Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Ekologia > Zbiór esejów 
  Indeks
Ekologia
Ekosystemy
Ekosystemy niezwykłe
Głębie oceaniczne
Ekosystemy trawiaste
Zmiany w środowisku
Efekt cieplarniany
Wstęp
Krótka historia klimatu
Rola Słońca
Niezwykłe położenie . .
Rola organizmów . . .
CO2
Zagrożenia
Katastrofy ekologiczne
Katastrofy a ewolucja
organizmów żywych

  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Ziemia i życie autorstwa Marcina Ryszkiewicza


  CO2
 
Ziemska szklarnia
epoki lodowej
 
N
ie miejsce tu na opis szczegółów tych niezwykle złożonych procesów (zwłaszcza zakres regulacji składu atmosfery przez żywe organizmy wymagałby znacznie szerszego potraktowania). Chodzi tu tylko o przedstawienie mechanizmu działania ziemskiej szklarni, i to po to, by zrozumieć zmiany zachodzące na Ziemi obecnie, nie zaś w odległej przeszłości. Klimat czwartorzędu, okresu, w którym żyjemy, jest zresztą bardzo specyficzny, być może niepodobny do żadnego istniejącego w przeszłości. Po pierwsze dlatego, że odpowiada on okresowi lodowcowemu, a ten zdarzał się średnio co około 200 milionów lat. Po drugie – bo jest to niezwykły okres lodowcowy, w którym czapy lodowe istnieją na obu biegunach, a to, być może, nie zdarzyło się jeszcze nigdy.
       Interesować nas tu zresztą będzie nie tyle klimat czwartorzędu, co wpływ, jaki na fluktuacje klimatu wywierać mogą zmiany, choćby nieznaczne, składu atmosfery. Zmiany te nie są wielkie, a nawet wydawać się mogą śmiesznie małe. W końcu jeśli obecne stężenie dwutlenku węgla wynosi 0,03%, to nawet jego dwukrotne zwiększenie (do 0,06%) nie przekroczy jeszcze choćby dziesiątej części procenta. Cóż to jest wobec kilkudziesięciu procent dwutlenku węgla w pierwotnej atmosferze Ziemi? A jednak porównanie takie jest mylące. Efekt szklarni wzmaga się wprawdzie wraz ze wzrostem ilości dwutlenku węgla (i innych gazów), ale nie jest to bynajmniej wzrost liniowy. Dwutlenek węgla (a jeszcze bardziej metan, ozon czy para wodna) sprawnie absorbują promieniowanie cieplne (choć w nieco różnych zakresach), tak że nawet niewielka ilość tych gazów wychwycić może znaczną część lub nawet całość promieniowania podczerwonego. Później nawet wielokrotne zwiększenie ilości gazów szklarniowych w powietrzu nie zwiększy już ich wpływu na temperaturę. I dlatego największe znaczenie mają zmiany ich stężenia wtedy, gdy jest ich bardzo mało, nie zaś wówczas, kiedy jest ich dużo.
 
Kopalne powietrze, minione klimaty
 
Jeśli przedstawiony tu model ziemskiej szklarni jest poprawny i nawet niewielkie zmiany stężenia gazów szklarniowych wywołują znaczące zmiany klimatu, wówczas epoka lodowa powinna idealnie nadawać się do testowania tej hipotezy. Podczas czwartorzędu klimat zmieniał się wielokrotnie i gwałtownie, a i w obrębie poszczególnych glacjałów i interglacjałów występowały, jak widzieliśmy, istotne skoki temperatury. Wystarczyłoby więc porównać skład powietrza z poszczególnych okresów różniących się temperaturą i sprawdzić, czy w okresach chłodniejszych ilość gazów szklarniowych była istotnie mniejsza, a w cieplejszych – większa. Brzmi to prosto. Skąd jednak wziąć powietrze z dawno minionych okresów?
       Okazuje się, że jest to możliwe. Podczas formowania się lodu w czapach lodowych gąbczasta zrazu masa śniegu ulega zgnieceniu, więżąc przy okazji znajdujące się w niej powietrze. Lód przyrasta nierównomiernie: szybciej w zimie, wolniej (lub wcale) w lecie. Dlatego z czasem formuje się wyraźna struktura warstwowa, w której każda warstwa odpowiada dokładnie jednemu rokowi. Pozwala to na datowanie „kopalnego” powietrza z lodu – i to z ogromną dokładnością. Wystarczy teraz, by lód z lądolodów był odpowiednio stary (sprzed co najmniej 100 tysięcy lat w najniższych pokładach), by można było odtworzyć atmosferę przynajmniej ostatniego zlodowacenia i okresu interglacjalnego (lodowce górskie nie nadają się do tego celu, bo choć są one nieraz odpowiednio stare, to tworzący je lód jest stale odnawiany i rzadko liczy sobie więcej niż kilkaset lat).
       Choć idea wykorzystania kopalnego powietrza, uwięzionego w lodach polarnych, do wyjaśnienia problemu efektu szklarni wydaje się prosta i oczywista, to pierwsze badania tego typu zaczęły się niedawno i uwieńczone zostały powodzeniem dopiero w roku 1982. Przedtem mało kto zdawał sobie sprawę z tego, jak silny może być związek między klimatem a temperaturą Ziemi.
       Dokładne badania przeprowadzone przez szwajcarskich naukowców z uniwersytetu w Bernie wykazały, że około 20 tysięcy lat temu, a więc w okresie maksimum ostatniego zlodowacenia, zawartość dwutlenku węgla w powietrzu wynosiła zaledwie od 180 do 240 ppm (części na milion), wobec 280 ppm na początku XIX wieku i 350 ppm dziś. Wykazano też, że zawartość tego gazu w powietrzu zaczęła rosnąć niemal dokładnie w czasie rozpoczęcia deglacjacji, czyli tajania wielkich północnych czap lodowych, ustabilizowała się zaś na normalnym, przedindustrialnym poziomie wkrótce po ustąpieniu wielkich lodów.
       Takich badań wykonano już wiele, poddając analizie lód z obu lądolodów polarnych. Wszystkie one (wiercenie koło stacji „Wostok” na Antarktydzie przebiło lód ostatniego zlodowacenia i dotarło do lodu z poprzedniego, cieplejszego niż dziś, interglacjału) wykazały tę samą, uporczywie powtarzającą się prawidłowość: w okresach zimnych było mniej dwutlenku węgla niż w okresach ciepłych, a w okresach szczególnie zimnych było go szczególnie mało.
       W wynikach tych nie ma pozornie nic dziwnego. Skoro przyjęliśmy, że zawartość dwutlenku węgla w atmosferze wpływa na temperaturę Ziemi, to wykrycie prostej zależności – im mniej tego gazu, tym niższa temperatura (i odwrotnie) – powinno być przyjęte jako piękne, co prawda, ale zrozumiałe i oczekiwane potwierdzenie teoretycznych rozważań. Tymczasem odkrycie to okazało się pod pewnym względem wielce kłopotliwe.
 
Czy zimniej znaczy lepiej?
 
Kłopot wynika z faktu, że dwutlenek węgla jest nie tylko gazem szklarniowym, lecz także gazem biogennym. Jego koncentracja w atmosferze zależy od ilości i aktywności żywych organizmów, przy czym zależność powinna być dość prosta: im więcej życia na Ziemi (tzn. im większa biomasa), tym więcej węgla uwięzionego w ciałach organizmów (i tym więcej odprowadzonego do litosfery), czyli – tym mniej w atmosferze. Wolno się więc spodziewać, że zawartość dwutlenku węgla w powietrzu stanowi pewien wskaźnik „jakości” warunków na Ziemi: im go mniej, tym „lepsze” (cokolwiek by to miało znaczyć) panują warunki, gdyż bujniej może się życie rozwinąć. I tak dochodzimy do paradoksu. Zimne okresy lodowcowe byłyby, w skali globalnej, okresami korzystniejszymi dla życia, natomiast ciepłe interglacjały oznaczałyby nadejście niekorzystnych warunków. Zupełnie odwrotnie, niż można by się było spodziewać.
       Pozostaje pytanie, dlaczego właściwie życie jako całość miałoby woleć okresy zimne, glacjalne, od ciepłych, a więc wedle ludzkich kryteriów – korzystniejszych? Nie ma na nie dobrej odpowiedzi. W każdym razie można spekulować, że wraz z obniżaniem się poziomu morza w czasie glacjałów, odsłaniane są znaczne połacie zatopionego wcześniej lądu, i to często w tropikach (na przykład ogromny obszar malajsko-australijski). Na tak powiększonym obszarze lądowym rozwija się intensywna działalność biologiczna – oto pierwsza odpowiedź. Według drugiej, dzisiejsze oceany, zwłaszcza w strefach polarnych, są mało produktywne, choć relatywnie żyzne, gdyż czynnikiem limitującym liczebność planktonu jest żelazo, konieczne do syntezy chlorofilu i hemoglobiny. Otóż w czasie glacjałów, przy intensywniejszej cyrkulacji powietrza, wiatry dostarczały znad bardziej odsłoniętych wtedy lądów dużych ilości pyłów zawierających żelazo. Mogło to zwiększać produktywność mórz, a więc pobudzać również „pompę” planktonową, odprowadzającą węgiel w postaci wapiennych pancerzyków na dno oceanów.
       Tak czy inaczej, człowiek, zwiększając ilość gazów szklarniowych, podwyższa tylko tę i tak już niezdrową „gorączkę” biosfery. I choćby z tej przyczyny powinien tego unikać. Jednak takie rozumowanie mało kogo przekona. Po pierwsze, niewielu ludzi jest skłonnych przedkładać interesy planktonu polarnego lub tropikalnych organizmów błotnych, czy nawet interesy biosfery jako takiej (bo cóż to właściwie znaczy?), nad swe własne interesy. Po wtóre zaś, wszystko, co wiemy o naszej historii, wskazuje na to, że właśnie w ciepłych okresach żyło nam się lepiej niż w zimnych, więc obawiać się raczej powinninśmy mrozów niż upałów. Może więc idące ciepłe czasy są raczej szansą niż zagrożeniem?
góra strony
poprzedni esej następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach