi iklim global (semakin tinggi δ18O, iklim yang hangat); pada paksi mendatar – umur dalam jutaan tahun. Gambar dari artikel dibincangkan di Alam

Kerang kalsius fosil dari prototaif planktonik, foraminifera, sangat mudah untuk analisis semacam itu, terutamanya jika anda mengambil sekaligus banyak spesies yang berlainan yang hidup secara serentak di kawasan yang sama. Ini membolehkan anda membuat penyesuaian yang diperlukan untuk kedalaman habitatnya yang berbeza dan ciri-ciri tertentu dalam proses penggalian biomin. Kedalaman di mana spesies tertentu hidup dapat ditentukan oleh suhu di mana kerangka kapur terbentuk, dan suhu, seterusnya, boleh dianggarkan oleh nisbah isotop oksigen (δ18O) dalam cangkerang. Lebih kecil kedalaman di mana foraminifera dwelt, lebih tepat kandungan CO boleh dianggarkan.2 di atmosfera mengikut keasidan air di mana kerangka terbentuk.

Para pengarang menggunakan koleksi Eenene plankton foraminifera yang ditambang semasa pengeboran di Tanzania sebagai sebahagian daripada Projek Pengeboran Tanzania (TDP) (lihat: 80 juta tahun perubahan iklim).

Analisis menunjukkan bahawa semasa iklim Eocene awal optimum kepekatan CO2 adalah 1400 ± 470 ppm (Rajah 2). Ini adalah lebih tinggi daripada yang paling kurang anggaran sebelumnya. Oleh itu, pada masa EECO, karbon dioksida di atmosfera adalah lima kali lebih tinggi daripada pada zaman sebelum industri (280 ppm), dan tiga setengah kali lebih daripada hari ini (402 ppm).

CO semasa Eocene2 semakin menurun, dan pada permulaan Oligocene, ketika Antartika ditutup dengan ais, ia jatuh ke 550 ± 190 ppm.

Data karbon dioksida yang baru lebih konsisten dengan rekonstruktif paleoklimatik berbanding dengan anggaran sebelumnya. Ternyata mengurangkan kepekatan CO2 Ia berjalan bersama dengan penyejukan global, yang bermaksud bahawa ia benar-benar boleh menjadi sebabnya (walaupun terdapat juga kesan terbalik iklim pada tahap CO2, lihat: Akhir glasiasi terakhir ditandakan oleh peningkatan serentak dalam suhu dan kandungan CO.2 di atmosfer, "Elemen", 04/09/2013). Benar, mengikut kebanyakan model iklim yang ada, kepekatan CO yang lebih tinggi diperlukan untuk menjelaskan suhu anomali yang tinggi dari maksimum iklim Eocene Awal.2daripada yang diperolehi oleh ahli geokimia British.Ini menunjukkan kehadiran faktor yang tidak direkodkan atau hakikat bahawa anggaran baru masih tidak sepenuhnya tepat. Walau bagaimanapun, pengurangan ketara dalam tahap CO yang ditemui oleh pengarang2 dalam Eocene-Oligocene, adalah hujah yang kuat bahawa turun naik dalam kepekatan karbon dioksida di atmosfera adalah salah satu punca utama perubahan iklim.

Dalam artikel lain yang diterbitkan pada hari yang sama (25 April) dalam jurnal Perubahan Iklim Alam, sebuah pasukan antarabangsa ahli ekologi, ahli geografi dan klimatologi juga melaporkan hasil baru yang menunjukkan peranan penting CO atmosfera2 dalam peraturan proses biosfera. Dalam kes ini, kita bercakap mengenai zaman moden, yang dicirikan oleh peningkatan pesat dalam kandungan CO2 di atmosfer (walaupun kita masih jauh dari tahap awal Eocene, lihat Rajah 1).

Penulis menganalisis pemerhatian satelit untuk tahun-tahun 1982-2009, dengan asasnya mereka dapat mengira indeks permukaan daun (lihat juga: Indeks kawasan daun) semasa musim tumbuh untuk semua kawasan tanah yang ditutupi dengan tumbuh-tumbuhan. Penunjuk ini mencerminkan keamatan pertumbuhan tumbuhan dan produktiviti keseluruhan komuniti tumbuhan. Hasilnya ditunjukkan dalam Rajah. 3

Rajah. 3 Perubahan dalam indeks liputan lembaran untuk tempoh dari 1982 hingga 2009 menurut tiga susunan data satelit bebas (GIMMS LAI3g, GLOBMAP LAI, GLASS LAI). Nilai positif dan sepadannya warna (dari hijau ke ungu) sesuai dengan peningkatan dalam kawasan daun ("penghijauan"), nilai negatif dan warna kuning ke merah menunjukkan pengurangan liputan daun ("browning"). Warna putih kawasan yang ditetapkan tanpa tumbuhan. Titik kawasan-kawasan di mana trend yang dikenalpasti (peningkatan atau penurunan dalam indeks penutup daun) secara signifikan menunjukkan statistik. Imej dari artikel dalam perbincangan Perubahan Iklim Alam

Kesimpulan utama ialah untuk tempoh kajian planet ini berubah menjadi hijau. Kawasan liputan daun di benua tumbuh 0,068 ± 0,045 meter persegi daun per meter persegi wilayah per tahun. Salah satu daripada tiga susunan data satelit yang digunakan mengandungi maklumat sehingga 2014. Berdasarkan maklumat ini, proses itu tidak berhenti pada tahun 2009 dan penghijauan berterusan.

Peningkatan pertumbuhan liputan daun didapati di 25-50% daripada kawasan tanah (tiga set data menghasilkan hasil yang sedikit berbeza), dan penurunan yang ketara kurang dari 4%.Penghijauan paling intensif diperhatikan di tenggara Amerika Utara, di utara Amazonia, di Eropah, Afrika tengah, dan tenggara China. Pengurangan kawasan daun hanya dapat dilihat di kawasan tertentu di tengah Amerika Selatan dan timur laut Amerika Utara.

Untuk memahami punca trend yang diturunkan, penulis menggunakan 10 model ekologi yang diasaskan yang membolehkan meramalkan perubahan dalam indeks liputan daun berdasarkan data CO atmosfera.2, iklim, penetapan nitrogen, penggunaan tanah dan faktor lain yang berpotensi mempengaruhi indeks ini. Setelah memasuki model data sebenar pada semua faktor ini dan purata keputusan yang ditunjukkan oleh 10 model, penulis memperoleh gambar yang sedikit berbeza daripada yang disediakan oleh analisis data satelit. Kesalahan serius didapati hanya dalam beberapa bidang: di barat daya Amerika Syarikat, di bahagian selatan Amerika Selatan, dan di Mongolia. Penulis menjelaskan ketidakkonsistenan ini bahawa model terlalu sensitif terhadap perubahan dalam pemendakan. Satu cara atau yang lain, untuk sebahagian besar model tanah nampaknya mencerminkan mekanisme ekologi yang mencukupi yang mendasari perubahan dalam liputan daun.

Tidak seperti objek yang dikaji paling – penutup vegetatif planet – model membolehkan anda "bermain" dengan parameter, secara rawak mengubahnya dan menilai kesan yang dihasilkan. Sebagai contoh, anda boleh membuat semua parameter tidak berubah kecuali satu, dan lihat jika gambar yang dihasilkan akan berbeza jauh dari yang sebenar. Dengan cara ini, adalah mungkin untuk memahami faktor-faktor yang diambil kira dalam model membuat sumbangan terbesar kepada perubahan yang dicatatkan dalam tumbuh-tumbuhan.

Latihan ini membenarkan para penulis menyimpulkan bahawa pertumbuhan CO atmosfera mempunyai kesan terkuat pada peningkatan kawasan daun.2. Faktor ini menyumbang 70% perubahan yang dikenal pasti dalam perlindungan tumbuh-tumbuhan. Pemanasan global menyumbang 8% lagi, dengan kesan iklim yang paling ketara di kawasan circumpolar, dan peningkatan kepekatan CO atmosfera2 adalah faktor penentu di kawasan tropika. Perubahan dalam kitaran nitrogen dan penggunaan tanah (serta faktor-faktor yang tidak diambil kira dalam model) juga menyumbang kepada penghijauan planet ini, tetapi ia adalah kecil berbanding dengan peranan karbon dioksida yang digunakan tumbuhan untuk menghasilkan bahan organik semasa fotosintesis, dan kekurangannya adalah penting faktor pembatas bagi komuniti tumbuhan.

Peningkatan dalam jumlah hijau menunjukkan peningkatan umum dalam produktiviti tumbuh-tumbuhan terestrial. Baik atau buruk – soalan berasingan dan sukar. Untuk kawasan yang berbeza, jawapannya mungkin berbeza. Kadang-kadang tumbuh-tumbuhan menengah, lushly terlalu besar ditebang di tapak hutan lama, mungkin mempunyai kepingan indeks yang lebih besar daripada kayu mati, meskipun mereka ini, sudah tentu, adalah nilai yang besar dari semua pandangan. Satu cara atau yang lain, penyelidikan telah menunjukkan bahawa peningkatan kepekatan CO2 membawa kepada perubahan radikal dalam penutup tumbuhan. Dan ini walaupun pada hakikatnya berbanding dengan awal Eocene, tahap CO dicapai setakat ini2 kelihatan lebih sederhana.

Sumber:
1) Eleni Anagnostou, Eleanor H. John, Kirsty M. Edgar, Gavin L. Foster, Andy Ridgwell, Gordon N. Inglis, Richard D. Pancost, Daniel J. Lunt & Paul N. Pearson. Menukar CO atmosfera2 Kepekatan iklim cenozoik Alam. Diterbitkan dalam talian 25 April 2016.
2) Zaichun Zhu, Shilong Piao, Ranga B. Myneni, Mengtian Huang, Zhenzhong Zeng, Josep G. Canadell, Philippe Ciais, Stephen Sitch, Pierre Friedlingstein, Almut Arneth, Chunxiang Cao, Lei Cheng, Etsushi Kato, Charles Koven, Yue Li , Xu Lian, Yongwen Liu, Ronggao Liu, Jiafu Mao, Yaozhong Pan, Shushi Peng, Josep Peñuelas, Benjamin Poulter, Thomas AM Pugh, Benjamin D. Stocker, Nicolas Viovy, Xuhui Wang, Yingping Wang, Zhiqiang Xiao, Hui Yang, Sönke Zaehle & Ning Zeng. Penghijauan Bumi dan pemandunya Perubahan Iklim Alam. Diterbitkan dalam talian 25 April 2016.

Lihat juga:
1) 300 juta tahun yang lalu terdapat lebih banyak karbon dioksida di atmosfer daripada sekarang, "Elements", 12.01.2007.
2) Akan menjimatkan bahan api daripada pemanasan global, Elemen, 14 Mac, 2007.
3) Alexey Gilyarov. Turun naik bermusim CO2.
4) Biosfera tidak dapat lagi mengatasi kelebihan CO2, "Elemen", 01/05/2008.
5) Akhir glasiasi terakhir ditandakan oleh peningkatan serentak dalam suhu dan kandungan CO.2 di atmosfer, "Elements", 04/09/2013.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: