Последние исследования показывают, что при отсутствии серьезного внешнего вмешательства растения на Земле могут выжить почти в два раза дольше, чем прогнозировалось ранее, а Земля может «оставаться зеленой» почти 1,9 миллиарда лет. Результаты получены двумя исследователями из Blue Marble Space, которые использовали климатические модели для оценки долгосрочного воздействия будущего увеличения солнечной радиации и изменений концентрации углекислого газа в атмосфере на судьбу растительности Земли.

Ранее научное сообщество давало самые разные оценки того, когда растения Земли исчезнут: некоторые исследования полагают, что растительность, возможно, не сможет поддерживать свой статус-кво из-за деградации окружающей среды примерно через 100 миллионов лет; другие модели указывают на то, что растения могут существовать еще около 1 миллиарда лет. Последняя статья, опубликованная в журнале «JGR Atmосферs», еще больше расширяет этот временной интервал, полагая, что при определенных сценариях последний участок зелени на Земле может полностью исчезнуть только примерно 1,87 миллиарда лет назад.

Исследовательская группа сосредоточилась на изучении двух возможных путей развития: один предполагает, что концентрация углекислого газа в атмосфере обычно остается близкой к нынешним уровням, в то время как температура поверхности медленно увеличивается с увеличением солнечной радиации; другой предполагает, что содержание углекислого газа в атмосфере будет продолжать снижаться в ближайшие миллиарды лет из-за ускоренного «вымывания» углеродных элементов геологическими процессами, такими как выветривание. Они использовали климатические модели для проведения расчетов в разные моменты времени, чтобы измерить, как долго растительность может сохраняться в среде, которая постепенно нагревается и постепенно становится «дефицитом углерода».

В сценарии, где повышение температуры является доминирующим фактором, модель показывает, что глобальная средняя температура будет медленно повышаться примерно на 20 градусов по Цельсию примерно через 1,5 миллиарда лет. Примерно через 500 миллионов лет потепление еще больше ускорится, добавив еще 40 градусов по Цельсию. Эта длительная высокая температура сделает окружающую среду на поверхности все более агрессивной для растений. В конце концов, даже самым толерантным видам будет трудно выжить. По оценкам исследований, растительные сообщества полностью исчезнут около 1,87 миллиарда лет назад.

Если пойти по другому пути, предположив, что геологические и климатические процессы ускоряют удаление углекислого газа из атмосферы, то основной лимитирующий фактор, с которым сталкиваются растения, сместится с «жары» на «голод». В таких моделях концентрация углекислого газа в атмосфере может упасть с чуть более 400 частей на миллион (около 400 частей на миллион) в настоящее время до чуть более 30 частей на миллион в течение следующего миллиарда лет. Для подавляющего большинства растений, использующих фотосинтез, такие источники углерода крайне скудны. Даже по самым оптимистичным оценкам им будет сложно продолжать нормально расти после 1,84 миллиарда лет назад.

Независимо от того, будут ли они «сожжены до смерти» высокими температурами или постепенно увянут в результате «углеродного голода», исследования показывают, что растения и сложные экосистемы на Земле, скорее всего, исчезнут раньше установленного срока в ближайшие 2 миллиарда лет. Ранее, поскольку солнечная радиация продолжает увеличиваться, глобальный океан может значительно испариться примерно через 1,5 миллиарда лет, а единственные оставшиеся водоемы будут существовать на поверхности в виде разбросанных «водных карманов», что еще больше сожмет жизненное пространство для растительности.

Однако даже если наземные растения полностью исчезнут из-за экстремальных условий окружающей среды, конец жизни может наступить не сразу. Некоторые предыдущие теории и симуляции показали, что микроорганизмы в глубоких подземных средах могут сохраняться в течение более длительного периода времени, задерживая «смертельное дыхание» биосферы Земли еще на миллиард лет. Такие формы жизни могут продолжать развиваться в чрезвычайно бесплодных и высокотемпературных условиях, полагаясь на грунтовые воды, химические реакции горных пород и слабые источники энергии.

Автор исследования также отметил, что эта серия выводов проводилась на основе принципа «отсутствия внешнего вмешательства», что означает, что люди или другая потенциальная разумная жизнь не будут осуществлять крупномасштабные инженерные изменения в окружающей среде Земли в будущем. Фактически, идея продления обитаемого периода с помощью «геоинженерии» или «космической инженерии» существует уже давно, например, изменение орбиты Земли, корректировка состава атмосферы или создание зональных структур, чтобы выиграть дополнительное время выживания для биосферы. Напротив, поведение человека, такое как чрезмерные выбросы парниковых газов, также может ускорить упадок некоторых экосистем в краткосрочной перспективе, добавляя больше переменных в долгосрочную судьбу.

Автор подчеркивает, что нынешняя фотосинтетическая система хорошо адаптирована к существующей среде с точки зрения использования источников углерода и жароустойчивости, но будущая эволюция все еще может привести к появлению новых механизмов, выходящих за рамки того, что представляется сегодня. Например, новые пути фотосинтеза и чрезвычайно устойчивые к засухе и жаре структуры растений могут в определенной степени переопределить «финишную черту» зеленой жизни на Земле. Однако в крупномасштабном контексте, в котором доминируют солнечная эволюция, состав атмосферы и геологические процессы, любое биологическое улучшение трудно полностью избежать ограничений физических и химических границ.

С астрономической точки зрения, через миллиарды лет Солнце превратится в красного гиганта и в конечном итоге вовлечет или сожжет внутренние планеты, включая Землю, до такой степени, что они станут непригодными для жизни. Это рассматривается как окончательная судьба Земли. То, что показывают последние исследования, — это долгий и относительно четкий «обратный отсчет», который жизнь на поверхности Земли, особенно растительный мир, может пройти перед этим окончательным финалом. В этом временном масштабе человеческая цивилизация — всего лишь очень короткий миг, но ее влияние на будущее экологии Земли может значительно превысить ее собственное существование.

С точки зрения ученых, такие долгосрочные прогнозы — это не только академическое обсуждение планетарной эволюции, но и дает нам уникальный взгляд на текущие проблемы окружающей среды. Когда мы обеспокоены изменением климата и экологическим разрушением в последние десятилетия и столетия, существование долгосрочной «зеленой финишной линии» напоминает человечеству, что сохранение мира, пригодного для воспроизводства сложной жизни, является драгоценной и хрупкой возможностью. В какой-то момент в отдаленном будущем, когда последний лист увянет в условиях высокой температуры и бедности углеродом, Земля попрощается со своей миллиардной «зеленой главой», и это именно та научная картина, которую пытаются нарисовать текущие исследования.