Аномально теплый май и жаркое лето на территории Европейской России вызвали бурное обсуждение в печати и на телевидении проблемы глобального потепления. В последние годы эта тема находится в фокусе пристальных интересов правительственных, деловых и научных кругов многих стран мира, выражающих серьезную обеспокоенность тем, что происходит с климатом планеты. Вопрос о противодействии глобальному потеплению климата был в числе приоритетных на встрече лидеров стран Большой восьмерки в июне 2007 года в Хайлигендамме (Германия). В средствах массовой информации появилось множество гипотез и прогнозов о том, что ожидает человечество в ближайшие годы - от оценок возможных экономических потерь и приобретений разных стран и регионов вследствие изменения климата до поистине фантастических сценариев-страшилок о глобальном вымирании животных и растений и даже потере планетой ее атмосферы и гибели всего живого на ней. Как же разобраться, что в этих гипотезах не лишено смысла, а что - плод бурного воображения их авторов?
У меня, как у геолога (занимающегося древними растениями и климатами), сразу же возникает вопрос: а как последствия будущего глобального потепления климата можно проверить, обратившись к геологическому прошлому Земли? И это естественно, ведь геология - наука историческая по своей сути, а происходящее сейчас - это всего лишь продолжение долгой геологической истории планеты. Итак, что мы можем заключить о нынешнем глобальном потеплении, глядя на него из глубин геологической летописи? Обращение к ней позволяет сразу же сделать интересный вывод: судя по геологическим данным, нынешний климат планеты - аномально холодный и на Земле было теплее, чем сейчас, в течение 85% времени от последних 570 миллионов лет - того отрезка геологической истории, о котором у ученых есть много достоверных данных. Иными словами, так называемое парниковое состояние климата гораздо более нормально для нашей планеты, чем "ледниковое", причем теплый и холодный климаты неоднократно сменяли друг друга, вызывая вымирание одних групп организмов, расцвет других, миграции фаун и флор к полюсам при потеплении и в сторону экватора при похолодании. Все эти процессы неплохо задокументированы в геологической летописи, и мы умеем уверенно их распознавать. Климатические изменения не раз за историю Земли были в числе основных, если не единственных причин крупных, иногда катастрофических, вымираний животных и растений, но, конечно, ни разу не вызывали гибели всего живого на планете. Иными словами, происходящее с глобальным климатом ныне не уникально в геологической истории Земли. Другое дело, что есть веские основания полагать: техногенное потепление происходит на этот раз очень быстро - гораздо быстрее, чем это было в прошлом. А значит, что и последствия нынешнего потепления для биосферы могут, к сожалению, оказаться гораздо более ощутимыми, чем это было в прошлые геологические эпохи.
Чтобы судить о последствиях грядущего потепления, нам следует, естественно, обратиться к тому отрезку геологической истории, когда климат планеты был существенно теплее нынешнего: это позволило бы более контрастно и отчетливо выявить характер и оценить возможную амплитуду ожидающих нас изменений. Для подобного анализа как нельзя лучше подходит меловой период (146-66 млн лет назад), который был экстремально теплым временем в истории Земли. Об этом свидетельствуют многочисленные геологические данные о распределении горных пород, образовывавшихся в определенных климатических условиях, о палеотемпературах, рассчитываемых по составу изотопов в скелетных остатках древних организмов, и о распределении на поверхности Земли самих этих организмов - животных и растений. Это было время, когда ледовые полярные шапки, если и существовали, были значительно меньше современных, а теплолюбивые животные и растения проникали далеко в высокие широты Северного и Южного полушариев и леса распространялись вплоть до 85 градусов с.ш.
Пожалуй, наиболее важные сведения о климатах прошлого нам дает наука о древних растениях - палеоботаника. Это и понятно: ведь растения неподвижны, т.е. не могут укрыться от неблагоприятной погоды, и, непосредственно взаимодействуя с атмосферой, вынуждены приспосабливаться к тому климату, в котором живут. Именно такие приспособительные черты древних растений, морфологические и анатомические (строение их листьев, древесины, корневой системы), и используют палеоботаники для реконструкций климата геологического прошлого. Интересно, что по ископаемым растениям оказывается возможным не только качественно оценить климат (было холодно или жарко, сухо или влажно), но и количественно рассчитать, с определенной и тоже рассчитываемой ошибкой, ряд климатических параметров температуры (в градусах Цельсия) и количества осадков (в миллиметрах). Такую возможность нам дает давно подмеченное учеными хорошее соответствие строения листьев некоторых растений тому климату, в котором они живут: вспомните, например, крупные листья с зубчатыми краями лип и кленов средней полосы и мелкие жесткие цельнокрайние листья кустарников степей и полупустынь. Сравнительно недавно палеоботаниками был разработан метода расчета палеоклиматических параметров по морфологии листьев древесных двудольных растений, в основе которого лежит многомерная статистическая корреляция между набором морфологических признаков этих растений и рядом климатических параметров температуры и влажности - таких, как среднегодовая температура, среднее количество осадков за вегетационных период и др.
Изучение древних растений, населявших Землю в меловом периоде, позволяет сделать ряд интересных и важных выводов. Во-первых, расчеты климатических параметров хорошо подтверждают вывод о том, что, как уже говорилось, меловой период был весьма теплым временем в истории Земли. Во-вторых, палеоботанические данные показывают, что меловое потепление гораздо сильнее сказалось в приполярных областях, чем в приэкваториальных: климат высоких широт Арктики был необычно теплым и влажным даже на фоне в целом более теплого, чем ныне, глобального климата мелового периода. Излишне говорить, как данный вывод важен для прогноза будущего потепления в России, большая часть территории которой располагается в Приполярье и Заполярье. Местонахождение наиболее северной из изученных палеоботаниками ископаемых флор мелового возраста расположено на острове Новая Сибирь. Судя по реконструкции положения полюса в меловом периоде, палеоширота, на которой существовала новосибирская флора, была приблизительно 82 градусов с. ш. Эта флора, возраст которой около 89-93 млн лет, была открыта в 1886 году российской арктической экспедицией, руководимой бароном Эдуардом фон Толлем. Удивительно, что территорию арктических островов, которую Э.В.Толль описывает как "безотрадную пустыню, наводящую ужас своей безжизненностью", в далеком прошлом покрывала богатая лесная растительность, в чем-то сходная с современными лесами юга России. Новосибирская флора, судя по нашим расчетам, существовала при среднегодовой температуре 8,8 градусов по Цельсию, температуре наиболее теплого месяца 16,6 градусов по Цельсию, наиболее холодного месяца 1,8 градусов по Цельсию и среднемесячном количестве осадков за вегетационный период 94 мм. Сейчас подобные температуры характерны, например, для Великобритании, Северной и Центральной Франции, где далеко не каждый год на Рождество выпадает снег...
В-третьих, расчеты древних климатических параметров по палеоботаническим данным говорят о том, что в меловом периоде не существовал широко распространенный в нашей стране континентальный, а тем более резко континентальный тип климата. В настоящее время примером места с таким климатом может служить Центральная Якутия: этот район характеризуется очень большим - наибольшим в мире - годичным диапазоном температур, достигающих в г. Вилюйске в июле 18 градусов по Цельсию и опускающихся в январе до - 38 градусов по Цельсию. Другая особенность данного климата - это низкое, около 250 мм/год, количество осадков, сравнимое с таковым полупустынных и пустынных районов. Однако изучение меловой флоры р. Вилюй (ее возраст 93-100 млн лет) свидетельствует о том, что она существовала вовсе не в континентальном, а во влажном теплоумеренном климате без холодных зим: расчетная среднегодовая температура составила 13,0 градусов по Цельсию, температура наиболее теплого месяца 21,6 градусов по Цельсию, наиболее холодного месяца 5,7 градусов по Цельсию и количество осадков за вегетационный период (продолжавшийся, согласно расчетам, 7,5 месяца) 1185 мм. Важно, что анализ глинистых минералов, составляющих горные породы на р. Вилюй, подтверждает вывод палеоботаников о теплом и влажном климате того времени.
Для оценки характера, результатов и последствий глобального потепления климата Земли учеными используются климатические компьютерные модели, в первую очередь модели общей циркуляции (GCM). Но как убедиться в адекватности и точности этих моделей - ведь климат будущего, даже не очень отдаленного, мы попросту не знаем? И снова на помощь нам приходит геологическая летопись: ведь существует единственный способ проверки моделей - сравнение геологических свидетельств о древнем климате с результатами его моделирования для прошлых эпох с использованием тех же самых GCM, что применяются и для предсказания будущих изменений климата планеты. Такое сравнение показало, что существующие GCM, "примененные" для реконструкции климата мелового периода, вполне адекватно предсказали и то, что этот климат был гораздо теплее нынешнего, и то, что меловое потепление особенно сильно сказалось в высоких широтах Северного и Южного полушариев. Но что не смогли сделать современные, даже наиболее совершенные, GCM - это воспроизвести климатические параметры внутренних районов Азии в условиях более теплого, чем ныне, климата мелового периода: модели "приписывают" этим районам близкий к современному резко континентальный климат, а геологические, и прежде всего палеоботанические, данные свидетельствуют, как было показано выше, об умеренно теплом влажном климате с мягкими зимами. Это вызывает серьезные сомнения в применимости существующих GCM для предсказания будущего потепления климата Земли. Однако гораздо важнее здесь другое, а именно то, что неточность современных компьютерных моделей - в недооценке возможных климатических изменений: согласно прогнозам моделирования, при потеплении климат внутриконтинентальных районов (каких в России множество) останется, как и был, резко континентальным, однако геологические свидетельства говорят, что это не так. То есть на самом деле ожидающие нас из-за изменений климата невзгоды могут быть еще значительнее, чем это предсказывают модели.
И последнее. Данная заметка - мой ответ скептикам, которые считают, что фундаментальная наука - это удовлетворение собственного любопытства ученого за счет налогоплательщиков. Своим рассказом я попытался показать, как фундаментальные науки, казалось бы весьма далекие от коммерческих проектов, палеоботаника и палеоклиматология, могут оказывать влияние (пока еще недостаточно осознанное и понятое обществом) на принятие экономических и политических решений на самом высоком уровне. Могут, но пока, увы, не оказывают...