20.02.2024 г.
Новая модель поможет предсказать изменения биосферы

Российские и британские ученые построили модель, позволяющую прогнозировать развитие биомов на основе изменения температуры и осадков. Модель можно использовать как для исследования изменений в прошлом, так и для предсказания перемен в будущем. Результаты исследования опубликованы в Applied Mathematical Modelling, сообщает пресс-служба Института проблем машиноведения РАН.

Перемены, вызванные изменением климата, могут влиять не только на климатическую систему самой планеты, но и на экосистему и биосферу в целом. Эта связь является взаимной, то есть биосфера тоже может влиять на климат.

Например, 2 млрд лет назад в атмосфере Земли почти не было кислорода. Она состояла в основном из углерода и метана. Однако климатические изменения во время криогения (от 720 до 635 млн лет назад) привели к увеличению количества кислорода. Попавшие в результате этого в океан осадки, богатые химическими элементами, такими как фосфор, вместе с высоким содержанием в атмосфере углекислого газа вызвали взрывной рост популяций цианобактерий, производящих кислород. Это привело к относительно быстрому процессу замены метана кислородом в атмосфере Земли. В свою очередь, большая концентрация кислорода позволила развиться многоклеточным формам. В результате этих событий радикально изменился как климат, так и состав атмосферы и биосфера. Многие бактерии, например, были вынуждены спрятаться в болотах, прудах и так далее, так как кислород для них вреден.

Связь между климатом и биосферой существует и сегодня. Например, из-за потепления болота в Сибири меньше подвержены замерзанию, что приводит к быстрому росту популяций бактерий, живущим там. Эти бактерии выбрасывают в атмосферу метан, что приводит к тому, что атмосфера разогревается сильнее. Этот процесс может ускорить глобальное потепление.

«Благодаря математическому расчету и пониманию некоторых взаимосвязей мы создали модель, предсказывающую стабильность тех или иных биомов (отдельных географических регионов со специфическим климатом, растительностью и животным миром). Модель предложена для растительных биомов (тундра, лес, степь и так далее). Наши уравнения описывают изменение границы биома при изменении температуры и осадков. По палеонтологическим данным мы можем проследить, как проходил процесс изменения биомов, а также связь этого процесса с климатом в прошлом (примерно 30 млн лет назад). Настроив параметры соответствующим образом, мы можем предсказать и будущее», — прокомментировал ведущий научный сотрудник лаборатории математического моделирования волновых процессов Института проблем машиноведения РАН Сергей Вакуленко.

По его словам, модель была протестирована на примере биома широколиственного леса. Модель пригодна как для описания изменений биосферы и климатических изменений в прошлом, так и для прогнозирования будущих изменений.

https://inscience.news/ru/article/russian-science/15353