13 способов, которыми бионаука помогает бороться с изменением климата

Биологи уже давно находятся в авангарде попыток понять, как изменение климата может повлиять на жизнь на Земле. Но по мере того, как выбросы парниковых газов продолжают расти, биоученые вместе с коллегами в других областях сейчас разрабатывают способы ограничить ущерб от изменения климата, используя живые системы для сокращения выбросов, удаления парниковых газов из атмосферы и помощи сельскохозяйственным культурам, животным. , экосистемы и люди адаптируются к глобальному потеплению.

Подсчитано, что только биотехнологический сектор может способствовать удалению из атмосферы трех гигатонн углекислого газа в год к 2030 году[1] — это примерно половина общих годовых выбросов США. Улучшение управления водно-болотными угодьями, торфяниками и лесами может ежегодно удерживать еще больше углерода[2]. А данные биологических исследований уже помогают нам подготовиться к жизни в более теплом мире[3].

От сохранения до CRISPR — вот более десятка способов, которыми биология помогает бороться с изменением климата.

1 БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОМАТЕРИАЛЫ

Биологи разрабатывают более экологичные способы удовлетворения энергетических потребностей планеты, заменяя нефтехимические продукты и материалы с высоким уровнем выбросов, такие как бетон, биотопливом нового поколения и материалами на биологической основе. Исследования в области наук о жизни будут иметь ключевое значение для разработки биопродуктов с минимальным воздействием на воду, углерод и землю.

Примеры включают строительные материалы, выращенные из грибов, маслоподобное биотопливо, производимое из водорослей, и новые биоальтернативы пластмассам и химическим веществам, полученным из нефти.

2 СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО и ПРОДОВОЛЬСТВИЕ

На глобальное производство продуктов питания приходится четверть всех глобальных выбросов парниковых газов, и биологи помогают фермерам выращивать более продуктивные, экологически чистые сельскохозяйственные культуры и скот.Поскольку изменение климата угрожает глобальным поставкам продовольствия, биологи также работают над повышением продовольственной безопасности, повышением питательной ценности рациона и сокращением порчи пищевых продуктов и отходов.

Новые сорта риса могут резко сократить количество метана, производимого рисовыми полями в мире; так называемое «клеточное сельское хозяйство» направлено на замену сельскохозяйственных животных мясом и другими продуктами животного происхождения, выращенными с использованием технологии культивирования тканей и биореакторов; а новая, основанная на биологических науках практика «углеродного земледелия» помогает фермам поглощать больше парниковых газов, чем они производят.

3 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

На протяжении десятилетий экологи следили за воздействием изменения климата на мир природы, чтобы понять и предсказать будущие последствия для дикой природы, экосистем и здоровья человека. Это исследование лежит в основе усилий по защите экосистем, поддерживающих нас, и дает информацию о лучших способах управления естественными поглотителями углерода.

Исследования австралийских ученых показали, как поддержание здоровья популяции акул может помочь морским экосистемам накапливать огромное количество углерода; Биолог недавно исследовал, как экологи из Гавайского института морской биологии разработали простой способ помочь восстановить кораллы, погибшие в результате изменения климата, быстрее, чем это было бы естественно; а ученые из Бирмингемского института лесных исследований (BIFor) даже создали гигантскую установку, которая может омывать участок леса в концентрациях C0₂, ожидаемых на Земле в 2050 году, чтобы выяснить, как лесные экосистемы справятся с изменяющейся атмосферой нашей планеты.

4 МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ и ГЕННОЕ РЕДАКТИРОВАНИЕ

Достижения в нашем понимании химии жизни и применение технологий редактирования генов, таких как CRISPR, позволяют ученым выращивать организмы, адаптированные к изменяющемуся климату или с характеристиками, которые могут помочь нам бороться с изменением климата.

Биологи изучают, как создать деревья с «турбо-заряженным» фотосинтезом и растения с очень большими и быстрорастущими корнями — и то, и другое с целью помочь растениям удерживать больше углерода быстрее. Поскольку многие регионы мира становятся более засушливыми, биологи используют редактирование генов для создания засухоустойчивых культур.

5 СИНТЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ

Относительно новая наука, синтетическая биология, создает новые биологические системы из специфического расположения генов и других компонентов, обнаруженных в клетках разных царств жизни. Эти новые системы могут помочь бороться с изменением климата разными способами: от микробов, которые могут удалять загрязнения из окружающей среды или производить продукты животного и растительного происхождения, до модернизированных растений с искусственными клеточными органеллами, помогающими им поглощать углерод.

6 СОХРАНЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ

Защитники природы во всем мире неустанно работают над восстановлением и стабилизацией популяций, находящихся под угрозой исчезновения из-за потери среды обитания или пострадавших от изменения климата, а защита или восстановление естественной среды обитания также может помочь улавливать огромное количество углерода. Исследования в рамках природоохранных проектов помогают принимать обоснованные решения о наилучшем местоположении территорий, которые необходимо защитить от деятельности человека, — от заброшенных сельскохозяйственных угодий до обширных морских природных заповедников.

Специалисты по охране окружающей среды во всем мире помогают защищать и расширять подводные хранилища углерода, такие как мангровые заросли, леса из водорослей и пастбища с водорослями.

7 ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА И ЗДОРОВЬЕ

Исследования многих различных дисциплин биологии помогают нам подготовиться к влиянию изменения климата на здоровье и благополучие человека. Дело не только в том, что становится жарче — хотя это будет проблемой — изменение климата расширяет регионы, где насекомые распространяют такие болезни, как малярия и лихорадка денге. Исследователи также считают, что сочетание изменения климата и ухудшения состояния окружающей среды увеличивает риск пандемий и окажет косвенное воздействие на благополучие людей в целом.

8 ПРИРОДНЫХ РЕШЕНИЙ

Биологи находятся в центре новых стратегий управления природными ресурсами, которые помогут улавливать углерод, улучшать биоразнообразие и уменьшать воздействие изменения климата.

В рамках недавнего мероприятия RSB, посвященного чрезвычайной климатической ситуации, почвовед профессор Пит Смит объяснил, какое огромное положительное влияние изменения в землепользовании могут оказать на наш мир в следующем столетии. Британское экологическое общество недавно опубликовало крупный отчет о природных решениях для Великобритании; и Kew Gardens недавно изложили свои планы по сосредоточению внимания на природных решениях проблемы изменения климата.

9 ПРИРОДНЫЙ КАПИТАЛ

Ученые-биологи, работая совместно с экономистами, работают над тем, чтобы элементы природной среды, обеспечивающие людей товарами и услугами, ценились правительствами и предприятиями как активы, заслуживающие защиты.

Инициатива природного капитала, партнерство между RSB, Центром экологии и гидрологии Великобритании и Институтом Джеймса Хаттона, недавно провела мероприятие для обсуждения Dasgupta Review, крупного отчета по экономике биоразнообразия.

10 БИОГЕОИНЖЕНЕРИЯ

На протяжении многих лет крупнейшим в мире источникам парниковых газов не удавалось достичь целей, поставленных на международных саммитах по изменению климата, таких как COP26. Некоторые ученые считают, что могут потребоваться более спекулятивные технологические решения для снижения уровня углекислого газа или охлаждения Земли в больших масштабах. Биологи в сотрудничестве с учеными в других областях, включая инженеров и геологов, изучают способы изменения крупномасштабных природных систем, чтобы предотвратить или обратить вспять наихудшие последствия потепления климата.

С конца 1980-х годов биологи обсуждают возможность «озеленения океанов» — удобрения обширных морских пространств Земли железом для стимулирования цветения фотосинтезирующих водорослей. Это могло бы удалить огромное количество углекислого газа из моря и атмосферы, но последствия для окружающей среды трудно предсказать.

11 ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Биологи все чаще выходят из лабораторий на публичные платформы, чтобы объяснить влияние изменения климата на мир природы и обсудить с людьми, как лучше всего решить эту проблему. RSB и его организации-члены проводят различные мероприятия и инициативы, чтобы пробудить интерес к науке о жизни и повысить осведомленность об экологических проблемах, таких как изменение климата.

Недавно RSB удостоил сэра Дэвида Аттенборо награды за достижения в жизни за его выдающуюся работу по повышению авторитета биологии и угроз, с которыми сталкивается мир природы.

12 ПОЛИТИКА И ЗАЩИТА

RSB и другие научные организации содействуют дискуссиям об изменении климата между исследовательским сообществом, промышленностью и политиками и отвечают на консультации правительства от имени сектора наук о жизни. Научные организации, институты биологических наук и отдельные ученые являются ключевыми участниками кампаний, направленных на то, чтобы чрезвычайная ситуация, связанная с изменением климата, всегда была в повестке дня бизнеса, общественности и правительства.

RSB недавно направило письма премьер-министру о чрезвычайной климатической ситуации в преддверии COP26 и в министерство финансов в преддверии бюджета на 2021 год, подчеркнув важность климатических решений, которые не ставят под угрозу биоразнообразие. Для получения дополнительной информации о работе, которую RSB проводит в области изменения климата, посетите специальную веб-страницу Общества, посвященную окружающей среде, и библиотеку ресурсов по вопросам политики.

13 ОБУЧЕНИЕ

Преподавание и изучение биологии помогает вдохновить следующее поколение на заботу, мышление, инновации и совместную работу, чтобы защитить и улучшить мир, в котором мы живем. Учителя биологии рассказывают молодежи о важности и безотлагательности чрезвычайной климатической ситуации и, что, возможно, наиболее важно, поощрять и вдохновлять следующее поколение биологов, борющихся с изменением климата.

RSB стремится поддерживать учителей и изучение биологии.В этом месяце RSB запускает новую крупную структуру для учебной программы по биологии 5-19 лет, которая включает в себя важные области, связанные с угрозами для окружающей среды и здоровья.

1) Отчет о биотехнологических решениях BIO для изменения климата за 2020 год.
2) Гриском, Б.В. и другие. Природные климатические решения. Труды Национальной академии наук 114(44), 11645-11650 (2017).
3) Адаптация к изменению климата: люди и биология. Emerg Top Life Sci 3(2), 107–113 (2019).

Том Айрлэнд MRSB является редактором Биолог, журнал Королевского общества биологии.