Темная сторона изобилия. Как мы изменили климат и что с этим делать дальше - Хоуп Джарен

Вопрос «Что такое круговорот жизни?» я задала множеству людей, и у каждого был свой ответ. Моя давняя подруга рассказала, что у нее в один день родилась внучка и умерла бабушка и на нее одновременно обрушилось одинаковое количество горя и радости. С тех пор она верит: жизнь невозможно потерять или обрести, только прожить и полюбить. Незнакомец в электричке вместо ответа напел по памяти песню из «Короля Льва», хит, который Элтон Джон в свое время написал меньше чем за час. Сама же я неизменно возвращаюсь мыслями к растениям: они потребляют энергию, пока растут, и отдают, если их сжечь.

Изучать биологию — все равно что исследовать картину Иеронима Босха: на расстоянии видишь только хаотичный набор деталей, а стоит подойти ближе, как это впечатление только усиливается. Оглушает даже не столько бесконечное разнообразие форм и текстур растительного и животного мира — дело скорее в немыслимой вариативности их путей роста, развития, способов противостояния сложным временам и врагам и особенностей воспроизведения в новых поколениях. У природы все как у Босха: чем дольше смотришь, тем больше видишь.

У всех форм жизни на планете Земля есть лишь одна общая черта: составляющие их ткани горят. Каждый живой организм — от одноклеточного микроба или яркой маргаритки до многотонного кита — может сжигать ткани растений (да, растения тоже успешно сжигают собственные ткани). Тело человека отлично справляется с этой задачей: мы получаем энергию от распада углеводов, белков и жиров, полученных из съеденных растений и животных (последние, в конце концов, тоже питаются растениями). Эта энергия поддерживает наши тела, позволяя им бегать, ходить, говорить, думать, дышать и делать что угодно еще.

А вот клетки растений — и только они! — способны на обратное. Чтобы жить, им необходимы два элемента: энергия и углерод. От солнца растения получают энергию — свет, а из воздуха — углерод в виде углекислого газа. Сжигая энергию для поддержания работы тела, мы выдыхаем углекислый газ. Вся история жизни на Земле — великолепный бал, который правит атмосфера, а танцы состоят из двух важных шагов: энергия и углекислый газ потребляются — энергия и углекислый раз вырабатываются.

Растение можно сжечь не только в желудке. Когда полено сгорает в камине, собранная им энергия солнца высвобождается в тепло, а углекислый газ выходит из дома по дымоходу. Когда мы сжигаем в двигателе машины ископаемое топливо, то есть останки давно погибших растений, энергия солнца, полученная ими миллионы лет назад, заставляет автомобиль двигаться, а углекислый газ, поглощенный когда-то из атмосферы, высвобождается снова.

Человечество активно добывает и сжигает горючие полезные ископаемые уже полвека. Это значит, что огромное количество углекислого газа, который иначе оставался бы погребенным в недрах Земли, оказывается в нашей атмосфере. С 1969 года мировое население пустило в оборот столько угля, что им можно заполнить могилу размером с Техас, а нефти — в три раза больше, чем вмещает озеро Пончартрейн. Эта энергия привела в движение бесчисленные машины, но одновременно с ней в воздух было выброшено больше 1,5 трлн т углекислого газа.

Рост содержания его в атмосфере легко измерить: на Гавайях есть метеорологическая станция, которая делает это каждый день. Не заметить стремление этой кривой вверх — это все равно что не заметить собственное имя, написанное на школьной доске. Среди моих знакомых ученых нет ни одного, кто не был бы в ужасе от изменений, произошедших за 50 лет. Но спокойствие власть имущих пугает наш стан еще больше.

У меня на работе часто говорят: «Полгода в лаборатории сэкономят тебе час в библиотеке».

Я изучаю биологию растений, поэтому живо интересуюсь текущим содержанием углекислого газа в воздухе и тем, как он влияет на жизнь в растительном мире. Не забывайте: зелень вокруг — не украшение, а еда, лекарства и дерево, три оплота человеческой цивилизации. Сжигание ископаемого топлива увеличивает доступный растениям объем углекислого газа, и есть все основания полагать, что это повлияет на сельское хозяйство, фармакологию и лесное хозяйство.

В 1999-м мы с командой разработали и построили четыре вегетационные камеры. По сути, это были плексигласовые коробы, собранные из материалов, купленных в RadioShack и Home Depot — крупнейших и доступных каждому в американских магазинах. Камеры отлично работают и отлично выглядят, а мы можем, наконец, контролировать количество света, воды и углекислого газа, достающихся подопытным. Сейчас мы выращиваем так сотни растений — от семечка до цветка — и получаем данные об их состоянии каждые несколько минут на протяжении многих недель. Но на старте проекта, в первые несколько лет, заставить внутренние экосистемы работать удалось лишь путем многих проб и ошибок. Самым сложным оказалось не дать им разогреться.

Камеры разрабатывались так, чтобы легко вмещать большое количество углекислого газа. Его поток направляется на растения во время их роста и покидает здание через систему вентиляции. Такая циркуляция воздуха необходима, иначе наши подопытные оказались бы заперты в запотевших террариумах; нам же необходимо было воспроизвести условия фермерского поля. Итак, доведя содержание углекислого газа в камере до нужного уровня, мы включали освещение, имитирующее солнечный свет. Довольно быстро выяснилось: если запустить процесс и уйти, воздух внутри камеры за час нагреется до +32 °C. При этом в остальном здании температура держалась на уровне +18 °C.

Пытаясь охладить экспериментальные площадки, мы перепробовали все: снижали яркость светильников, занавешивали окна, ограждая комнату от солнечных лучей извне. Ничего не помогало. Даже при выключенном свете и охлаждении лаборатории температура внутри камер не снижалась. Удивительно, но в «контрольных коробках», куда углекислый газ дополнительно не поступал, сохранялись комфортные +23 °C даже после того, как мы включали свет.

Этого стоило ожидать. Наш эксперимент не был первым: еще в 1856 году Юнис Ньютон Фут описала, как стеклянные цилиндры, в которые закачали дополнительный объем углекислого газа, не только начали «нагреваться быстрее» на солнце, но и «гораздо дольше остывали». Спустя несколько лет Джон Тиндаль собрал латунное устройство, вмещавшее определенное количество углекислого газа. Затем он нагрел его и получил тот же результат, что и Юнис Фут, — а также, в отличие от нее, признание.

Все дело в устройстве молекулы углекислого газа. У нее уникальная форма, которая захватывает и поглощает тепло. Добавьте совсем немного его в заполненную атмосферным воздухом капсулу, поставьте ее на солнце — и вы увидите, что она нагревается гораздо сильнее, чем такая же капсула без «добавок». Эта истина записана во всех учебниках химии на протяжении сотни лет, но потребовалось шесть месяцев наблюдений, прежде чем я поняла, что происходит. Как же медленно все-таки крутится точильный камень, оттачивающий наши умы!

Уже больше 100 лет ученые пытаются привлечь к происходящему внимание политиков. Сванте Аррениус еще в 1896 году предупреждал: сжигание ископаемого топлива приведет к глобальному потеплению. С тех пор содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось более чем на треть. Так что же, выходит, на Земле уже теплее?