Kas sargā mūsu dzīvības? /Par biotisko regulāciju un dzīvības saglabāšanas perspektīvām. 2.daļa/

Klimata stabilitāte ir salīdzināma ar bedrīti apaļajā virsotnē, kurā šurpu turpu svārstās mūsu planētas klimatiskie apstākļi

Turpinām publicēt Krievijas zinātnieku Viktora Gorškova un Anastasijas Makarjovas populārzinātniskos rakstus par biotiskās regulācijas jautājumiem. Iepriekšējā publikācijā mēs nonācām pie secinājuma, ka Zemes klimats un vidējā globālā temperatūra savā būtībā ir nestabili, ar tieksmi ieņemt dzīvībai nelabvēlīgus temperatūru stāvokļus. Dabiski rodas jautājums, – kas ir tas mehānisms, kas tomēr nodrošina klimata stabilitāti un dzīvības saglabāšanu uz mūsu planētas?

Tā ka nav tādu fizikālu mehānismu, tad jāsecina, ka dzīvībai pieņemama vidējā globālā temperatūra tiek uzturēta ar pašas dzīvības, proti, sauszemes un okeāna dabisko ekosistēmu palīdzību. To sauc par biotisko kontroli, jeb klimata biotisko regulāciju, ko veic visa mūsu planētas ekosistēma, saukta arī par biotu.

Izmantojot jau iepriekš piemēroto analoģiju ar bumbiņu kalna virsotnē, – biotiskā kontrole ir radījusi apaļajā virsotnē kaut ko līdzīgu mazai bedrītei, kurā guļ mūsu planēta.

Kā tas notiek?

Ja, piemēram,  Zemes temperatūra kaut kāda iemesla dēļ palielinās, biota pretojas siltumnīcas efekta neierobežotam pieaugumam, kas saistīts ar mitruma pārliecīgu iztvaikošanu. Tādējādi tālāka temperatūras pieaugšana tiek “nobremzēta”, un otrādi. Citiem vārdiem sakot, mūsu planētas biota ir tas mehānisms, kas “atpogā” vai pat “nomet kažoku”, samazinot siltumnīcas gāzu koncentrāciju atmosfērā, kad planētai kļūst pārlieku karsti, vai arī “uzvelk kažoku” (palielina siltumnīcas gāzu daudzumu), kad kļūst pārāk auksti.

Klimata biotiskās kontroles iespējas ir ārkārtīgi daudzveidīgas, un tikai pēdējos gados tās ir sāktas pētīt, tāpēc zinātniekiem vēl daudz darba priekšā. Tomēr pirmie soļi ir sperti, un varam nosaukt arī dažus biotiskās kontroles piemērus.

Fitoplanktons ir tikai mikroskopā saredzami sīki augi, kas lielā daudzumā satur hlorofilu, kas absorbē saules gaismu.

Ir zināms, saules stari krīt okeānā un okeāna ūdens masas zināmu daudzumu saules gaismas absorbē, jeb it kā uzsūc sevī. Tā rezultātā ūdens sasilst. To, cik daudz gaismas tiks absorbēts, nosaka hlorofila pigmentu daudzums fitoplanktona (mikroskopiski sīka, zaļa okeāna auga) šūnās.

Ja fitoplanktona okeāna virsmas tuvumā ir daudzm tad visa saules enerģija tiek absorbēta pie pašas virsmas, kā rezultātā okeāna ūdens virsmas temperatūra ir maksimāla.Tas nozīmē arī to, ka atmosfēras mitruma daudzums ir maksimāls, jo zinām, – jo siltāks ūdens, jo vairāk tas iztvaiko. Rezultātā siltumnīcas efekts palielinās, jo ūdens tvaika “kažoks” kļūst biezāks un vairāk siltuma tiek atstarots atpakaļ planētas virsmai. Tādējādi planētas ekvatoriālajiem rajoniem, kur saules gaisma tiek saņemta visvairāk, draud pārkaršanas briesmas.

Tomēr izrādās, ka okeāna ekosistēmas ekvatoriālajos reģionos izveidotas tā, lai fotosintezējošo organismu tur būtu minimāls skaits. Šī apstākļa viena no izpausmēm ir ekvatoriālp okeāna ekosistēmu zemā produktivitāte. Šis fakts ilgu laiku tika uzskatīts (un nereti vēl aizvien tiek uzskatīts) par paradoksālu. Jo, patiešām, – vajadzētu taču gaidīt lielāku produktivitāti (dzīvības pārpilnību) saulainākās vietās, tāpat kā saulainā vasarā mēdz būt bagātāka raža. Tomēr, pateicoties šādai ekosistēmas uzbūvei un zemam fotosintezējošo organismu skaitam, saules gaisma izlaužas cauri okeāna virskārtai un nokļūst dziļākos slāņos. Okeāna virsma nepārkarst, un atmosfēras siltumnīcas efekts tiek noturēts optimālā līmenī.

Savukārt auksto reģionu ekosistēmas okeānā raksturīgas ar lielu produktivitāti, ar lielu fotosintezējošo organismu daudzumu, kas saules enerģiju absorbē pie pašas ūdens virsmas. Patiecoties tam, atmosfērā tiek ģenerēts maksimāli iespējamais siltumnīcas efekts un virsmas temperatūra tiek saglabāta dzīvībai piemērotā līmenī.

Kad šajā smalkajā, rūpīgi noregulētajā sistēmā iejaucas ārēji apstākļi, līdzsvars zūd. Viens no šādiem ārējiem apstākļiem ir cilvēku veiktā dabisko ekosistēmu sagraušana globālā līmenī.

Planētas vidē pastāvīgi eksistē dažādi apstākļi, kas iedarbojas uz klimatu, – saules aktivitātes izmaiņas, vielu filtrācija no planētas dzīlēm, globālās atmosfēras cirkulācijas svārstības uc. Visi šie procesi destabilizē klimatu, tas ir kā mūsu zīmējumā attēlotās bumbiņas haotiska grūstīšana no vienas puses uz otru. Biota pretojas, liekot bumbiņai atgriezties līdzsvarā. Savukārt cilvēka darbība līdzinās bedrītes malu norakšanai, un bedrīte kļūst seklāka un seklāka, tai pat laikā bumbiņas svārstības aizvien pastiprinās. Beigu beigās, kad bedrīte kļūs pavisam sekla, pienāks brīdis, kad bumbiņa vairs neatgriezīsies savā līdzsvara stāvoklī, bet strauji noripos pa vienu vai pa otru nogāzi lejup, pretī bēdīgam finālam. Citiem vārdiem sakot, Zemes klimats pat simts gadu laikā var neatgriezeniski mainīties un pāriet uz vienu no diviem dzīvībai nepiemērotajiem stāvokļiem – pilnīgam planētas apledojumam vai pilnīgai okeāna iztvaikošanai.

Pazīmes, ka tuvojamies šai liktenīgajai pārejai: klimatiskās fluktuācijas, jeb svārstības – ekstremālu temperatūru rekordi, plūdi, sausuma periodi, biežas viesuļvētras un tamlīdzīgi, patiesībā tas, kam visi esam liecinieki šodien. Visas šīs parādības liecina par klimatiskās stabilitātes samazināšanos. Optimismam nav pamata, jo dzīvība uz Zemes var pārstāt eksistēt jau ilgi pirms kritisko temperatūru sasniegšanas. Globālas temperatūras palielināšanās vai samazināšanās jau par 20 grādiem novedīs pie fotosintezējošo augu degradācijas, bet šie augi ir visu planētas barības ķēžu pamatu pamats. Ja barības ķēdes sagrūs, iestāsies beigas.

Prognozēt, tieši kādā virzienā mainīsies klimats, ir grūti. Cilvēku saimnieciskā darbība pastāvīgi palielina ogļskābās gāzes daudzumu atmosfērā (kurināmā sadedzināšana, augšņu erozija u.c.), tātad rada pārkaršanas briesmas. Ja turpinātu saglabāties lielas platības ar dabiskajām ekosistēmām, kas regulē klimatu, CO2 uzkrāšanās varētu klimatu arī neietekmēt, vai ietekmēt ne vairāk, kā planētas dzīvības procesi spējīgi izturēt. Biotas iespējas nav bezgalīgas, ir ārkārtīgi grūti cīnīties ar mūsu uzkrauto papildus slodzi, tai pietiek darba jau ar dabisko procesu neitralizēšanu (kaut vai par piemēru ņemsim milzīgos CO2 daudzumus, kas izdalās vulkānu izvirdumu laikā). Bet mēs darām visu iespējamo mūsu sarga, biotas iznīcināšanā, tātad, vēl vairāk pagrūžam bumbiņu tuvāk bedrītes malai. Un turklāt veltām ne mazumu pūļu un zinātnes resursu, lai pierādītu, ka tas viss ir nieks, ka globālā sasilšana ir izdomājums, ka daba pati ar visu tiks galā utt.

Mēs nonākam pie secinājuma, ka ķīla mūsu nākotnei ir pēc iespējas lielāku (planētas, globālos mērogos) platību saglabāšana ar dabiskām, cilvēka neskartām ekosistēmām. Tikai tādā gadījumā var cerēt, ka biota spēs tikt galā ar klimata regulēšanas funkciju un saglabās klimatu pietiekami stabilu, lai uz Zemes varētu dzīvot cilvēks un pārējās dzīvās būtnes.

Šajā sakarā parādās divi svarīgi jautājumi.

Pirmais. Vai gadījumā, ja pašreiz “civilizācijas” iesāktie procesi turpinās un dabiskās ekosistēmas tomēr tiek iznīcinātas, cilvēki nevar paši veikt klimata regulēšanu, pateicoties zinātnes un tehnikas straujajam progresam?

Otrais. Ja tomēr nevar, tad cik daudz neskartu, dabisku ekosistēmu mums jāsaglabā uz Zemes, lai garantētu stabilu, dzīvībai piemērotu klimatu mums pašiem un nākajaām paaudzēm?

Uz šiem jautājumiem pamēģināsim atbildēt nākošajās nodaļās.

Apskatot mūsu planētas nakts “seju” apmēram varam iedomāties, cik daudz neskartu ekosistēmu vēl ir palicis. Āfrikas ziemeļus un Austrālijas vidiem varam neņemt vērā, jo tie ir nedzīvi tuksneši. Tāpat Antarktīdas ekosistēmas ir pārāk nepietiekošas, lai piedalītos klimata regulēšanā. Atliek Sibīrija, Kanādas ziemeļi, Brazīlijas mūžameži un ekvatoriālās Āfrikas meži un savannas. Tas arī diemžēl viss.

/ TURPINĀJUMS SEKOS/