Інформація

9.3: Причини глобальної зміни клімату - Біологія

9.3: Причини глобальної зміни клімату - Біологія


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Глобальні зміни клімату є циклічними і відбуваються природно; однак вплив сучасного людського суспільства мав безпрецедентні негативні наслідки.

Мети навчання

  • Поясніть причини зміни клімату, минулі та сучасні

Ключові моменти

  • Дані показують кореляцію між часом зміни температури та чинниками зміни клімату.
  • До індустріальної ери (до 1780 року) існували три чинники зміни клімату, які не були пов’язані з діяльністю людини: цикли Міланковича, інтенсивність сонця та виверження вулканів.
  • Парникові гази, ймовірно, найважливіші чинники клімату, включають вуглекислий газ, метан, водяну пару, закис азоту та озон.
  • Діяльність людини, така як спалювання викопного палива, виділяє в атмосферу вуглекислий газ і метан, два з найважливіших парникових газів.
  • Вирубка лісів, виробництво цементу, тваринництво, розчищення землі та спалювання лісів — це інші види діяльності людини, які виділяють вуглекислий газ.

Ключові терміни

  • Цикл Миланковича: будь-яка з трьох циклічних змін орбіти Землі навколо Сонця, відповідно нахил її осі, прецесія рівнодення та ексцентриситет її орбіти
  • парниковий газ: будь-який газ, наприклад вуглекислий газ, який сприяє парниковому ефекту (постійне потепління) при викиді в атмосферу
  • парниковий ефект: процес, в результаті якого планета нагрівається її атмосферою

Нинішні та минулі чинники глобальної зміни клімату

Оскільки неможливо повернутися в минуле, щоб безпосередньо спостерігати та вимірювати клімат, вчені використовують непрямі докази, щоб визначити рушії або фактори, які можуть бути відповідальними за зміну клімату. Непрямі докази включають дані, зібрані за допомогою кернів льоду, свердловин (вузьких стовбурів, пробитих в землю), кілець дерев, довжини льодовиків, залишків пилку та океанських відкладень. Дані показують кореляцію між часом зміни температури та чинниками зміни клімату. До індустріальної ери (до 1780 р.) існували три чинники зміни клімату, які не були пов’язані з діяльністю людини чи атмосферними газами: цикли Міланковича, інтенсивність Сонця та виверження вулканів.

Природні причини зміни клімату

Цикли Міланковича описують, як незначні зміни земної орбіти впливають на клімат Землі. Тривалість циклів Міланковича коливається від 19 000 до 100 000 років. Іншими словами, можна було б очікувати певних передбачуваних змін у кліматі Землі, пов’язаних із змінами земної орбіти щонайменше кожні 19 000 років.

Зміна інтенсивності сонця є другим природним фактором, відповідальним за зміну клімату. Сонячна інтенсивність — це кількість сонячної енергії або енергії, яку сонце випромінює за певний проміжок часу. Існує пряма залежність між інтенсивністю Сонця та температурою: у міру збільшення (або зменшення) сонячної інтенсивності відповідно збільшується (або зменшується) температура Землі. Зміни сонячної інтенсивності були запропоновані як одне з кількох можливих пояснень малого льодовикового періоду.

Нарешті, виверження вулканів є третьою природною причиною зміни клімату. Виверження вулканів можуть тривати кілька днів, але тверді речовини та гази, що виділяються під час виверження, можуть впливати на клімат протягом кількох років, викликаючи короткочасні кліматичні зміни. Гази та тверді речовини, що виділяються при виверженні вулканів, можуть включати вуглекислий газ, водяну пару, діоксид сірки, сірководень, водень та монооксид вуглецю.

Парникові гази, мабуть, є найважливішими чинниками клімату. Коли теплова енергія від сонця потрапляє на Землю, гази, відомі як парникові гази, затримують тепло в атмосфері, подібно до того, як скляні панелі теплиці запобігають виходу тепла. Парникові гази, які впливають на Землю, включають вуглекислий газ, метан, водяну пару, закис азоту та озон. Приблизно половина сонячного випромінювання проходить через ці гази в атмосфері, потрапляючи на землю. Це випромінювання перетворюється на теплове випромінювання на поверхні землі; частина цієї енергії знову випромінюється в атмосферу. Однак парникові гази відбивають більшу частину теплової енергії назад на поверхню Землі. Чим більше парникових газів в атмосфері, тим більше теплової енергії відбивається назад на земну поверхню. Парникові гази, оскільки вони поглинають і випромінюють радіацію, є важливим фактором парникового ефекту або потепління землі через вуглекислий газ та інші парникові гази в атмосфері.

Починаючи з недавнього часу, концентрації вуглекислого газу в атмосфері зросли понад історичний максимум 300 ppm. Нинішнє збільшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері відбулося дуже швидко: за сотні років, а не за тисячі років. Ключовим фактором, який необхідно визнати під час порівняння історичних і поточних даних, є наявність сучасного людського суспільства. Жоден інший фактор зміни клімату не привів до зміни рівня вуглекислого газу в атмосфері з такою швидкістю чи до такої величини.

Діяльність людини виділяє в атмосферу вуглекислий газ і метан, два з найважливіших парникових газів, кількома способами. Основним механізмом вивільнення вуглекислого газу є спалювання викопного палива, такого як бензин, вугілля та природний газ. Вирубка лісів, виробництво цементу, тваринництво, розчищення землі та спалювання лісів — це інші види діяльності людини, які виділяють вуглекислий газ. Метан (CH4) утворюється, коли бактерії розщеплюють органічні речовини в анаеробних умовах (тобто без кисню), що може статися, коли органічна речовина затримується під водою, як на рисових полях або в кишечнику травоїдних тварин. Метан також може вивільнятися з родовищ природного газу та розкладання, яке відбувається на звалищах. Іншим джерелом метану є танення клатратів: замерзлих шматків льоду та метану на дні океану. Коли вода нагрівається, ці шматки льоду тануть, вивільняючи метан. Оскільки температура води в океані підвищується, швидкість танення клатратів збільшується, вивільняючи ще більше метану. Це призводить до підвищення рівня метану в атмосфері, що ще більше прискорює темпи глобального потепління. Це приклад петлі позитивного зворотного зв’язку, що призводить до швидкого зростання глобальних температур.


9.3: Причини глобальної зміни клімату - Біологія

Перейдіть до фрагмента пазла "Вуглекислий газ", щоб дізнатися більше про вплив людини на цей газ.

Глобальні зміни клімату: вплив людини - хімія
Глобальна клімат зміна - дуже складна тема. Всі сфери Землі -- біосфера (живі істоти), гідросфера (вода), літосфера (скеля/грунт), і атмосфера (повітря) – працювати разом, щоб створити та підтримувати клімат. Проте останні десятиліття біосфера, зокрема людина, справляє все більший вплив на клімат.

Одним із способів впливу людей на клімат є збільшення викиди з парникові гази. Парникові гази поглинають інфрачервоне (довгохвильове, теплове) випромінювання. Це форма сонячної енергії, що відбивається від земної поверхні. Парникові гази потім випромінюють теплову енергію назад до Землі. Це нагріває земну атмосферу і в кінцевому підсумку сприяє все більш теплому клімату, процес, відомий як глобальне потепління. Поширені парникові гази включають вуглекислий газ (CO 2 ), хлорфторвуглеводні (CFC), метан (CH 4 ), закис азоту (Н 2 O) і тропосферний озон (O 3 ).

Вуглекислий газ (CO 2 ) є побічним продуктом згоряння - або горіння - горючі корисні копалини таких як вугілля та нафта. Після промислової революції люди спалювали все більшу кількість викопного палива для отримання енергії. Ця енергія використовувалася для опалення будинків, експлуатації автомобілів та електроенергетики. Оскільки практика спалювання викопного палива зростає, збільшується і кількість вуглекислого газу, що викидається в атмосферу. У процесі горіння О 2 реагує з глюкозою (C 6 Х 12 О 6 , форма цукру) для виробництва води та CO 2 . При горінні органічної речовини виділяється хімічна енергія у вигляді тепла і світла. Наступне хімічне рівняння описує хімічний процес горіння:

Хлорфторвуглеводні (ХФУ) є антропогенний сполуки, тобто вони створені людьми. Немає відомого природного джерела цих парникових газів, які містять хлор, фтор та вуглець.

метану (CH 4 ) виробництво – метаногенез – може відбуватися кількома способами. Те, що може мати найбільший вплив на клімат, відбувається на прісноводних водно-болотних угіддях, таких як рисові поля. Оскільки площа землі, що використовується для рисових полів, збільшується, щоб прогодувати зростаючу популяцію, збільшується і кількість метану, яку вона виробляє. Під час мікробного метаболічного процесу метаногенезу ацетат (CH 3 COOH) розщеплюється на CO 2 і CH 4 :

Оксид азоту2 О) є побічним продуктом нітрифікація і денітрифікація--природні процеси, за допомогою яких NH 4 + і НІ 3 - , відповідно, біотично трансформуються (тобто змінені мікробами). Дослідження показали, що використання азотних добрив на сільськогосподарських полях стимулює ці процеси і тим самим збільшує виробництво N 2 О.

Тропосферний озон3 ), складова смогу, яка дратує очі та легені багатьох жителів міста, є парниковим газом, який можна отримати з іншого парникового газу – метану (див. розділ вище про виробництво метану). Цей процес включає багато етапів, чиста реакція яких описується хімічним рівнянням:

Інше джерело тропосферний озон - це атмосферний нітрат (NO 2 ). Спочатку нітрат розщеплюється на оксид азоту (NO) і один атом кисню (O):

потім атом О з’єднується з молекулою О 2 виробляти О 3 :

Чиста реакція, яка знаходиться в рівновазі (тобто воно йде вперед і назад), це:

HTML-код Кріса Крегера
Підтримується командою ETE
Останнє оновлення 10 листопада 2004 року

Деякі зображення 2004 www.clipart.com

Заява про конфіденційність та авторське право 1997-2004: Університет Вілінга/Клас майбутнього, який підтримується НАСА. Всі права захищені.

Центр освітніх технологій, графічний логотип Circuit Board/Apple та логотип COTF Classroom of the Future є зареєстрованими торговими марками Єзуїтського університету Уілінга.


Наскільки зміна клімату є природною? Скільки коштує людина?

Електростанція в Південній Африці. Авторство: Therina Groenewald/Shutterstock

Наскільки зміна клімату є природною? Скільки коштує людина?

Як людина, яка більше 20 років працює над виявленням зміни клімату та її причинами, я був і здивований, і не здивований, що мене попросили написати на цю тему Розмова. Майже для всіх кліматологів доведено, що люди є основною причиною довгострокових змін клімату, які ми спостерігаємо. І що цю справу треба закрити.

Незважаючи на це, сторонники заперечування клімату продовжують отримувати популярність у деяких ЗМІ, що може наштовхнути людей на думку, що техногенна зміна клімату все ще під питанням. Тож варто повернутися до науки, щоб нагадати собі, скільки всього вже встановлено.

У послідовних доповідях Міжурядової групи експертів зі зміни клімату, уповноваженої Організацією Об’єднаних Націй оцінювати наукові дані щодо зміни клімату, оцінювалися причини зміни клімату. Останній спеціальний звіт про глобальне потепління на 1,5 градуса підтверджує, що зміни глобального та регіонального клімату, що спостерігаються за останні 50 або близько того років, майже повністю пов’язані з впливом людини на кліматичну систему, а не через природні причини.

Що таке зміна клімату?

Спочатку, можливо, слід запитати, що ми маємо на увазі під зміною клімату. Міжурядова група експертів зі зміни клімату визначає зміну клімату як: «Зміна в стані клімату, яку можна визначити за змінами середнього значення та/або мінливістю його властивостей і яка зберігається протягом тривалого періоду, як правило, десятиліть або довше. "

Причинами зміни клімату можуть бути будь-які поєднання:

  • Внутрішня мінливість кліматичної системи, коли різні компоненти кліматичної системи, такі як атмосфера та океан, змінюються самі по собі, викликаючи коливання кліматичних умов, таких як температура або кількість опадів. Ці внутрішньо обумовлені зміни, як правило, відбуваються протягом десятиліть або довше, коротші варіації, як-от ті, що пов’язані з Ель-Ніньо, потрапляють до мінливості клімату, а не до зміни клімату.
  • Природні зовнішні причини, такі як збільшення або зменшення вулканічної активності або сонячної радіації. Наприклад, кожні 11 років або близько того, магнітне поле Сонця повністю змінюється, і це може викликати невеликі коливання глобальної температури, приблизно до 0,2 градуса. У більш тривалих часових масштабах — від десятків до сотень мільйонів років — геологічні процеси можуть спричинити зміни клімату через зміщення континентів і гірську форму.
  • Вплив людини через парникові гази (гази, які уловлюють тепло в атмосфері, такі як вуглекислий газ і метан), інші частинки, що виділяються в повітря (які поглинають або відбивають сонячне світло, наприклад сажа та аерозолі), і зміни у землекористуванні (що впливає на кількість сонячного світла). поглинається поверхнею суші, а також скільки вуглекислого газу та метану поглинається та виділяється рослинністю та ґрунтами).

Які зміни виявлено?

Нещодавня доповідь Міжурядової групи експертів зі зміни клімату показала, що в середньому глобальна температура приземного повітря підвищилася на 1°C з початку значної індустріалізації (яка почалася приблизно в 1850-х роках). І воно збільшується дедалі швидшими темпами, нині на 0,2°C за десятиліття, тому що концентрації парникових газів в атмосфері зростають дедалі швидше.

Океани також теплішають. Насправді, близько 90% додаткового тепла, що утримується в атмосфері парниковими газами, поглинається океанами.

Тепла атмосфера та океани спричиняють різкі зміни, включаючи різке зменшення арктичного літнього морського льоду, що суттєво впливає на арктичні морські екосистеми, збільшення рівня моря, що затоплює низинні прибережні райони, такі як атоли тихоокеанських островів, та збільшення частоти кліматичних впливів. екстремальні ситуації, такі як посуха та сильні дощі, а також стихійні лиха, коли клімат є важливою рушійною силою, наприклад лісові пожежі, повені та зсуви.

Численні докази з використанням різних методів показують, що вплив людини є єдиним правдоподібним поясненням закономірностей і масштабів виявлених змін.

Цей вплив людини значною мірою пояснюється нашою діяльністю, яка виділяє парникові гази, такі як вуглекислий газ і метан, а також сажу, яка поглинає сонячне світло. Основними джерелами цих теплових газів і частинок є спалювання викопного палива, виробництво цементу, зміна ґрунтового покриву (особливо вирубка лісів) і сільське господарство.

Більшості з нас буде важко сприймати повільні зміни клімату. Ми відчуваємо зміну клімату в основному через те, як він впливає на погоду з дня на день, від сезону до сезону та з року в рік.

Погода, яку ми відчуваємо, виникає внаслідок динамічних процесів в атмосфері та взаємодії між атмосферою, океанами та поверхнею суші. Вплив людини на ширшу кліматичні системи впливає на ці процеси, тому сьогоднішня погода багато в чому відрізняється від тієї, яка була б.

Один із способів чіткіше побачити зміну клімату – це спостерігати за суворими погодними явищами. Розділ кліматичної науки, який називається екстремальними подіями або атрибуцією погоди, розглядає пам’ятні погодні явища та оцінює ступінь впливу людини на серйозність цих подій. Він використовує погодні моделі з виміряними парниковими газами та без них, щоб оцінити, як окремі погодні явища відрізнялися б у світі без зміни клімату.

Станом на початок 2019 року було показано, що майже 70% погодних явищ, які були оцінені таким чином, збільшили ймовірність та/або масштаби через вплив людини на клімат. У світі без глобального потепління ці події були б менш серйозними. Близько 10% досліджень показали зниження ймовірності, тоді як для решти 20% глобальне потепління не мало помітного ефекту. Наприклад, одне дослідження показало, що вплив людини на клімат збільшив ймовірність посухи 2015-2018 років, яка вразила Кейптаун у Південній Африці, у три рази.

Адаптація до мінливого клімату

Екстремальні погодні умови лежать в основі багатьох небезпек, які завдають шкоди суспільству та природному середовищу, від якого ми залежимо. Оскільки глобальне потепління прогресує, збільшуються частота та інтенсивність цих небезпек, а також шкоду, яку вони завдають.

Як нещодавно повідомила Глобальна комісія з адаптації, мінімізація впливу цих небезпек і наявність механізмів для швидкого відновлення після наслідків є метою адаптації до клімату.

Як пояснює Комісія, інвестування в адаптацію має сенс з економічної, соціальної та етичної точок зору. І оскільки ми знаємо, що зміна клімату спричинена людьми, суспільство більше не може використовувати «відсутність доказів» щодо її причини як виправдання для бездіяльності.

Ця стаття повторно опублікована з The Conversation за ліцензією Creative Commons. Прочитайте оригінальну статтю.


Глобальні зміни клімату

Зміни клімату можна зрозуміти, підійшовши до трьох областей дослідження:

  • поточні та минулі глобальні зміни клімату
  • причини глобальної зміни клімату минулого та сьогодення
  • стародавні та сучасні результати зміни клімату

Корисно чітко розділяти ці три різні аспекти зміни клімату, коли читаєте повідомлення ЗМІ про глобальну зміну клімату. Зазвичай звіти та дискусії про глобальну зміну клімату плутають дані, які показують, що клімат Землі змінюється з факторами, які спричиняють цю зміну клімату.


Збільшення викидів парникових газів внаслідок діяльності людини

Вуглекислий газ додається в атмосферу швидше, ніж його можуть видалити інші частини вуглецевого циклу.

Після промислової революції відбулося значне зростання людської діяльності, наприклад спалювання викопного палива, розчищення землі та сільського господарства, які впливають на виділення та поглинання вуглекислого газу.

Згідно з останньою Емісії Оогляд, вуглекислий газ та інші парникові гази виробляються в NSW наступними видами діяльності або джерелами:

  • стаціонарні джерела енергії, такі як вугільні електростанції (47%)
  • транспорт (18%)
  • вугільні шахти (12%)
  • сільське господарство (11%)
  • використання землі (7 відсотків)
  • зміна землі (3 відсотки)
  • відходи (2 відс.).

Вуглекислий газ, що виділяється в атмосферу при спалюванні викопного палива, має інший хімічний відбиток, ніж той, що виділяється природними джерелами, такими як дихання та вулкани. Це дає змогу виявити внесок діяльності людини у виробництво парникових газів.

Дані, зібрані CSIRO показують, що концентрація вуглекислого газу в нашій атмосфері в 2018 році становила приблизно 404 частини на мільйон. Рівень вуглекислого газу в атмосфері Землі&rsquos зараз вищий, ніж будь-коли за останні 800 000&mdashand, можливо, 20 мільйонів&mdash років.

Глобальні концентрації в атмосфері інших парникових газів (метану та закису азоту) також зараз перевищують доіндустріальні значення. Для отримання останніх вимірювань відвідайте CSIRO&rsquos Дані про парникові гази на мисі Грім.


Зміна клімату

Зміна клімату – це довгострокова зміна глобальних або регіональних кліматичних моделей. Часто зміна клімату стосується саме підвищення глобальних температур з середини 20 століття до сьогодні.

Наука про Землю, кліматологія

Вежа фракінгу

ГРП — це суперечлива форма буріння, яка використовує рідину під високим тиском для створення тріщин у підземних сланцях для видобутку природного газу та нафти. Викиди вуглецю від таких викопних видів палива пов’язані з глобальним потеплінням і зміною клімату.

Фото Марка Тіссена / National Geographic

Клімат іноді помилково приймають за погоду. Але клімат відрізняється від погоди, оскільки він вимірюється протягом тривалого періоду часу, тоді як погода може змінюватися з дня на день або з року в рік. Клімат району включає сезонну температуру та середню кількість опадів, а також характер вітру. У різних місцях різний клімат. Пустеля, наприклад, називають посушливим кліматом, оскільки протягом року випадає мало води, як дощ або сніг. Інші типи клімату включають тропічний клімат, який є жарким і вологим, і помірний клімат з теплим літом і більш прохолодною зимою.

Зміна клімату – це тривала зміна температури та типових погодних умов у певному місці. Зміна клімату може стосуватися певного місця або планети в цілому. Зміна клімату може призвести до менш передбачуваності погодних умов. Ці несподівані погодні умови можуть ускладнити підтримання та вирощування сільськогосподарських культур у регіонах, які покладаються на сільське господарство, оскільки на очікувану температуру та рівень опадів більше не можна покладатися. Зміна клімату також пов’язана з іншими шкідливими погодними явищами, такими як частіші та інтенсивніші урагани, повені, зливи та зимові шторми.

У полярних регіонах глобальне потепління, пов’язане зі зміною клімату, призвело до танення льодовикових щитів і льодовиків від сезону до сезону. Це сприяє підвищенню рівня моря в різних регіонах планети. Разом із розширенням океанських вод через підвищення температури, підвищення рівня моря в результаті почало завдавати шкоди береговій лінії в результаті посилення повеней та ерозії.

Причиною поточної зміни клімату є в основному діяльність людини, як-от спалювання викопного палива, такого як природний газ, нафта та вугілля. При спалюванні цих матеріалів в атмосферу Землі і rsquos виділяється так званий парниковий газ. Там ці гази затримують тепло від сонячних променів усередині атмосфери, викликаючи підвищення середньої температури Землі&rsquos. Таке підвищення температури планети називають глобальним потеплінням. Потепління планети впливає на місцевий і регіональний клімат. Протягом історії Землі клімат постійно змінювався. Якщо це відбувається природним шляхом, це повільний процес, який відбувався протягом сотень і тисяч років. Зміни клімату під впливом людини, які відбуваються зараз, відбуваються набагато швидше.

ГРП — це суперечлива форма буріння, яка використовує рідину під високим тиском для утворення тріщин у підземних сланцях для видобутку природного газу та нафти. Викиди вуглецю від таких викопних видів палива пов’язані з глобальним потеплінням і зміною клімату.


Зміна клімату, еволюція та те, що відбувається, коли дослідники також друзі

Що відбувається, коли шість аспірантів у різних галузях, які випадково дружать, обговорюють головну проблему зміни клімату?

Їх публікують у великому журналі.

Дослідники з Університету штату Колорадо, чиї дослідження охоплюють три коледжі, три кафедри та програму аспірантури з екології, закликають більше до такого типу співпраці в новій роботі в Тенденції в екології та еволюції. Їхня стаття, в якій йдеться про те, як зміна клімату впливає на еволюцію організмів, підкреслює необхідність спільної роботи еволюційних, екосистемних і кліматологів, щоб краще зрозуміти динаміку еко-еволюційного зворотного зв’язку. Вони ставлять питання про те, чи допоможе еволюція рослин, тварин та інших організмів, змінених кліматичними змінами, в кінцевому підсумку допомогти чи зашкодить нинішній тенденції потепління планети.

Еволюційний біолог Грей Монро, провідний автор і студент програми аспірантури з екології, сказав, що ідея статті виникла з курсу під назвою «Екосистема екосистем», який викладає професор біології Джо фон Фішер. У заключній статті для курсу Монро досліджувала вплив еволюції на широкі процеси екосистеми, такі як кругообіг азоту та вуглецю. Бажаючи дізнатися більше, він звернувся до інших аспірантів із подібними інтересами за допомогою в реалізації ідей.

«Зрештою, ми всі були зацікавлені в розумінні ролі еволюції у формуванні майбутнього кругообігу вуглецю, і як це може вплинути на вуглекислий газ в атмосфері та зміну клімату», – сказала Монро.

Коллін Вебб, директор програми аспірантури з екології та професор біології, зазначила, що для аспірантів надзвичайно незвично публікуватися без викладача як співавтора. За її словами, новий підхід і поширення статті великим екологічним журналом говорять про досвід випускників ХСС.

Стаття являє собою повний огляд літератури, який пояснює, шляхом синтезованого аналізу опублікованих досліджень, як еволюція взаємодіє з навколишнім середовищем і як вона впливає на глобальний кругообіг вуглецю. Кругообіг вуглецю — це постійний рух вуглецю через різні екосистеми. Наприклад, атмосферний вуглекислий газ поглинається рослинами шляхом фотосинтезу. Частина цього вуглецю осідає в ґрунті через коріння рослин, або тварини поїдають рослини і видихають вуглекислий газ назад в атмосферу.

Протягом багатьох десятиліть люди включалися в ці природні процеси, додаючи надлишок вуглекислого газу в екосистеми через сільське господарство, спалювання викопного палива та інші види діяльності, тому епоха, в якій ми живемо, відома як «антропоцен», або геологічна епоха, в якій домінували люди. діяльність.

У своїй роботі дослідники вникли в ідею, що зміна клімату в антропоцені безпосередньо впливає на природний відбір. З підвищенням глобальних температур змінюються схеми випадання опадів, океани підкислюються, і всі ці зміни діють разом, щоб змінити тиск селекції на багато організмів, іноді протягом одного-двох поколінь.

Їхня стаття вказує на можливість того, що ці змінені стани еволюції можуть або прискорювати, або опосередковувати зміну клімату через петлю зворотного зв’язку. Наприклад, якщо рослини розвивають більші кореневі системи у відповідь на тривалу посуху, вони можуть відкладати більше вуглецю в ґрунті, таким чином збільшуючи швидкість секвестрації вуглецю.

Як інший приклад, вчені вивчили тиск відбору, який демонструє фітопланктон - фотосинтетичні водорості, які відкладають вуглець на дно океану. У деяких випадках ці водорості розвивають більш високу швидкість фотосинтезу у відповідь на тиск, спричинений зміною клімату. Вони також розвивають риси, які змушують їх швидше опускатися на дно океану, вказуючи на чисте збільшення океанського потоку вуглецю.

"Зростає інтерес до еко-еволюційних петель зворотного зв'язку", - сказала Монро. «Наша стаття вписується в цю концептуальну основу. Ми вважаємо, що є місце для досліджень у цій області, щоб забезпечити більш емпіричне розгляд того, як еволюція вплине на майбутню траєкторію атмосферного вуглецю».

Зрештою, у кругообігу вуглецю переважають організми, а фотосинтез у глобальному масштабі переміщує в 20 разів більше вуглецю, ніж люди.

«Це була одна з причин, чому ми відчували, що масштаби еволюційних змін можуть бути значними», — сказала Монро.

Авторами статті є студенти аспірантури з екології:


Кафедра біології

Нещодавно Washington Post повідомила, що попередні оцінки глобального потепління можуть бути сильно занижені, згідно з новим науковим компендіумом Організації Об’єднаних Націй. Роберт Коррелл, голова Ініціативи дій щодо клімату, яка допомогла у написанні звіту, припускає, що навіть якщо країни приймуть усі кліматичні політики, які зараз обговорюються в Копенгагені, глобальна температура все одно підвищиться на 6,3oF. Це вдвічі більше, ніж прогнозувала лауреат Нобелівської премії Міжнародна група зі зміни клімату у 2007 році, що призведе до катастрофічних змін у цивілізації у всьому світі. Це страшна річ, яка говорить про те, що, щоб уберегти світ від перегріву, нам доведеться розпочати ще жорсткішу політику щодо викидів парникових газів, ніж те, що пропонується зараз.

Звичайно, якщо самій цивілізації загрожує таке глобальне потепління, мало хто буде сидіти поруч, дивлячись на те, що це може зробити, коли опадає листя дерев. Якщо це станеться, будуть важливіші справи. Але принаймні протягом кількох наступних десятиліть цивілізації будуть існувати, і ми матимемо розкіш поміркувати, як глобальні зміни можуть вплинути на колір осені. Хоча це може здатися тривіальним аспектом нашого життя, осінній колір впливає на нас матеріально і духовно: це одна з тих нематеріальних речей, які роблять життя гідним того, що додає, буквально, кольорів у наше життя. Отже, якщо глобальна зміна клімату змінить цей аспект нашого життя, ми повинні знати про це заздалегідь.

Отже, як глобальна зміна клімату може вплинути на колір осені? Перефразовуючи Барда, дозвольте мені підрахувати способи: (1) підвищення температури, (2) зміна часу та/або кількості опадів, (3) зміни вологості, (4) зміни хмарності та світла, що падає на дерева, ( 5) збільшення тривалості вегетаційного періоду та зміщення часу опускання листя та опадання листя, (6) більш високий рівень надходження азоту в екосистеми від сільськогосподарських методів, таких як внесення добрив і свинарство, (7) кислотне відкладення, яке викликає поживні речовини вимивання з ґрунту, (8) міграція дерев далі на північ, щоб уникнути спеки, (9) винищення дерев, які не можуть мігрувати з тих чи інших причин, і, нарешті, (10) зміна конкуренції через збільшення шкідників навантаження або інвазивні екзотичні види.

Це дуже схоже на список 10 найкращих для Letterman, як зіпсувати майбутню осінню листя! Насправді це так, але, як я детально описую нижче, не так смішно. Як ви бачите, багато факторів можуть порушити відображення кольорів осені, що ускладнить прогнози, але тим не менш, я завзятий вчений, я коротко розповім про різні сценарії, які ми могли б очікувати, особливо в наступні два десятиліття. .

Спочатку давайте згрупуємо кілька з цих факторів разом, оскільки вони будуть мати однаковий вплив. Наприклад, більш високі температури, збільшення кількості опадів, збільшення хмарності та більшого вмісту азоту повинні діяти разом, щоб приглушити кольори осені. Щоб зрозуміти, чому це так, нам потрібно знати трохи базової фізіології рослин. Не хвилюйтеся, я скорочу жаргон до мінімуму, і вам не доведеться повертатися до школи, щоб читати далі в цій колонці!

Дерева залежать від двох основних факторів навколишнього середовища щодо кольору осіннього листя: довжини дня та температури. Оскільки дні в серпні та вересні стають коротшими, дерева відчувають це і починають невпорядкований процес старіння листя, зазвичай пов’язаний із втратою хлорофілу, зеленого пігменту, який рослини використовують для захоплення світла для фотосинтезу, і синтезу антоціанів, які дають листям їх свіжість. червоного кольору. Деякі листя не виробляють антоціани, і коли хлорофіл розкладається, він виявляє основні пігменти, такі як каротиноїди та ксантофіли, які відповідають за помаранчеве та жовте забарвлення листя. Дерева використовують тривалість світлового дня як основний сигнал, тому що він є хорошим проксі для прийдешніх холодів. Рік за роком довгий день буде відбуватися з великою регулярністю в одній і тій же точці земної орбіти, надійно сигналізуючи про неминучий настання холодної погоди. Але температура може сильно змінюватися в будь-який час року через зміни погоди (наприклад, цього року, коли температура була надзвичайно прохолодною все літо), і тому є менш надійними ознаками приходу осені. Дерева використовують температуру лише як допоміжний сигнал, якщо осінь прохолодна, вони прискорюють розвиток свого осіннього кольору, а якщо тепла, вони затягують і затримують його.

Якщо глобальне потепління призведе до підвищення температури осені вдень або вночі, це призведе до відкладення кольорів осені до кінця сезону. Чи приглушить це кольори? It might, especially if the disconnect between daylength and temperature becomes extreme, thereby confusing trees and disrupting the synchrony of color development, such that some trees attain peak color later while others are less susceptible to the temperature cues.

Warming will also extend the potential growing season during times when light levels are low due to the lower zenith angle of the sun in winter and because shorter days allow less time for trees to carry out photosynthesis. This would result in less photosynthesis relative to respiration, which would lower their sugar reserves, and sugars are necessary to stimulate synthesis of anthocyanins, which give leaves their bright red fall color. Higher precipitation would lower the intensity of fall color, not because it washes out the colors (a wives' tale) but rather, because the concomitant cloud cover and low light levels reduce photosynthesis.

But why would increased nitrogen reduce fall colors? As I noted in a column last year, trees produce anthocyanins to help withdraw nutrients back into their twigs so they can use them for next year's leaves. The fewer nutrients a tree has, the more precious they are, and so the more necessary it would be to protect their withdrawal system, which is what the anthocyanins do. So, trees that are slightly nutrient stressed, particularly those with low nitrogen, often have enhanced red color. Paul Schaberg and his associates in the U.S. Forest Service in Vermont, have shown this with sugar maple. The key here is that when trees are stressed by low nitrogen, they tend to accumulate sugars in their leaves, and high sugar content is a trigger for anthocyanin production. So, in a future high nitrogen world, trees will be less stressed, and as a result, perhaps less red too. Conversely, if acidic deposition continues to leach nutrients from our soils, then this might counteract the additional nitrogen coming in from farming activities. This could result in a stand-off between leaching and deposition, and perhaps no change in fall red coloration.

The biggest unknown will be how global change will affect tree distributions. We have already seen hardwood trees migrate upslope nearly 40 m in Vermont in just the past half century, where mean temperatures have risen 1.5oC. For trees on flatter terrain, warmer temperatures will force them to migrate north. How far north is still an active area of investigation. Louis Iverson and his colleagues at the U.S. Forest Service in Ohio have generated maps of the present and predicted future distributions of our major tree species. Sugar maple, which is a dominant in the forests of the northeast, and in particular, New England, is predicted to migrate north into Canada, leaving few individuals in the U.S., and possibly decimating maple syrup production in Vermont, New Hampshire and Maine. If this species leaves the U.S. for our northern neighbor, what will give us our brilliant red colors in the fall in New England? Such a migration will alter the composition of our forests forever, and a new color balance will have to emerge. Whether another species steps in to take the place of the sugar maple is not something that can be determined at this point in time. Even if a tree species can migrate (and by migrate, we mean produce seeds that are transported north each year &ndash trees of course, don't uproot themselves and march along with the animals, despite what you might have seen in the Lord of the Rings movies!), it might not find its new habitat suitable for survival. Trees tend to be picky about their soil quality, and if a tree moves northward and the new soils are unacceptable, that tree may not survive.

A more dramatic change could occur if global warming allows exotic pest species to invade our forests, or, permits native species to burgeon. Right now, we are seeing the deleterious impacts of the exotic hemlock woolly adelgid, which is killing off our beloved hemlocks, including our own native Carolina hemlock. Large blotches of dead, gray hemlock trunks dot the Smokies and surrounding hillsides, showing the destructive power of an insect only slightly larger than the period on this page. In the upper mid-west, the Asian longhorn beetle is killing hardwoods and causing great concern as it spreads ominously east and south. Out west, millions of spruce and pine have been killed by native bark beetles that normally would be kept in check by cold winters, but which now persist due to warming, allowing their populations to build up to unprecedented sizes.

To sum up, I predict that global climate change will generally exert more deleterious effects than beneficial ones. This is yet another motive to try and reduce the impacts of global climate change. Although less brilliant fall foliage displays may not rank high on the list of concerns about global change, those muted colors could be the canary in the mine shaft telling us that these shifts could be markers for more subtle, and potentially more consequential changes in our world. A tree stressed is a symptom that something larger is wrong with our world. Our civilizations depend on healthy, functioning ecosystems for services such as clean water, erosion control, and clean air, not to mention food, fiber and shelter. If you don't think that's true, just look at what happened to the Mayan civilization in central America, or the xx civilization that built Ankgor Wat in Cambodia. Those peoples destroyed the ecosystems around them and now, where are they?

So, let's you and I work together to try and reverse global climate change, not just for the sake of fall color, but for the future of our planet.

Дякую, що прочитали. Here's a short list of relevant literature should you want to read further about these subjects:

DeLucia, E.H., C.L. Casteel, P.D. Nabity and B.F. O'Neill. 2008. Insects take a bigger bite out of plants in a warmer, higher carbon dioxide world. Proceedings of the National Academy of Sciences 105:1781-1782.
[Although this report focuses on soybeans (think of them as just shorter trees!) it does show how warming can alter plant-insect interactions]

Iverson, L. Atlas of tree migrations.
[This map is also available on the web at: www.nrs.fs.fed.us/atlas . This is the most detailed report of how global warming could cause trees to migrate to new habitats.]

McMullen, C.P. and J. Jabbour. 2009. Climate Change Science Compendium 2009. United Nations Environmental Programme, Nairobi, EarthPrint.
[This report is available on the web for free download at: http://www.unep.org/compendium2009/. I highly recommend reading it!]

Beckage, B., B. Osborne, D. Gavin, C. Pucko, T. Siccama and T. Perkins. 2008. A rapid upward shift of a forest ecotone during 40 years of warming in the Green Mountains of Vermont. Proceedings of the National Academy of Sciences 105:4197-4202.
[This is an important paper. It shows how far upslope hardwood trees have migrated in just the past 40 years due to global warming, and more importantly, portends what may yet happen in the southern Appalachians, where warming has not yet been detected.]

Schaberg,P. A. van den Berg, P. Murakami, J. Shane and J. Donnelly. 2003. Factors influencing red expression in autumn foliage of sugar maple trees. Tree Physiology 23:325-333.
[This is the paper that shows that sugar maple trees with less nitrogen have more red coloration.]


Latest Updates

Greenhouse gases: Causes, sources and environmental effects

By Tiffany Means, Marc Lallanilla

Greenhouse gases are atmospheric gases that absorb infrared radiation and trap heat in the atmosphere. Increases in emissions of these gases are leading to climate change and global warming.

Greenland is careening toward a critical tipping point for ice loss

The Greenland Ice Sheet is one of the largest ice sheets in the world. But it might not be for much longer, if Earth continues to warm.


Дякую!

We live enshrouded by an atmospheric greenhouse of gases and water vapor that has maintained life-supporting conditions for hundreds of millions of years CO2 is part of that mix. But over the past three million years our greenhouse system has been highly unstable. The record of CO2 trapped in polar ice reveals that over the last 800,000 years, during dramatic swings between ice ages and warm periods, CO2 has oscillated between 180 and 280 ppm. In the last rapid warm-up from the most recent glacial period, CO2 jumped to 260 ppm, and then oscillated around 275 ppm. Since then, for about 9,000 years, our climate has been relatively stable. Agriculture, civilizations and states emerged, and global population grew from several million at the end of the last Ice Age to 1.2 billion in 1850.

Since 1850, industrial emissions have driven atmospheric CO2 levels from about 280 to 410. Human populations are now surging toward eight billion. A doubling of CO2 from preindustrial levels, which is projected by 2075 &mdash due to the combination of industrial emissions and huge volumes of ancient greenhouse gases rising from melting permafrost &ndash will put the earth at CO2 levels not seen for 35 million years, the last time that Antarctica was ice-free. A quadrupling of CO2 would put us into the extreme hothouse conditions of the Jurassic era.

Because CO2 traps heat, our industrial emissions of greenhouse gases have launched a sudden and rapid shift in global temperature and climate. For over a century we have unconsciously been playing with the delicate controls of our planet&rsquos unstable climate system. We did not understand what we were doing until recently, but we do now.

Fortunately carbon in the atmosphere isn&rsquot the only thing that can grow exponentially. Technological rates of change provide a ray of hope. Fossil-fueled economies emerged in a geological instant&mdashthe past two hundred years&mdashbut over the last decade, renewable energy systems have developed even more explosively. With strong governmental action supported by a broad popular consensus, we might yet find a way through.

We need to act just as &ldquoexponentially&rdquo to reset these global controls and to accelerate through a new global energy transition.

The means are at hand. Solar and wind renewable technologies are surging in the market place. Driven by technological advances and economies of scale, renewable energy is already a prudent financial investment. Coal power generation persists thanks to national subsidies across the United States, investment in coal is stalled and collapsing. Widespread gas leaks undermine the possible benefits of natural gas as a &ldquotransition fuel.&rdquo Indeed, power generation by natural gas may be at what some analysts see as a tipping point toward unprofitability.

Over just the last decade alternative energy markets have moved well into the exponential transition phase. The current transition to renewable energy systems creates massive employment opportunities just as past energy transitions have over the last two centuries. As in the past, and as described by researcher Carlota Perez, this transition faces a profound political struggle with entrenched, fossil fuel interests.

We cannot promise a panacea. There is no hope that we can suddenly and magically return to our era&rsquos old norms of climate and atmosphere. The effects of residual enhanced CO2 will take centuries to work out under the best of scenarios. But our planet&rsquos relationship to carbon dioxide has changed drastically before it can change again. There is hope that we can avert a fundamental civilizational crisis&mdashbut only if we take immediate and &ldquoexponential&rdquo action.

Historians’ perspectives on how the past informs the present

John Brooke, Michael Bevis and Steve Rissing teach History, Geophysics and Biology at The Ohio State University, where they team-teach a general education course on climate change.

Correction, Sept. 23, 2019

The original chart that accompanied this story misstated the multiplier for the Gross Domestic Product line. The chart shows GDP in $10 billions, not $100 millions.


Перегляньте відео: Енергетичні лайфхаки, які допоможуть запобігти зміні клімату, Інститут просвіти (Листопад 2022).