Биологические последствия глобального потепления: сигнал уже очевиден?

Ожидается, что увеличение концентрации парниковых газов окажет значительное воздействие на мировой климат во временном масштабе от десятилетий до столетий. В настоящее время накапливаются данные долгосрочных мониторинговых исследований, которые позволяют предположить, что климат последних нескольких десятилетий является аномальным по сравнению с изменениями климата в прошлом и что недавние климатические и атмосферные тенденции уже влияют на физиологию, распространение и фенологию видов.

Ключевые слова

Изменение климата
Повышенный уровень CO2
Глобальное потепление
Фенология
Распространение видов
Диапазон сдвигов

Перспектива того, что увеличение атмосферных концентраций парниковых газов будет иметь измеримые последствия для климата Земли в течение следующих нескольких десятилетий, привлекла обширные исследовательские усилия. Климатологи столкнулись с двумя основными проблемами. Первая заключалась в том, чтобы отличить сигнал антропогенного изменения климата от шума межгодовой и десятилетней естественной изменчивости. Во-вторых, прогнозирование вероятных климатических сценариев на будущее. Климатический мониторинг за прошедшее столетие и долгосрочные реконструкции климата за последнее тысячелетие свидетельствуют о том, что земля действительно прогревается (рис. 1).

Манн М.Э.
и другие.

Северное полушарие в прошлом тысячелетии: выводы, неопределенности и ограничения.
Геофиз. Рез. лат. 1998; 26 : 759-762

. Более того, недавние закономерности потепления и изменения количества осадков в целом согласуются с закономерностями, предсказанными моделями глобальной циркуляции (вставка 1).

Манн М.Э.
и другие.

Северное полушарие в прошлом тысячелетии: выводы, неопределенности и ограничения.
Геофиз. Рез. лат. 1998 год; 26: 759-762
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК)
Хоутон Дж.Т. Изменение климата 1995: Наука об изменении климата. Издательство Кембриджского университета, 1 995

Воан Д.Г.
Дрейк C.S.M.
и другие.

Статья в тему: Как уголь способствует глобальному потеплению 2017

Недавнее потепление атмосферы и отступление шельфовых ледников на Антарктическом полуострове.
Природа. 1996; 379 : 328-331

Диас Х.Ф.
Грэм Н.Э.

Недавние изменения высоты замерзания в тропиках и роль температуры поверхности моря.
Природа. 1996; 383 : 152-155

Истерлинг Д.
и другие.

Тенденции максимальной и минимальной температуры на земном шаре.
Природа. 1997; 277 : 364-367

Карл Т.Р.
Рыцарь Р.В.

Вековые тренды количества, частоты и интенсивности осадков в США.
Бык. Являюсь. метеорол. соц. 1998; 79 : 231-241

Бенистон М.

Изменения глубины и продолжительности снежного покрова в швейцарских Альпах за последние 50 лет: связи с изменениями крупномасштабных климатических воздействий.

Клим. Изменять. 1997; 36 : 281-300

. Физические особенности земной поверхности, такие как морской лед и ледники, также предсказуемым образом реагируют на тенденции к потеплению (вставка 2).

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК)
Хоутон Дж.Т. Изменение климата 1995: Наука об изменении климата. Издательство Кембриджского университета, 1 995

Эпштейн П.Р.
и другие.

Биологические и физические признаки изменения климата: в центре внимания болезни, переносимые комарами.
Бык. Являюсь. метеорол. соц. 1998; 79 : 409-417

Уилкинсон С.
и другие.

Экологические и социально-экономические последствия гибели кораллов в Индийском океане в 1998 г.: влияние ЭНЮК и предупреждение о будущих изменениях?

Амбио. 1999; 28 : 188-196

Масланик Ю.А.
и другие.

Недавнее уменьшение арктического летнего ледяного покрова и связи с аномалиями атмосферной циркуляции.
Геофиз. Рез. лат. 1996; 23 : 1677-1680

Хэберли В.
Бенистон М.

Статья в тему: 36что вызывает глобальное потепление

Изменение климата и его воздействие на ледники и вечную мерзлоту в Альпах.
Амбио. 1998; 27 : 258-265

Температура воздуха

Сценарии

Климатические модели предсказывают, что к 2100 году среднегодовая глобальная приземная температура повысится на 1–3,5 °C, при этом потепление будет более выраженным в более высоких широтах. Относительно большее повышение ожидается зимой, чем летом, и в ночное время по сравнению с дневными температурами.

Тенденции

Средняя глобальная приземная температура увеличилась на 0,6 °C с конца XIX века и на 0,2–0,3 °C за последние 40 лет. Недавнее потепление было наибольшим на континентах между 40° и 70° северной широты (

Реконструкции температуры в северном полушарии с 1000 года нашей эры до наших дней, основанные на комбинации годичных колец деревьев и ледяных кернов, показывают, что 20-й век был аномально теплым, причем 1990-е годы были самым теплым десятилетием, а 1998 год — самым теплым годом в этом тысячелетии.

Манн М.Э.
и другие.

Северное полушарие в прошлом тысячелетии: выводы, неопределенности и ограничения.
Геофиз. Рез. лат. 1998 год; 26: 759-762
Антарктический полуостров прогрелся примерно на 2,5°C в период с 1945 по 1990 г.

Воан Д.Г.
Дрейк C.S.M.
и другие.

Статья в тему: Сколько ученых не

Изотерма 0 ° C в тропических широтах (15 ° с.ш.–15 ° ю.ш.) была поднята вверх примерно на 110 м в 1970-х и 1980-х годах.

Диас Х.Ф.
Грэм Н.Э.

Недавние изменения высоты замерзания в тропиках и роль температуры поверхности моря.
Природа. 1996; 383 : 152-155

Повышение минимальной температуры произошло на 50% быстрее, чем повышение максимальной температуры во многих регионах, что привело к уменьшению суточной амплитуды температур.

Истерлинг Д.
и другие.

Тенденции максимальной и минимальной температуры на земном шаре.
Природа. 1997; 277 : 364-367

Осадки

Сценарий

Все климатические модели предсказывают увеличение среднего глобального количества осадков, но некоторые регионы могут стать более засушливыми.

Тенденции

В этом столетии наблюдалась небольшая положительная (1%) глобальная тенденция количества осадков над сушей. Количество осадков увеличилось над сушей в высоких широтах северного полушария, но уменьшилось с 1960-х годов над субтропиками и тропиками от Африки до Индонезии.

Количество осадков увеличилось примерно на 10% на территории США с 1910 года. За последние 80 лет в США также увеличилось количество сильных и экстремальных ежедневных осадков (примерно одно дополнительное экстремальное выпадение осадков каждые два года).

Карл Т.Р.
Рыцарь Р.В.

Статья в тему: Сколько климатологов верят в глобальное потепление

Вековые тренды количества, частоты и интенсивности осадков в США.
Бык. Являюсь. метеорол. соц. 1998; 79 : 231-241

Продолжительность снежного сезона и количество снега в швейцарских Альпах существенно сократились с середины 1980-х гг.

Бенистон М.

Клим. Изменять. 1997; 36 : 281-300

Уровни моря

Глобальный уровень моря поднялся на 10–25 см за последние 100 лет, что соответствует нижней границе модельных прогнозов Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) (15–95 см) (

Потепление океана

Сообщалось о потеплении на разрезах в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, а также вблизи полюсов; потепление согласуется с наблюдаемым повышением уровня моря из-за теплового расширения.На некоторых глубинах максимальное потепление было эквивалентно 1°C за столетие.

Эпштейн П.Р.
и другие.

Повышение температуры воды и воздуха связано с увеличением частоты обесцвечивания кораллов за последние два десятилетия.

Уилкинсон С.
и другие.

Статья в тему: Как получить политику глобального потепления

Амбио. 1999; 28 : 188-196

Морской лед

Арктика: с 1990 г. наблюдается почти непрерывный летний ледовый покров ниже нормы, при этом сокращение ускорилось в период 1987–1994 гг. Протяженность ледяного покрова уменьшилась на 9% в 1990–1995 гг. по сравнению с 1979–1989 гг.

Масланик Ю.А.
и другие.

Антарктика: из девяти исследованных шельфовых ледников пять самых северных шельфов резко отступили между 1945 и 1995 годами (

Воан Д.Г.
Дрейк C.S.M.
и другие.

Ледники

Ледники в Европейских Альпах потеряли 30–40 % площади своей поверхности и примерно половину своего объема с середины 1800-х годов, а с 1980 г. они потеряли еще 10–20 % оставшегося объема. С конца 1980-х гг. вечная мерзлота указывает на ускорение в пять-десять раз. Таяние подземных льдов также заметно ускорилось с 1980–1990 гг. по сравнению с 1970–1980 гг.

Хэберли В.
Бенистон М.

Изменение климата и его воздействие на ледники и вечную мерзлоту в Альпах.
Амбио. 1998; 27 : 258-265

Задача экологов, физиологов и землеустроителей состоит в том, чтобы предсказать последствия антропогенных изменений климата и атмосферы для видов и сообществ. Эти прогнозы можно в общих чертах разделить на четыре категории (рис. 2):

Статья в тему: Кому выгоден закон о глобальном потеплении

(1) Влияние на физиологию: изменения содержания CO в атмосфере.₂ концентрация, температура или осадки будут непосредственно влиять на скорость метаболизма и развития у многих животных, а также на такие процессы, как фотосинтез, дыхание, рост и состав тканей у растений.

(2) Влияние на распределения: изменение среднегодовой температуры на 3°С соответствует смещению изотерм примерно на 300–400 км по широте (в умеренном поясе) или на 500 м по высоте. Следовательно, ожидается, что виды будут перемещаться вверх по высоте или к полюсам по широте в ответ на изменение климатических зон.

(3) Влияние на фенологию: события жизненного цикла, вызванные сигналами окружающей среды, такими как градусо-дни, могут быть изменены, что приведет к разъединению фенологических отношений между видами.

(4) Адаптация: виды с коротким периодом генерации и быстрыми темпами роста популяции могут подвергаться микроэволюционным изменениям. на месте.

Изменения в физиологии, фенологии и распространении отдельных видов неизбежно изменят конкурентные и другие взаимодействия между видами с последующими обратными связями с локальной численностью и географическими ареалами (рис. 2). Кажется вероятным, что по крайней мере некоторые виды вымрут либо в результате физиологического стресса, либо в результате взаимодействия с другими видами. Важный вопрос не в том, произойдут ли такие изменения, а в том, как скоро.

Недавний анализ наборов долгосрочных данных показывает, что некоторые виды уже реагируют на аномальные атмосферу и климат 20-го века. Рассмотренные здесь примеры не являются исчерпывающим набором, но были выбраны для представления разнообразия видов и местообитаний, в которых тенденции становятся очевидными. Хотя есть некоторые свидетельства того, что адаптация на месте происходит в некоторых организмах

Родригес-Трельес Ф.
Родригес М.А.

Статья в тему: Насколько глобальное потепление повлияет на Северную Каролину

Быстрая микроэволюция и потеря хромосомного разнообразия у дрозофила в ответ на потепление климата.

Эвол. Экол. 1998; 12 : 829-838

Я сосредоточился на исследованиях, показывающих изменения в физиологии и росте растений, а также изменения в распределении видов и фенологии. Некоторые примеры более убедительны, чем другие, из-за количества данных, силы тенденции или потому, что альтернативные объяснения просто менее правдоподобны. Тем не менее, есть некоторые неизбежные оговорки в интерпретации этих исследований. Во-первых, природа научных публикаций такова, что положительные тенденции будут представлены и опубликованы с большей вероятностью, чем отрицательные или неубедительные. Во-вторых, ни одно из исследований не представляет собой контролируемый эксперимент, и, таким образом, различные возможные причины тенденций смешиваются. Наконец, конкретные временные интервалы, выбранные для анализа данных, могут заметно повлиять на кажущуюся силу тренда. Эти предостережения означают, что ни одно отдельное исследование не может быть истолковано как однозначное свидетельство изменений, вызванных деятельностью человека. Наоборот, это растущее число примеров, показывающих тенденции, согласующиеся с априори предсказания, которые начинают становиться убедительными.

Изменения в физиологии растений, продуктивности и росте

Фотосинтез и, следовательно, рост и продуктивность растений напрямую зависят как от температуры, так и от атмосферного CO.₂ концентрация. Накопляются данные о том, что рост растений в естественных экосистемах отреагировал на недавние тенденции потепления и атмосферные изменения, хотя трудно разделить относительный вклад этих двух факторов.

Статья в тему: 36что вызывает глобальное потепление

Концентрация атмосферного CO₂ увеличивается с середины 1800-х годов до наших дней (рис. 3)

Килинг К.Д.
и другие.

Межгодовые экстремальные значения скорости роста содержания углекислого газа в атмосфере с 1980 г.
Природа. 1995; 375 : 666-670

. СО₂ концентрация увеличивается зимой и снижается летом, в основном в ответ на сезонный рост наземной растительности. С начала 1960-х амплитуда этого колебания увеличилась на 20% на Гавайях и на 40% в Арктике.

Килинг К.Д.
и другие.

Повышенная активность северной растительности по атмосферному CO.₂ измерения.
Природа. 1996; 382 : 146-149

. Повышения сопровождаются фазовыми сдвигами примерно на семь дней во время убывающей части цикла. Увеличение ассимиляции CO₂ наземными растениями является вероятным объяснением этой тенденции; эта идея подтверждается спутниковыми данными, показывающими усиление роста растений и удлинение активного вегетационного периода (1981–1991 гг.) В Северном полушарии.

Минени Р.Б.
и другие.

голоса

Рейтинг статьи