03.05.2024
Подписывайтесь на Telegram-канал по ссылке

Машинное обучение помогло показать, как выбросы CO2 могут повысить биоразнообразие

CO2 increase biodiversity

Выбросы углекислого газа приводят к усилению парникового эффекта и повышению среднегодовых температур на Земле. Те же выбросы меняют и радиационный бюджет планеты, а это в свою очередь может серьёзно изменить условия существования биосферы. Всё это, вместе с большим антропогенным давлением на естественные экосистемы, заставляет ряд учёных ожидать большое снижение биоразнообразия на планете. Например, по данным Международного союза охраны природы, в список животных, находящихся под угрозой исчезновения, уже включены 44 тысячи видов — это 28% оценённых таксонов.

Моделирование 2020 года показало, что потепление атмосферы на 4 °C угрожает 15% экологических сообществ. Однако климатические перемены ведут не к одним лишь губительным последствиям. Авторы научной работы 2016 года сообщили, что с 1982 по 2009 год на Земле происходило глобальное озеленение: площадь листьев выросла на 25-50%, и на 70% этот рост был обусловлен повышением уровня CO2 в атмосфере. Предположительно, изменение растительности должно влиять и на биоразнообразие, ведь среда обитания многих животных определяется растениями.

Экологи из Китая решили проверить эту гипотезу. Для этого они провели комплексный анализ воздействия накопленного углекислого газа на биоразнообразие наземных позвоночных по трём возможным сценариям. Также исследователи построили модели земной системы с помощью метода машинного обучения. Статья с результатами опубликована в журнале Earth’s Future. Расчёты авторов строились на основе множества факторов — относительно стабильных (например, классификация почв и процентное содержание в ней глины, ила, песка и прочего) и динамических (температура воздуха, осадки, солнечная радиация и тому подобное), всего было 19 биоклиматических переменных.

Динамические факторы рассчитывали на основе данных за 1984-2014 годы. Также для оценки влияния CO2 учёные работали с 36 приоритетными биологически богатыми регионами, которые концентрируют в себе более половины всех растений, птиц, млекопитающих, земноводных и рептилий. Такой выбор объяснили тем, что эти регионы наиболее уязвимы. Исследователи обнаружили, что повышение уровня углекислого газа воздействует на биоразнообразие по-разному — в зависимости от географических широт. Радиационный эффект CO2 в среднем снизит биологическое богатство на 0,4%, но если учитывать изменения в физиологии растений, результат выходит другой: биоразнообразие может вырасти на 3,4%.

Учёные наблюдали, что радиационный эффект углекислого газа негативно влияет на биоразнообразие в низких широтах (особенно на юге Африки, в Амазонской низменности, на Бразильском плоскогорье и так далее), а физиологический эффект, наоборот, положительно сказывается на средних и низких широтах. Экологи сделали вывод, что при сочетании обоих факторов негативный климатический эффект от роста концентрации CO2 более чем компенсируется позитивной реакцией растений на этот газ. Физиологический эффект накопления углекислоты оказался критическим, потому что, если его не учитывать, то будет казаться, будто риск потери биоразнообразия слишком высок.