Как глобальное потепление приводит к слабоумию, росту простудных и онкологических заболеваний?

Глобальное потепление не перестает удивлять. Чем сильнее меняется климат, тем больше мы узнаём об удивительных и хрупких связях между живой и неживой природой. Ученые в результате 33 лет наблюдений за птицами выяснили, как ранний сход снега в северных широтах влияет на пищевые цепи в тропиках.

Сегодня уже редко встретишь людей, которые не верили бы в глобальное потепление, но до сих пор обеспокоенность общества этой проблемой крайне низка. Про него обычно вспоминают шутливо при разговоре о летнем зное или зимней слякоти.

Тем не менее всемирное изменение климата — одна из серьезнейших проблем современности, доказать существование которой пытались с середины прошлого века (рис. 1). И проблема эта касается не только далеких и имеющих сомнительную экономическую ценность экосистем холодных широт или коралловых рифов [1] — глобальное потепление наносит колоссальный урон пищевой базе человечества.

Как глобальное потепление приводит к слабоумию, росту простудных и онкологических заболеваний?

Рисунок 1. Клод Лориу — французский гляциолог, исследовавший историю земного климата по антарктическим льдам. Первый ученый, заговоривший о глобальном потеплении и его разрушительных эффектах.

Так, как это ни парадоксально, раннее таяние снега на полях учащает гибель всходов от мороза (рис. 2). Логика проста, но неочевидна: в холодном климате семена прорастают достаточно поздно, чтобы пропустить весенние заморозки.

Ранние же всходы застают эти заморозки, будучи слабыми и уязвимыми ростками. Из-за этого парадоксального явления в 2007 году Северная Америка столкнулась с небывалым неурожаем. Январское потепление на востоке континента совпало с резким похолоданием в начале апреля.

Пострадали не только злаки, но и декоративные и плодовые деревья; ущерб превысил $2,3 млрд [2], [3].

В Европе в 2003 году стояло самое жаркое лето за всю историю метеонаблюдений. Эта жара послужила причиной 70 000 смертей, и, по мнению ученых, ее спровоцировала именно человеческая деятельность [4], [5].

Как глобальное потепление приводит к слабоумию, росту простудных и онкологических заболеваний?

Рисунок 2. Из-за глобального потепления раньше сходит снег и прорастают поля. И хотя более длинный вегетационный период — это только лучше, ранние всходы крайне чувствительны к поздним заморозкам.

Из-за раннего потепления и последующих заморозков в 2007 году США потеряли $2,3 млрд. а — Плантация проса в Теннесси до заморозков (вверху, обратите внимание на легкую одежду) и после (внизу).

 б — Карта отклонений минимальной температуры от нормы в период 5–9 апреля. При весенних заморозках температура падала до −7 °С.

Параллельно с температурой повышается и содержание углекислого газа (СО2) в атмосфере.

Влияние СО2 на урожай неоднозначно: с одной стороны, этот газ необходим для фотосинтеза, с другой — повышает кислотность почвы и соотношение C/N в растениях, что ухудшает качество сельхозпродукции.

Удобряющий эффект СО2 недостаточно хорошо исследован и представляет собой важную неизвестную, затрудняющую долгосрочное прогнозирование. Если верить недавним прогнозам, к 2080 году мировой урожай кукурузы и пшеницы может упасть наполовину, а сои — на четверть [6].

Конечно, культуры тропических стран растут в условиях глобального потепления только лучше. Но даже такое теплолюбивое растение, как сахарный тростник, может в будущем пострадать от недостаточной ирригации, увеличения численности сорняков и вредителей [7]. К тому же экстремальные климатические явления, учащающиеся в современном мире, не щадят культуры ни умеренных, ни тропических широт [8].

От глобального потепления страдает не только сельское хозяйство. Тихоокеанскому лососю чавыче в теплые годы требуется больше пищи, что очень некстати сочетается с сокращением их кормовой базы. В результате потепление океана приводит к уменьшению размера особей и численности популяции этой промысловой рыбы [9].

Тревожные звоночки природы

Список катаклизмов континентального масштаба, вызванных глобальным потеплением, можно продолжать довольно долго. К сожалению, человечество так и не научилось прогнозировать их возникновение: засухи и нашествия вредителей остаются так же непредсказуемы, как и землетрясения. И всё же ученые учатся распознавать тревожные знаки, указывающие на непоправимые изменения в биоcфере.

Один из индикаторов грядущей нестабильности в экосистеме — сокращение численности опылителей. Повсеместное использование пестицидов и выкашивание цветочных полей вредят полезным насекомым-опылителям.

В Европе и Северной Америке за последние 60 лет число пчелиных ульев упало в два раза, а популяции и даже виды шмелей стремительно вымирают по всему миру [10].

Потеря опылителей уже успела для садово-ягодных хозяйств стать проблемой, на которой в свою очередь успели заработать предприниматели, сдающие в аренду пчелиные ульи [11].

Не менее весомым экологическим показателем является численность птиц. Птицы — крайне важный элемент любой экосистемы. Они охотятся на насекомых-вредителей и паразитов животных, способствуют распространению семян, могут поедать падаль и мелких хищников.

В результате многолетних наблюдений за птицами ученые пришли к необычным выводам. С 1980-х численность европейских птиц упала на 421 млн особей, что в пересчете на живой вес составляет 7000 т.

Бόльшая часть птичьей убыли, как ни странно, приходится на самые распространенные виды птиц, в то время как численность и биомасса редких птиц даже растет (рис. 3). Такие результаты заставляют задуматься о целесообразности программ, направленных на сохранение прежде всего редких видов.

Сокращение численности воробьев может оказаться гораздо ощутимей вымирания серых цапель, поскольку воробьи играют пропорционально бόльшую роль в экосистемах [12].

Как глобальное потепление приводит к слабоумию, росту простудных и онкологических заболеваний?

Рисунок 3. В Европе за период 1980–2009 гг. больше всего пострадали популяции многочисленных видов (снизу), а не редких (сверху), на сохранение которых бросили все силы. За это время общая численность птиц сократилась на 421 млн особей, или 7000 т биомассы.

При чём тут глобальное потепление?

Основной причиной сокращения численности насекомых-опылителей и птиц считается хозяйственная деятельность человека.

Но в последние годы ученые обнаруживают ранее невидимые ниточки, связывающие эти слабые звенья экосистем с глобальным потеплением. Так, из-за смены климата цветы уходят из привычного ареала и становятся недоступными для своих опылителей. К тому же насекомые очень чувствительны к экстремальным температурам и поздним заморозкам, сопутствующим глобальному потеплению [10].

История о влиянии глобального потепления на популяции птиц невероятно интересна и в 2016 году даже удостоилась чести попасть на обложку майского номера Science [11].

Статья, содержащая результаты тридцатилетних наблюдений за взаимодействием исландского песочника с окружающей средой, показывает не только удивительную взаимосвязь экосистем Арктики и тропиков, но и важность международной коллаборации в долгосрочных исследованиях биосферы.

Исландский песочник — мигрирующий вид птиц, который размножается на Таймыре, а зимует в Мавритании.

В Арктике последствия глобального потепления особенно заметны, и на Таймыре дата схода снега уже в течение 33 лет смещается на всё более ранние сроки — на 0,5 дня ежегодно. Замеры птиц (рис.

 4) показали, что вылупившиеся в более теплые годы песочники к моменту миграции достигают меньших размеров.

Как глобальное потепление приводит к слабоумию, росту простудных и онкологических заболеваний?

Рисунок 4. Изменения в размерах исландского песочника можно приписать глобальному потеплению. а — Последние 33 года дата схода снега на Таймыре сдвигалась на 0,5 дня/год. б — Чем раньше тает снег, тем меньше вес птенцов (точка — средний вес птенца, цифра в точке — год). в — Чем раньше тает снег, тем короче клюв у птенцов.

Уменьшение тела — часто встречающийся ответ на глобальное потепление в популяциях птиц и млекопитающих [12]. C одной стороны, это можно считать адаптацией для более эффективного рассеивания теплоты, так как меньший размер соответствует большему отношению поверхности тела к его объему.

Но в данном случае это, скорее всего, лишь следствие более скудного питания растущих птенцов. При раннем сходе снега тундровые членистоногие, составляющие кормовую базу песочника, достигают пика численности еще до вылупления птенцов.

Песочники пытаются приспособиться к такому временнóму разобщению, мигрируя на Север каждый год на 0,25 дня раньше, что всё же в два раза медленнее, чем ежегодный сдвиг северного лета.

Это уменьшение размеров может быть главным фактором в сокращении численности исландских песочников. В тропиках песочники питаются моллюсками, зарытыми в песок. Особи с 40-миллиметровым клювом могут достать 2/3 моллюсков, тогда как особи с 30-миллиметровым — лишь 1/3.

Из-за этого короткоклювые песочники вынуждены переходить на диету, состоящую в основном из менее питательных корневищ. Что интересно, длина клюва влияет на выживание только молодых особей (рис. 5). Авторы считают, что это связано с преимуществами короткого клюва при ловле насекомых в тундре.

К сожалению, эти преимущества недоступны молодым песочникам до их первого возвращения на Север.

Как глобальное потепление приводит к слабоумию, росту простудных и онкологических заболеваний?

Рисунок 5. Укорочение клюва из-за глобального потепления создает исландскому песочнику проблемы при питании на тропических зимовках. а — Самая обильная и питательная еда на зимовке в Мавритании — моллюск Loripes lucinalis.

Он в большей степени доступен особям с длинным клювом, а короткоклювые песочники чаще питаются корневищами Zostera noltii. б — Молодые птицы имеют больше шансов вернуться после первой южной зимовки на Таймыр, если у них длинный клюв.

У птиц старше года длина клюва уже не влияет на успех миграции.

Случай исландского песочника прекрасно иллюстрирует, насколько неординарными бывают последствия глобального потепления: ранний сход снега на Таймыре влияет на пищевые цепи в Мавритании. Это наблюдение еще раз показывает, что вся планета — единое целое и что человеческая деятельность ведет к разрушительным последствиям во всей биосфере , а не только в самых уязвимых ее точках.

  1. Это страшное слово «дефаунизация»;
  2. Gu L., Hanson P.J., Mac Post W., Kaiser D.P., Yang B., Nemani R. et al. (2008). The 2007 eastern US spring freeze: increased cold damage in a warming world. BioScience. 58, 253–262;
  3. Billion-dollar weather and climate disasters: table of events. National oceanic and atmospheric administration;
  4. Robine J.M., Cheung S.L., Le Roy S., Van Oyen H., Griffiths C., Michel J.P., Herrmann F.R. (2008). Death toll exceeded 70,000 in Europe during the summer of 2003. C. R. Biol. 331, 171–178;
  5. Stott P.A., Stone D.A., Allen M.R. (2004). Human contribution to the European heatwave of 2003. Nature. 432, 610–614;
  6. Deryng D., Conway D., Ramankutty N., Price J., Warren R. (2014). Global crop yield response to extreme heat stress under multiple climate change futures. Environ. Res. Lett. 9, 034011;
  7. Zhao D., Li Y.R., Zhao D., Li Y.R. (2015). Climate change and sugarcane production: potential impact and mitigation strategies. Int. J. Agron. 2015, 1–10;
  8. Hatfield J.L. and Prueger J.H. (2015). Temperature extremes: effect on plant growth and development. Weather and Climate Extremes. 10, 4–10;
  9. Daly E.A. and Brodeur R.D. (2015). Warming ocean conditions relate to increased trophic requirements of threatened and endangered salmon. PloS One. 10, e0144066;
  10. Goulson D., Nicholls E., Botias C., Rotheray E.L. (2015). Bee declines driven by combined stress from parasites, pesticides, and lack of flowers. Science. 347, 1255957–1255957;
  11. Caron D.M. (2011). Bee colony pollination rental prices, eastern US with comparison to west coast. University of Delaware, Mid-Atlantic Apiculture Research and Extension Consortium;
  12. Inger R., Gregory R., Duffy J.P., Stott I., Voříšek P., Gaston K.J. (2015). Common European birds are declining rapidly while less abundant species’ numbers are rising. Ecol. Lett. 18, 28–36;
  13. van Gils J.A., Lisovski S., Lok T., Meissner W., Ożarowska A., de Fouw J. et al. (2016). Body shrinkage due to Arctic warming reduces red knot fitness in tropical wintering range. Science. 352, 819–821.

Как изменение климата может повлиять на распространение вирусов?

Сложно спрогнозировать, как будущие изменения климата повлияют на распространение вирусных инфекций. Это связано с взаимодействием между климатом, природой и деятельностью человека. Но ежегодные колебания некоторых вирусных инфекций, таких как сезонный грипп, и исторические эпидемии, такие как желтая лихорадка, дают некоторые подсказки.

По данным экспертов, деятельность человека уже вызвала глобальное потепление. Если потепление продолжится в своем нынешнем темпе, то температура повысится на 1,5°C между 2030 и 2052 годами.

В результате будет больше экстремальных погодных условий, в том числе больше засух, наводнений и тепловых волн. Изменения температуры, осадков и влажности будут иметь многочисленные побочные эффекты для животных и экосистем мира. Среди затронутых видов будут животные, которые имеют вирусы, и насекомые, которые передают их.

Нет никаких доказательств, что изменение климата сыграло какую-либо роль в пандемии коронавируса, но существуют доказательства о возможной роли различных погодных условий. Необходимо извлечь уроки, как будущие изменения в человеческой деятельности, вызванные изменением климата, могут увеличить вероятность того, что вирусы переходят из диких видов в наши собственные.

Как и в случае с COVID-19, который является инфекцией, вызванной новым коронавирусом SARS-CoV-2, передача вирусов между видами может вызвать новые болезни, к которым у людей нет иммунитета.

Согласно докладу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), «изменение климата, одно из глобальных экологических изменений, происходящих в настоящее время, будет иметь широкий спектр последствий для возникновения инфекционных заболеваний у людей».

Читайте также:  Желудочное кровотечение. Причины, симптомы, диагностика и лечение патологии

Можно суммировать механизмы, с помощью которых климат может влиять на распространение вирусного заболевания:

  • насекомые-переносчики 
  • животные
  • поведение человека
  • иммунная система

Насекомые-переносчики 

Насекомые, такие как комары, клещи и песчаные мухи, которые передают вирусные инфекции, являются хладнокровными. Это означает, что они не могут регулировать температуру своего тела, поэтому внешние колебания сильно влияют на них.

Внезапное повышение температуры может устранить переносчика насекомых, но может извлечь выгоду из постепенного увеличения температуры. Более теплые условия могут улучшить условия размножения, сделать пищу более обильной, увеличить активность или продлить ее продолжительность.

Теоретически повышение температуры из-за изменения климата может потенциально увеличить воздействие насекомых-переносчиков на человека. 

Существует ограниченный диапазон климатических условий, в которых насекомые могут выживать и размножаться.

Таким образом, потепление климата может привести к сдвигам в их географическом ареале или заставить их эволюционировать тем или иным образом, чтобы адаптироваться.

Эти изменения могут привести к появлению «новой инфекционной болезни», заболеваемость которой возросла или распространилась на новые регионы и население за последние 20 лет.

В докладе, опубликованном в 2008 году в журнале Nature, было установлено, что на долю трансмиссивных инфекций приходится около 30% всех новых инфекционных заболеваний за предыдущее десятилетие. К сожалению, это представляет собой значительный рост по сравнению с предыдущими десятилетиями.

Авторы исследования писали: «Этот рост соответствует климатическим аномалиям, происходящим в течение 1990-х годов, что подтверждает гипотезу о том, что изменение климата может привести к возникновению болезней, переносчики которых чувствительны к изменениям условий окружающей среды, таким как осадки, температура и суровые погодные явления».

Изменение количества осадков

Эксперты прогнозируют, что изменение климата приведет к увеличению количества осадков в одних регионах и их уменьшению в других, что будет иметь непредсказуемые последствия для насекомых.

Увеличение осадков может привести к появлению большего количества участков застоявшейся воды, что идеально подходят для личиночных стадий роста насекомых.

По данным ВОЗ, влажные условия, возможно, были причиной прошлых вспышек желтой лихорадки и лихорадки Денге, распространяемых комаром A. aegypti.

В некоторых местах засухи могут увеличить размножение переносчиков, поскольку русла рек пересыхают, оставляя застойные бассейны, а люди пытаются собирать и хранить дождевую воду в резервуарах.

Эксперты считают, что теплая зима, за которой последовало жаркое, сухое лето 1999 года, привела к вспышкам вируса Западного Нила, переносимого комарами, через сложную сеть экологических изменений.

В дополнение к возросшей доступности стоячей воды для размножения, экологические изменения могли исказить естественный баланс природы другими способами.

Например, возможно, вокруг стало меньше лягушек и стрекоз, чтобы поедать личинок насекомых. 

Животные

Инфекционные заболевания, которые люди подхватывают от животных, известны как зоонозы. Как отмечают авторы статьи в журнале Annals of the American Thoracic Society, если изменение климата вытеснит диких животных, они принесут с собой свои зоонозы. 

Они пишут: «Изменение климата может изменить среду обитания и привести дикую природу, сельскохозяйственные культуры, домашний скот и людей к контакту с патогенами, к которым они имели меньшее воздействие и иммунитет».

Например, изменение количества осадков и температуры может повлиять на доступность пищи для животных, таких как летучие мыши, шимпанзе, ящеры и олени. Вызванные этим изменения в размерах их популяций могут привести к более тесному контакту с людьми. Существуют свидетельства того, что это происходило в прошлом.

В конце 1999 и начале 2000 года ученые из Лос-Сантоса в Панаме выявили первые в истории случаи заболевания  хантавирусным легочным синдромом в Центральной Америке. Это потенциально смертельное заболевание легких представляет собой зооноз, вызванный вирусом, находящимся в слюне, моче и фекалиях грызунов.

Вспышку болезни вызвало увеличение количества осадков в Лос-Сантосе в сентябре и октябре 1999 года, что привело к резкому росту численности грызунов. Избыточное количество осадков может также косвенно способствовать распространению энтеровирусов, которые ежегодно поражают миллионы людей во всем мире.

Передаются энтеровирусы, включая полиовирус, Коксаки и эховирус, фекально-оральным путем.

Изменение климата может вызвать внезапные наводнения и смывание сточных вод в море. Когда это происходит, некоторые из вирусов могут загрязнять моллюсков, приводя к высоким уровням заболевания у людей.

Поведение человека

Три из каждых четырех новых заболеваний происходят от животных. Эксперты связали самые ранние случаи COVID-19 с рынком Хуанань в провинции Ухань, Китай, где люди продавали диких животных на мясо.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, подтвердило, что новый коронавирус был создан не в лаборатории. Скорее всего, его геном имеет поразительное сходство с коронавирусами летучих мышей и похож на коронавирусы, которые заражают ящеров. Это согласуется с теорией, что вирус распространился на людей от летучих мышей через ящеров, продаваемых на рынке Хуанань.

Хотя нет никаких предположений о том, что изменение климата сыграло какую-либо роль в появлении COVID-19, оно может оказать воздействие на тип человеческой деятельности, которая приводит к более тесному контакту диких животных и людей, особенно когда пищи не хватает.

Например, если урожаи падают, а домашний скот погибает из-за наводнений, засухи, жары или вредителей, голод может заставить людей охотиться и есть диких животных.

Нечто подобное, возможно, привело к появлению Эболы, заразного и смертельно опасного вируса, в деревне глубоко в лесу Минкебе на севере Габона в 1996 году. Эксперты считают, что вспышка произошла из-за того, что жители деревни убили и съели шимпанзе.

Ученые связали более позднюю вспышку болезни, начавшуюся в 2007 году в Западной Африке, с поеданием фруктов летучими мышами.

Разрушение лесных экосистем в результате вырубки леса и других вторжений человека может также увеличить риск того, что другие вирусы переходят от диких животных к людям.

Согласно другому исследованию, опубликованному в журнале Nature, деградированные места обитания содержат больше вирусов, которые могут заразить человека.

Это может быть связано с тем, что утрата биоразнообразия “усиливает” вирусные инфекции у остальных видов. Ученые пишут: «В принципе, потеря биоразнообразия может либо увеличить, либо уменьшить передачу болезней.

Однако все больше данных свидетельствует, что утрата биоразнообразия часто приводит к увеличению передачи болезней».

Иммунитет человека

В северных широтах эпидемии гриппа, как правило, происходят между октябрем и маем, достигая пика в январе и феврале.

В целом теплая погода снижает распространение гриппа, возможно, потому, что люди реже собираются в помещении большими группами. Кроме того, теплые и влажные условия могут снизить жизнеспособность респираторных вирусов.

Таким образом, изменение климата может продвинуть сезонные вспышки на север, где прохладнее и суше.

Нет научного доказательства относительно того, приведут ли теплые условия в ближайшие десятилетия к более или менее тяжелым эпидемиям гриппа. Однако изменение климата может иметь и более тонкие последствия. Например, анализ заболеваемости гриппом в США в период с 1997 по 2013 год показал, что за теплыми зимами последовали ранние и тяжелые сезоны гриппа в следующем году. 

В статье из журнала PLOS Currents: Influence говорится о том, что мягкая зима может снизить “иммунитет”, поскольку меньше людей заражаются вирусом. Это облегчает распространение вируса в следующем году, что приводит к сильным вспышкам.

Авторы исследования, опубликованного в этом году в IOPscience, предупреждают, что быстрые колебания температуры, характерные для глобального потепления, ослабляют способность иммунной системы бороться с респираторными инфекциями.

Они обнаружили, что быстро меняющаяся погода осенью связана с серьезными вспышками гриппа в последующие зимние месяцы.

Ученые пишут: «Быстрая изменчивость погоды осенью будет усиливать в некоторых регионах северных средних широт потепление климата, подразумевая, что риск эпидемии гриппа может увеличиться на 20-50% в некоторых густонаселенных регионах в конце 21-го века».

Иммунная система детей младшего возраста и пожилых людей особенно уязвима к быстрым изменениям температуры. Врачи считают, что всплески детской пневмонии в Австралии связаны с резкими перепадами температуры.

Есть ли повод для оптимизма?

Существует опасение, что изменение климата приведет к увеличению числа вспышек вирусных заболеваний. Однако, хотя вспышки могут стать более частыми, наука может противостоять им. Последние технологические достижения показывают, что ученые могут разрабатывать и производить диагностические тесты и вакцины со скоростью, которая была бы немыслима всего десять лет назад.

Какой бы удручающе медленной ни была реакция на COVID-19 в данный момент, ситуация была бы намного хуже десятилетие назад, когда на разработку вакцины уходило 10-15 лет. Теперь ученые надеются получить вакцину против SARS-CoV-2 в течение следующих 12-18 месяцев.

Анализ вспышек инфекционных заболеваний показал: «Наши данные свидетельствуют, что, несмотря на увеличение вспышек, глобальные улучшения в области профилактики, раннего выявления, контроля и лечения становятся все более эффективными для сокращения числа инфицированных людей».

Статья по теме: глобальное потепление приводит к ухудшению здоровья животных и людей.

Ученые спрогнозировали, как глобальное потепление отразится на здоровье населения Земли — Naked Science

По оценкам исследователей, глобальное потепление увеличит области распространения многих заболеваний и приведет к росту числа «климатических беженцев».

Ученые из 24 исследовательских организаций по всему миру подготовили отчет о влиянии глобального потепления на здоровье людей. По данным отчета, рост температуры приведет к широкому распространению ряда заболеваний и увеличит количество «климатических беженцев». Результаты исследования опубликованы на сайте проекта Lancet Countdown.

В подготовке документа участвовали представители Всемирной организации здравоохранения и Всемирной метеорологической организации, а также ученые из различных университетов мира. Отчет объединяет исследования 40 показателей здоровья населения планеты.

Авторы работ делают вывод, что от последствий глобального потепления уже пострадали сотни миллионов человек.

Исследователи установили, что в период между 2000 и 2016 годами число людей, подвергающихся воздействию высоких температур, значительно выросло. Среди них стало на 125 миллионов больше пожилых людей: для их здоровья жара представляет особую опасность. Также в мире стало больше жертв голода, вызванного климатическими причинами.

Этот показатель измеряют в 30 странах, где питание населения в значительной мере зависит от местных продуктов. В 1990 году в этих странах недостаточно питания получали 398 миллионов человек, в 2016-м это число выросло до 422 миллионов.

Показатели увеличиваются не только из-за изменений климата, но и в силу роста населения Земли, а также постепенного старения населения многих территорий.

Растут области распространения многих трансмиссивных заболеваний. Эти болезни передаются с участием организмов-переносчиков (насекомых или клещей). Например, вероятность распространения «костоломной лихорадки» денге с начала 1950-х увеличилась на 9,4%. Этот показатель растет, так как из-за потепления увеличивается ареал переносчиков болезни, комаров Aedes aegypti.

По оценкам ученых, к концу столетия более миллиарда людей могут стать «климатическими беженцами». Уже сейчас жители некоторых регионов вынуждены переезжать из-за постоянных дождей или роста средних температур. Эти изменения отражаются, например, на фермерах — изменения погоды напрямую сказываются на их доходах.

30 октября 2017 года Всемирная метеорологическая организация опубликовала ежегодный бюллетень, информирующий о концентрации парниковых газов в атмосфере. Уровень углекислого газа оказался рекордно высоким.

Последствия глобального потепления, опреснение воды и борьба с раком. Какие ещё проблемы решают технологии?

В XXI веке технологии развиваются быстрее, чем когда-либо, так быстро, что мы их практически не замечаем. Мобильные приложения помогают диагностировать сложные заболевания, физические возможности роботов не уступают человеческим, а генетические эксперименты вызывают у международного сообщества то восхищения, то опасения.

Informburo.kz рассказывает, какие технологии представляют большой интерес для человечества и как они в ближайшее время изменят мир.

Лекарство от рака

По данным Всемирной организации здравоохранения, рак остаётся второй главной причиной смерти в мире – от этой болезни умирает практически каждый шестой человек на планете. К сожалению, классические методы лечения, будь то хирургическое вмешательство, химио- или лучевая терапия не гарантируют полного излечения и болезненны для организма.

Диагностика рака и клонирование речи. Что ещё делают в Казахстанском институте новых технологий?

Действенных альтернатив пока мало, но учёные активно исследуют онкологические заболевания и ищут новые способы борьбы с ними. Так, в 2018 году американский иммунолог Джеймс Эллисон и его японский коллега Тасуку Хондзё получили Нобелевскую премию за создание иммунотерапии.

Ещё в 1992 году Хондзё выяснил, что раковые клетки блокируют молекулу белка PD-1 (белок запрограммированной смерти клеток)и становятся невидимыми для защиты организма. Позже Эллисон создал лекарственные антитела, помогающие иммунной системе обнаружить опухоль и бороться с ней.

Так появился пембролизумаб – первый одобренный FDA иммунопрепарат для лечения любых опухолей, клетки которых подвержены мутациям на уровне ДНК.

Переработка углекислого газа

Последние 10 тысяч лет температура воздуха на планете сильно не менялась, но с середины XX века началось глобальное потепление.

Отчасти оно вызвано природными процессами, но наибольшее влияние оказывает повышение концентрации углекислого газа в атмосфере.

Выхлопы автомобилей, токсичные выбросы с предприятий и вырубка лесов привели к нагреванию нижних слоёв атмосферы, из-за чего тают ледники, растёт уровень Мирового океана и меняется климат.

Экология волнует жителей Алматы больше, чем коррупция – исследование

Экологическую ситуацию можно попытаться улучшить, если сократить объём выделяемого газа и очистить атмосферу. Учёные из Калифорнийского университета в Беркли придумали способ переработки углекислого газа в водородное топливо.

Они разработали губчатый никель-органический фотокатализатор – вещество, способное собирать газ из атмосферы и превращать его в монооксид углерода – сырьё для водородного топлива. В ходе эксперимента из одного грамма никель-органического фотокатализатора учёные смогли получить 400 миллилитров монооксида углерода.

Есть и другие материалы, с помощью которых можно переработать углекислый газ в пластик, ткани, смолы и другие продукты.

Опреснение солёной воды

По данным ООН, к 2050 году почти половина населения планеты столкнётся с недостатком пресной воды. На 2018 год от нехватки воды уже страдали более двух миллиардов человек из 7,6-миллиардного населения планеты. Причины этому – рост населения Земли и глобальное потепление. 70% воды уходит на нужды сельского хозяйства, ещё 20% используется в промышленности и только 10% в бытовой сфере.

По всему миру работает около 16 тысяч опреснительных установок, но они производит гораздо больше токсичных веществ, чем пресной воды. Примерно 1,5 литра соляных отходов на литр воды, пригодной для полива.

В процессе опреснения участвуют медь и хлор, из-за которых отработанная соль становится более токсичной.

Все эти отходы нужно где-то хранить, в худшем случае их просто сбрасывают обратно в океан или закапывают в землю, отравляя почву и морскую экосистему.

Глобальные проблемы человечества: что угрожает цивилизации?

Решением может стать переработка солей в полезные химические вещества. Исследователи из Массачусетского технологического института предложили разлагать солёную воду электрическим током на ионы H+ и OH-.

В результате их реакции с поваренной солью получается гидроксид натрия (едкий натр) и соляная кислота.

Оба соединения участвуют в процессе опреснения, где и пригодятся, а излишки можно использовать как сырье для нужд химической промышленности и исследовательских лабораторий.

Есть и другие методы опреснения, например, учёные из университета Манчестера разработали технологию для фильтрации солёной воды через графенные мембраны. Если прототип пройдёт испытания, он подойдёт для небольших опреснительных установок.

Лечение наследственных заболеваний

Генные инженерии активно применяются в сельском хозяйстве и медицине, а с недавних пор и в экспериментах по улучшению генома человека.

В 2012 году учёные университета Беркли предложили технологию редактирования генома CRISPR/Cas9, работающей по принципу защиты бактерий от вирусов.

Генетические заболевания возникают в результате различных мутаций в генах, унаследованных от одного или обоих родителей.

Генетические исследования: как они изменили мир и чего ждать в будущем

В теории технология позволит найти неправильный ген и удалить его. Благодаря свойству регенерации организм восстановит повреждённый участок ДНК, а если парной хромосомы нет, в клетку можно встроить “правильный» ген.

В 2015 году китайские учёные попытались исправить геном оплодотворённой яйцеклетки, содержащий “испорченный” ген с повышенным риском болезни крови. Эмбрионам позволили расти.

В результате у 5-10% из них патология, вызывающая болезнь, была исправлена, но при этом во всех исправленных клетках проявились другие мутации.

Технология требует изучения и не гарантирует излечения всех генетических болезней, но представляет перспективную сферу исследования.

В то же время Международная организация здравоохранения собираетсяразработать меры контроля над опытами по редактированию генома человека в целях соблюдения этических и медицинских норм.

Есть опасения, что в будущем подобные эксперименты могут привести к созданию сверхчеловека или будут представлять угрозу для здоровья испытуемых.

Искусственный интеллект

Голосовой поиск в интернете, распознавание лиц и прокладывание маршрута в такси – с этими и многими другими функциями искусственный интеллект (ИИ) успешно справляется, облегчая жизнь человеку и экономя его время.

Благодаря технологии машинного обучения компьютер учится эффективнее решать поставленные задачи, обрабатывая большие объёмы данных и находя в них закономерности.

В результате программы, оснащённые ИИ, уже обыгрывают человека в го, побеждают военных пилотов в условиях виртуального воздушного боя или участвуют в дебатах.

О том, как искусственный интеллект меняет государства, бизнес, искусство и нашу жизнь. Монолог Александра Крайнова

Хочется нам того или нет, в недалёком будущем искусственный интеллект станет естественной частью нашей жизни, работая на службе государства, бизнеса и даже искусства.

Самоуправляемые автомобили больше не фантастика, и если учёным удастся решить вопрос безопасности, транспортная система, к которой мы привыкли, может измениться. Исчезнут пробки и аварии, сократится количество жертв на дорогах. То же самое коснётся практически всех сфер общественной жизни.

Искусственный интеллект займётся решением рутинных задач, начиная с выдачи справок и ответов на звонки, до более сложных, например, диагностирования болезней на ранних этапах.

Погода может влиять на заболеваемость раком

Недавно были опубликованы результаты исследования, авторы которого утверждают, что среди людей, живущих во влажном и холодном климате, повышена распространенность рака.

На данный момент точно установлена связь риска развития злокачественных опухолей, как минимум, с одним погодным фактором. Известно, что у людей, кожа которых часто подвергаются воздействию ультрафиолета солнечных лучей, чаще возникают меланомы. Теперь группа исследователей утверждает, что сырость и низкие температуры тоже повышают риски.

Всё началось с того, что американские ученые отметили: заболеваемость онкопатологиями в разных регионах США сильно различается. Чаще всего болеют жители штатов на восточном побережье.

Среди основных причин такого разброса показателей заболеваемости были названы: расовый и этнический состав населения, социальные и экономические факторы, образ жизни, экологическая обстановка, воздействие на организм пестицидов. Продолжается поиск других факторов.

Авторы недавнего исследования не утверждают, что холод и сырость напрямую повышают риск онкологических заболеваний. Согласно выводам ученых, погодные условия усиливают воздействие на организм канцерогенов.

В ходе исследования были собраны данные о заболеваемости раком молочной железы, яичников, легких, простаты, толстой и прямой кишки. Эту информацию сопоставили с демографическими показателями и климатическими условиями в разных регионах США.

Обнаружена существенная взаимосвязь

Исследователи сопоставили результаты проведенного анализа с другими факторами, которые могли повлиять на заболеваемость: возрастно-половым, этническим составом населения, уровнем доходов.

Даже после многочисленных корректировок между погодными условиями и заболеваемостью раком прослеживалась явная связь. С увеличением уровней осадков повышалась заболеваемость всеми типами злокачественных опухолей, включенных в анализ.

Аналогичная ситуация наблюдалась и с температурой воздуха. В очень холодных регионах люди болели онкопатологиями чаще, чем в жарких и сухих. Но были и исключения. Например, заболеваемость раком легких там, где жарко и мало осадков, выше.

Исследование имело некоторые ограничения. Во время него была проанализирована статистика лишь для пятнадцати штатов и далеко не для всех типов рака. Возможно, не были учтены другие факторы, которые могли существенно повлиять на ситуацию. Одним словом, поводы для сомнений в выводах авторов работы есть.

Как климат может влиять на заболеваемость раком?

На этот счет у ученых есть несколько теорий. Согласно одной из них, частые обильные дожди вымывают из почвы магний и калий, и она становится более кислой.

А в кислой среде и при низких температурах хорошо себя чувствуют аммонийокисляющие бактерии.

Они превращают аммиак в нитриты, а те в кислой среде превращаются в азотную кислоту, которая выделяется в атмосферу и является канцерогеном.

Но в этой теории есть одна неувязка. Если канцероген распространяется по воздуху, он должен в первую очередь приводить к раку легких. На деле же ситуация прямо противоположная.

Другая теория утверждает, что там, где часто бывают осадки, на небе реже появляется солнце, и кожа людей вырабатывает меньше витамина D. Его дефицит повышает риск некоторых типов рака.

Если верить третьей теории, виноват метаболический стресс в организме из-за постоянного холода. Тело человека тратит больше усилий, чтобы поддерживать нужную температуру, и это может способствовать развитию рака.

Чтобы окончательно подтвердить или опровергнуть связь между климатическими условиями и риском злокачественных опухолей, нужно провести дополнительные исследования.

Пока мы можем призвать вас исключить основные известные факторы риска онкологических заболеваний (в частности, лишний вес, избыток красного и обработанного мяса в рационе, курение, алкоголь) и регулярно проходить скрининговые исследования, рекомендованные в вашем случае.

Источник: medicalnewstoday.com

Глобальное потепление и его региональные последствия для Европейской части России

Проблема глобального изменения климата

Ещё в середине 80-х годов 20 века глобальное потепление климата рассматривалось лишь как один из возможных сценариев будущих климатических изменений. Сейчас, спустя 30 лет, оно уже является повседневной реальностью, оказывая выраженное воздействие на нашу жизнь, состояние природных экосистем, хозяйственную деятельность человека.

  • Хотя существуют разные гипотезы, факты всё больше склоняют к мысли о его антропогенной обусловленности. Причинами такой уверенности являются следующие аргументы:
  • — Быстрый рост концентрации парниковых газов (CO2, CH4, N2O и некоторых других) в атмосфере планеты вследствие антропогенной деятельности;
  • — Большая скорость современного потепления (примерно на 1°С за последние 100 лет, и на 0,5 — 1°С за последние 50 лет).
  • — Глобальный характер современного потепления.

— В период аномально низкой солнечной активности в последнем солнечном цикле процесс глобального потепления хоть и приостановился, но не был повернут вспять, чего следовало ожидать при отсутствии существенного влияния роста концентрации парниковых газов на климат планеты. С ростом солнечной активности в последние годы процесс глобального потепления возобновился.

По информации Росгидромета [3], модели, учитывающие только естественные колебания в климатической системе и внешние факторы (солнечная и вулканическая активность), оказываются не в состоянии объяснить наблюдаемые климатические изменения (прежде всего, рост средних температур).

Поскольку наличие глобального потепления четко увязывается с ростом выбросов парниковых газов, то и его предполагаемый уровень к 2050 – 2100 гг. будет напрямую зависеть от суммарных выбросов, прежде всего, углекислого газа за этот период.

Дополнительный эффект может быть связан с прямым влиянием углекислого газа на растения. Дело в том, что, усиливая рост биомассы растений, углекислый газ влияет и на суммарное альбедо (т. е.

отражательную способность) растительного покрова, в основном, в сторону его понижения, что может немного усилить глобальное потепление.

Так же углекислый газ уменьшает транспирацию воды растениями [1], что в ряде случаев может стать (либо уже является) причиной усиления дневного нагрева, как самих растений, так и окружающего воздуха в период активной вегетации растений.

Целью данной работы являлась оценка возможных климатических изменений на Европейской территории России в 21 веке и анализ наиболее вероятных последствий этих изменений для хозяйственной деятельности.

Методика

Районом исследования была выбрана Европейская территория России (ЕТР). Для прогноза предстоящего изменения климата в данном регионе использовалась информация о современных климатических и гидрологических  тенденциях, представленная на сайтах Гидрометцентра России (URL: http://meteoinfo.ru/), Национального центра климатических данных США (URL: http://www.ncdc.noaa.gov/), общие прогнозы по сценариям глобального потепления, представленные в отчёте Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) и Росгидромета, аналитические рассуждения. Для оценки предстоящего изменения условий выращивания основных сельскохозяйственных культур были использованы справочные данные об их климатических предпочтениях. Так же использованы результаты проведенного автором исследования вероятного отклика древесной растительности Северо-западного Кавказа на предстоящее изменение климата [2]. Статья готовится к выходу в журнале «Экологический вестник Северного Кавказа».

Особенности изменения глобального и регионального климата

В связи с неопределённостью будущих выбросов парниковых газов в атмосферу, величины их поглощения, а так же сложности реакции климатической системы на эти изменения, Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) разработан ряд сценариев возможных климатических изменений на 21 век.

По состоянию на 2013 год наиболее вероятным интервалом повышения глобальной температуры является величина, превышающая современное значение на 1 – 4° С к концу 21 века [4]. При этом происходящее и ожидаемое потепление оказывается неодинаковым по величине в разных районах. Оно более значительно в Северном полушарии.

Наибольшие же величины потепления наблюдаются и ожидаются в Арктике и в сухих континентальных районах, включая пустыни.

На Европейской территории России за период 1901 – 2012 гг. рост средней температуры составил от 1 до 2,5° С. Наибольшая величина потепления отмечена в её средних широтах.

Рост глобальных и региональных температур будет сопровождаться изменением картины выпадения атмосферных осадков. По данным [4] за период 1951 – 2010 гг. на большей части Европейской территории России отмечался рост количества осадков на 5 – 10%.

Лишь местами в Поволжье и на северо-востоке ЕТР оно несколько уменьшилось за данный период. Однако обращает на себя внимание, что за этот же период в субтропической зоне Ближнего и Среднего Востока, в Средней Азии и ряде областей Средиземноморья количество осадков существенно уменьшилось.

Это подтверждает гипотезу о смещении климатических поясов к северу при глобальном потеплении.

Существенные изменения произошли и в структуре атмосферной циркуляции.

Так, в последние годы наблюдается ослабление западно-восточного переноса воздушных масс, что влечёт за собой ослабление (в среднем) циклонической активности и подвижности воздушных масс, учащение так называемых блокирующих ситуаций в атмосфере, ухудшение переноса водяного пара в сухие континентальные районы и так далее.

Следствием этих изменений является тенденция к усилению засушливости в тёплое время года, которая уже отразилась на устойчивом снижении уровня воды в р. Дон и падении уровня воды в Каспийском море. По информации, полученной автором, жители сельских районов Ростовской области отмечают уход воды в колодцах, что так же является реакцией на продолжительное иссушение последних лет.

По мнению климатологов, все эти изменения связаны с сокращением площади и толщины льдов в Северном полушарии и потеплением в Арктике, отмечавшемся в последние 20 лет. Несомненно, данные процессы будут продолжаться и в ближайшие десятилетия, даже в случае принятия жестких мер по снижению выбросов.

Прогноз климатических изменений на Европейской территории России

По прогнозам МГЭИК и Росгидромета [3, 4], повышение средней температуры на Европейской части России будет более сильным, чем в среднем по суше Северного полушария, и только на Северном Кавказе оно не превысит среднего уровня изменений [4].

Тенденции в динамике увлажнения будут определяться смещением к северу климатических поясов и ослаблением западно-восточного переноса воздушных масс.

По прогнозам [3, 4], изменение в количестве осадков в разных районах ЕТР будет не одинаковым, а величина изменения будет напрямую зависеть от уровня глобального потепления и сезона года.

  По сценариям с наименьшим уровнем потепления (температура, характерная для последних лет), выраженного изменения в количестве осадков на большей части ЕТР не ожидается. Сценарии со средним и высоким уровнем глобального потепления показывают рост их количества в центре ЕТР и значительный рост – на севере ЕТР.

При этом выраженный рост количества осадков ожидается в холодное полугодие, тогда как в тёплое – лишь небольшие изменения [3]. Некоторое снижение количества осадков предполагается на Северном Кавказе в тёплое время года.

В случае дальнейшего ослабления интенсивности западно-восточного переноса можно ожидать роста нестабильности выпадения осадков с возможным уменьшением их количества не только в южной, но и восточной части ЕТР (Поволжье), как это наблюдалось в последние годы.  При этом учащение засушливых периодов без снижения общего количества осадков можно ожидать в центральных районах ЕТР, и, возможно, даже на севере.

 В отличие от равнинной части юга ЕТР, тенденции в динамике увлажнения в горной (и отчасти в предгорной) частях могут оказаться не столь однозначными, вследствие возможной активизации региональных конвективных процессов.

Такая активизация может быть результатом более сильного нагрева поверхности, освобождённой от снега и льда, и повышения разницы температур между свободной атмосферой и земной поверхностью из-за специфики современного потепления.

По данным автора, пик засушливости в горной части Краснодарского края и Адыгеи был пройден в конце 90-х – начале 2000-х, когда засухи наблюдались синхронно, и на равнинах, и в горах. Активизация засух на юге ЕТР  в последние годы затронула, главным образом, равнины и Черноморское побережье Кавказа.

Последствия глобального и регионального потепления для Европейской части России

Прогнозы региональных климатических изменений должны учитываться при долгосрочном планировании хозяйственной деятельности. Исходя из этого, попытаемся дать оценку возможным последствиям климатических изменений для Европейской территории России в 21 веке.

В горных и предгорных районах Северо-западного Кавказа мы ожидаем существенную перестройку структуры естественного растительного покрова, главным образом, в направлении субсредиземноморского типа растительности [2].

 Условия для летнего отдыха и туризма могут улучшиться в связи с сокращением числа облачных дней и повышением ночных температур, которые в горных районах Кавказа летом довольно низкие.

Однако при этом возрастёт опасность схода селей и оползней, а так же наводнений на реках, вследствие вероятного учащения экстремально сильных ливней и периодов резких повышений температур зимой и весной.

При умелом ведении лесного хозяйства этой проблемы, вероятно, можно избежать.

Для горнолыжного туризма настанут не лучшие времена. Многие, наверно, помнят, что Сочинская олимпиада 2014 г. проходила на фоне аномально тёплой погоды, затруднявшей проведение соревнований. Мощные волны тепла шли одна за другой. В будущем волны тепла могут стать ещё более частыми и интенсивными, что, конечно, следует учитывать при планировании данного вида деятельности.

Сельскохозяйственная зона юга ЕТР, Нижнего и Среднего Поволжья и, возможно, Центрального Черноземья окажется в неблагоприятных климатических условиях. Прежде всего, это будет связано с наметившейся тенденцией к повышению частоты засушливых периодов.

Дополнительным негативным фактором может стать распространение волн тепла с последующими заморозками, что может приводить к повреждению всходов сельхоз культур и почек плодовых деревьев. В последние годы такие явления становятся всё более частыми. Падение урожайности можно ожидать у таких культур, как горох и картофель, в меньшей степени у подсолнечника и кукурузы.

В то же время, в ряде менее засушливых районов при правильном ведении хозяйства можно ожидать роста урожайности винограда.

В последние годы в регионе наблюдается изреживание и частичное усыхание полос искусственных лесонасаждений. Эти негативные тенденции связаны с ростом частоты и силы засух и пожаров в последние годы. Данная ситуация, вероятно, так же негативно скажется на выращивании сельскохозяйственных культур в регионе.

Ухудшение климатических условий уже приводит к экономической нерентабельности ведения сельского хозяйства в ряде районов Ростовской области и Поволжья. В будущем «пустующих» земель может стать гораздо больше.

В центральные районы ЕТР, по-видимому, сместится зона, благоприятная для сельского хозяйства. Однако неблагоприятным фактором может стать учащение пожаров на торфяниках, а так же низовых лесных пожаров. Условия для ведения лесного хозяйства будут, в целом, благоприятными.

На севере Европейской территории России сложатся идеальные условия для ведения лесного хозяйства, а также значительно улучшатся условия для ведения сельского хозяйства.

Отметим, что приведенные выше рассуждения не учитывают непосредственного влияния углекислого газа на растения, которое заключается в росте биологической продуктивности и засухоустойчивости древесных и большинства травянистых растений [1].

Данный фактор будет способствовать смягчению негативного эффекта климатических изменений в районах, где они ухудшатся (юго-восточная половина ЕТР).

Хотя количественное влияние этого фактора трудно предсказать, до некоторой степени оно может быть учтено при долгосрочном планировании хозяйственной деятельности.

Выводы

  1. При всей многочисленности гипотез современных климатических изменений, наиболее вероятной их причиной является рост концентрации парниковых газов в атмосфере Земли вследствие хозяйственной деятельности человека.
  2. За последние 100 лет глобальная температура уже выросла примерно на 1°С, и по прогнозам может вырасти ещё на 1—4°С в течение 21 столетия.
  3. На Европейской территории России потепление идёт быстрее, чем в целом по планете, и уже привело к таким неблагоприятным климатическим сдвигам, как учащение периодов засушливости в ряде районов в последние годы. В течение 21 века эти тенденции будут только усиливаться.
  4. В ближайшие десятилетия климатические изменения приведут к ухудшению условий ведения сельского хозяйства в юго-восточной половине ЕТР, и, напротив, к улучшению условий для сельского и лесного хозяйства в северной половине ЕТР.

Литература

  1. Акатов П. В. Реакция растений на рост концентрации углекислого газа в атмосфере//Живые и биокосные системы. 2013. №5. URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-5/article-14.
  2. Акатов П. В. Региональные последствия глобального потепления – прогноз для Адыгеи и Краснодарского края // Экологический вестник Северного Кавказа. Т. 12. №1. (в печати).
  3. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской федерации. М.: Росгидромет. 2014. 58 с.
  4. Изменение климата. 2013. Физическая научная основа. Резюме для политиков. URL: http://meteoinfo.ru/media/books-docs/WG1AR5_SPM_brochure_ru.pdf .

Literatura

  1. Akatov P. V. Reakciya rastenij na rost koncentracii uglekislogo gaza v atmosfere//Zhivye i biokosnye sistemy. 2013. №5. URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-5/article-14
  2. Akatov P. V. Regional'nye posledstviya global'nogo potepleniya – prognoz dlya Adygei i Krasnodarskogo kraya // Jekologicheskij vestnik Severnogo Kavkaza. T. 12. №1. (v pechati).
  3. Vtoroj ocenochnyj doklad Rosgidrometa ob izmenenijah klimata i ih posledstvijah na territorii Rossijskoj federacii. M.: Rosgidromet. 2014. 58 s.
  4. Izmenenie klimata. 2013. Fizicheskaja nauchnaja osnova. Rezjume dlja politikov. URL: http://meteoinfo.ru/media/books-docs/WG1AR5_SPM_brochure_ru.pdf

Библиографическая ссылка

Акатов П. В., Глобальное потепление и его региональные последствия для Европейской части России // «Живые и биокосные системы». – 2016. – № 15; URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-15/article-2

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector