В продолжение пяти лет непрерывно проводились исследования влияния ультрафиолетового излучения на соевые культуры. Эксперименты проводились в полевых условиях. Цель эксперимента состояла в том, чтобы определить, как изменится рост и развитие (а главное, урожайность) этой культуры при увеличении ультрафиолетового излучения, которое должно иметь место при уменьшении количества озона в земной атмосфере. Соевые культуры играют важную роль в пищевом рационе во всем мире. В мире выращивается более 50 видов соевых культур. Если урожайность всех их будет уменьшена, то это может очень существенно отрицательно сказаться на производстве данного продукта. При составлении и анализе подобных прогнозов изменения урожайности сельскохозяйственных культур надо иметь в виду одно очень важное обстоятельство. В наше время в каком-либо регионе Земли урожайность меньше, а в другом больше. Хотя от неурожаев могут страдать целые страны (как это было с Эфиопией), но все же у жителей остальных стран имеется возможность выделить часть продуктов для попавшей в беду страны. В случае уменьшения количества озона эта беда постигнет всех нас, и оказать нам помощь будет некому.
Вернемся к опытам с соевыми культурами. Они показали, что урожайность соевых культур может уменьшиться на 1/4 в том случае, если количество озона уменьшится настолько же, то есть на 25 %. Раньше мы чаще говорили о 5 % уменьшения количества озона. Но и 25 % его уменьшения не представляются нереальными в будущем, тем более что в Антарктиде уже зарегистрировано 40 % его уменьшения.
Цель экспериментов, подобных описанным выше, состоит не только в том, чтобы обосновать необходимость сохранения озонного слоя и сворачивания технологий, в результате которых в атмосферу Земли выбрасываются разрушающие его химические вещества, но и в том, чтобы искать пути устранения нависшей опасности. В частности, в случае соевых культур надо уже сейчас выводить путем ее селективного отбора такие сорта этой культуры, которые обладают минимальной чувствительностью к изменению ультрафиолетового излучения. Специалисты считают, что это возможно, поскольку среди десятков соевых культур не все они выявляют высокую чувствительность к изменению облучающего их ультрафиолетового излучения. Но опять же надо иметь в виду, что если сильно уменьшится количество озона, то произойдут изменения не только в ультрафиолетовом излучении. При этом на Земле изменится практически все — от погоды и климата до уровня морей и океанов. Растениям придется обходиться без достаточного количества минеральных веществ, испытывать на себе сильные бури и все то, что принесло нам уменьшение озона. В этих трудных для растений (и не только для них) условиях их чувствительность к изменению ультрафиолетового излучения должна значительно увеличиться. А это уже завершит трагедию.
В настоящее время ведутся интенсивные исследования тех путей, которыми ультрафиолетовое излучение действует разрушающе (повреждающе) на растения. Как и в случае животных (в том числе и человека), под действием ультрафиолетового излучения диапазона В происходит деструкция ДНК, а также других структур (в частности, хлоропласта), которые участвуют в процессах фотосинтеза. Увеличение ультрафиолетового излучения, которое происходит при уменьшении озона, подействует и на растения, которые растут в воде (морях и океанах). Их называют акватическими. При усилении ультрафиолетового излучения акватические растения угнетаются. Большинство дрейфующих под водой растений (их называют фитопланктоном от слов «фито» — трава, «планктон» — блуждание) основную часть своей жизни погружены в воду очень неглубоко, то есть находятся практически вблизи водной поверхности. Это так называемая эпхотическая зона. По этой причине они эффективно облучаются ультрафиолетовым излучением, которое малым слоем воды поглощается только незначительно. Если же ультрафиолетовое излучение будет усиливаться, то продуктивность фитопланктона будет уменьшаться. К чему это приведет — ясно, поскольку эти растения являются кормом для многих рыб. Рыбы же поставляют 18 % животного протеина, потребляемого во всем мире.
Воздействие усиления ультрафиолетового излучения на рыб будет осуществляться не только через планктон. Личинки многих рыб, находящиеся в эпхотической зоне, будут подвергаться прямому воздействию ультрафиолета. Проводились следующие эксперименты. Изучалось воздействие усиленного на 1/5 ультрафиолетового излучения на анчоусы. Облучение таким усиленным излучением каждый раз продолжалось в течение двух недель. В результате во всем 10-метровом верхнем слое воды все личинки погибли. Эксперименты проводились в апреле и августе. Были получены оценки, согласно которым при 10 %-ном уменьшении озона число ненормальных личинок (у которых произошли повреждения усиленным ультрафиолетовым излучением диапазона В) увеличится на 18 %.
По мере изменения внешних условий животные и растения (и, конечно, человек) меняют свое поведение и даже структуру так, чтобы наиболее полно приспособиться к новым условиям. Это и есть адаптация, без которой невозможно развитие и сама жизнь в меняющихся условиях. Поэтому можно не сомневаться, что при изменившихся условиях — усилении ультрафиолетового излучения за счет уменьшения озона — растения и животные будут сами искать выход из сложного положения, то есть будут стремиться адаптироваться к новым условиям. При этом важно одно, а именно, чтобы эти изменения в условиях не были столь большими, приспособиться к которым растения и животные в силу своего строения и организации не смогут. Так вот, не без оснований можно предположить, что рыбы (и личинки) погрузятся глубже в воду, с тем чтобы находящийся над ними слой воды смог поглотить излишек энергии ультрафиолетового излучения. Но при этом перед ними встанут новые проблемы. Некоторые из них такие. Во-первых, чем глубже, тем труднее плавать и выживать, это требует больших энергетических затрат. Во-вторых, в новых, более глубинных условиях, рыбы вынуждены будут менять и свое строение, свою конституцию. Если бы этого не произошло, то при более сильном погружении рыб на продолжительное время их рост замедлился бы, поскольку на большую глубину проникает меньшая интенсивность ФАР, от которой зависит рост. Было оценено, что если за счет большего погружения в воду рыбы добьются 10 %-го уменьшения облучения ультрафиолетового излучением, то на 2,5–5 % уменьшится и их облучение ФАР, что для них нежелательно, поскольку от ФАР зависит их рост. Конечно, все составляющие части биосферы очень тесно взаимосвязаны. Поэтому нельзя говорить о каких-то изменениях в одной ее части и не учитывать соответствующих изменений в других ее частях. Если количество озона уменьшится, а этого не избежать, то это вызовет одновременно разные изменения во всей биосфере, и не только в ней. Изменятся условия в атмосфере и гидросфере. Сможет ли после этих изменений установиться равновесие, при котором все процессы будут согласованы между собой? Конечно, если говорить о наступлении такого равновесия в принципе, то оно не вызывает сомнений. Важно другое — насколько равновесие в новых условиях наступит быстро, и что еще более важно — в какой мере современная биосфера сохранит свое современное лицо. Если произойдут такие сильные изменения, что равновесие наступит через очень длительное время и при этом на Земле будет совсем иная биосфера (с человеком или даже без него), то наше отношение к этим изменениям должно быть однозначным.
Можно обсуждать отбор некоторых растений и животных, которые бы наиболее безболезненно перенесли грядущие изменения, обусловленные уменьшением озона. Но опять же нельзя забывать, что разнообразие особей нельзя беспредельно уменьшать без последствий. Уменьшение разнообразия может сделать популяцию более чувствительной к изменениям внешних условий, в частности к изменениям температуры воды, к различным болезням и т. д. Что касается водных растений и животных, то изменения в составе сообщества могут изменить содержание протеина или общую величину продукта начальных звеньев пищевой цепочки.
ОЗОН, БУДУЩЕЕ ПОТЕПЛЕНИЕ КЛИМАТАИ УРОВЕНЬ МИРОВОГО ОКЕАНА
Совершенно очевидно, что если средняя температура Земли увеличится, то изменятся процессы не только в атмосфере. Во-первых, нагретая вода расширяется. Значит, вода Мирового океана при этом увеличится в объеме. Поэтому уровень Мирового океана должен будет расти. Но это не самое страшное, поскольку расширение воды при нагревании не так уж и велико. Страшнее то, что при потеплении климата начнут таять льды и ледники. А их на Земле много, как по объему, так и по площади занимаемой ими земной поверхности. Так, почти 10 миллионов км2 земной поверхности занимают льды Восточной Антарктиды. Объем этого льда огромен — примерно 26 миллионов км3. Если этот лед вдруг растопить, то поступившая от него вода поднимет средний уровень Мирового океана на 65 м. Здесь имеется в виду лед, покрывающий материк, за исключением периферии, то есть плавающих глыб прибрежного льда. Этот лед занимает общую площадь более 1,5 миллиона км2, а объем его достигает примерно 0,8 миллиона км3. В Западной Антарктиде, включая Антарктический полуостров, содержится значительно меньше льда. Он занимает площадь на земной поверхности, равную примерно 2,5 миллиона км2, а его объем равен 3,4 миллиона км3. Вода из этого льда способна повысить уровень Мирового океана на 8,5 м. Почти такое же количество льда содержит Гренландия (по объему 3 миллиона км3). Гренландский лед, если его растопить, поднимет уровень Мирового океана еще на 7,6 м. Существенно меньше льда содержат ледяные шапки гор и горные ледники. Однако объем льда в них все равно внушительный: 120 тысяч км3. Таяние этого льда вызвало бы повышение уровня Мирового океана на 30–60 см (по оценкам разных исследователей).
Еще меньше льда в местах развития вечной мерзлоты, в морях. Если говорить об источниках воды, которая может поднять уровень Мирового океана, то нельзя пренебрегать и снежным покровом. Объем снега в северном полушарии (в феврале) достигает 2 тысяч км