Александр Никонов.

История отмороженных в контексте глобального потепления

(страница 6 из 25)

скачать книгу бесплатно

   Записывайте. Углерод в земной атмосфере содержится, в основном, в виде диоксида – углекислого газа. Но помимо обычного углерода  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С, в атмосфере присутствует и некоторая доля радиоактивных изотопов углерода –  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С и  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С. Период полураспада  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С – 5730 лет. Резонное недоумение: при таком коротком периоде жизни все изотопы углерода давно уже должны были распасться, а раз они до сих пор присутствуют, значит, откуда-то постоянно берутся? Верно, под воздействием космического излучения в верхних слоях атмосферы изотопы углерода постоянно вырабатываются из атомов азота. Так что проблем с пополнением атмосферы углеродными изотопами никаких нет, домохозяйкам беспокоиться по этому поводу совершенно не нужно.
   Любой живой организм дышит и питается, то есть обменивается углеродом с окружающей средой. А когда организм умирает, он перестает пополнять в себе запасы изотопов углерода и таким образом фиксирует внутри себя содержание  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С. Дальше накопленный изотоп может только распадаться. Период полураспада мы знаем. Содержание изотопа в атмосфере тоже знаем. Определив, сколько в найденной деревяшке осталось  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С, можно узнать, когда дерево было срублено. Если в образце осталась ровно половина  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С от его содержания в атмосфере, значит, с момента смерти прошло 5730 лет – период полураспада. Очень простая экспоненциальная зависимость. Отличненько.
   Проблема только в том, что содержание  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С в атмосфере в разные периоды истории непостоянно! Оно зависит от колебаний климата, от соотношения площадей суши и океана, от солнечной активности, параметров глобального круговорота углерода (насколько активно углерод извлекается из атмосферы морской или наземной флорой и фауной)… Все эти колебания приводят к тому, что связь остаточного  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С со временем не такая простая, как на графике полураспада. А посему радиоуглеродное время может сильно отличаться от календарного. Поэтому существуют специальные таблицы поправок для перевода углеродного времени в календарное. Созданием этих таблиц занимается умопомрачительное число лабораторий – примерно полдесятка во всем мире.
Это довольно сложный и утомительный процесс. Раз в 5–6 лет таблицы поправок и калибровочные кривые подвергаются ревизии и уточнению. Но про них почему-то мало кто знает даже в научном мире.
   Калибровочные кривые имеют весьма причудливый вид. Чтобы не пугать читателя, зашедшего в книжный магазин и начавшего перелистывать эту книжку, я постараюсь привести в ней как можно меньше графиков и формул, ибо каждая формула, как известно, вдвое снижает число читателей. А на словах скажу, что, например, реальной календарной дате – 299 год до н. э. соответствует аж целых три радиоуглеродных возраста – 2171,2200 и 2254 углеродных лет тому назад (отмечу, что точкой отсчета радиоуглеродного возраста по традиции считается 1950 год). А, допустим, радиоуглеродному возрасту в 2450 лет соответствует диапазон календарных лет шириной в 343 года (с 757 до 414 года до н. э.), причем если учесть приборную ошибку измерения, равную 2–3 %, то ширина календарного диапазона возрастет в обе стороны еще лет на 50–70! Иными словами, если радиоуглеродный анализ покажет историку, что образцу 2450 лет, тот запросто может спутать время основания Рима с окончанием Пелопонесской войны.
   Кроме того, «дальнобойность» радиоуглеродной методики ограничена относительно коротким периодом жизни изотопа углерода. За 5730 лет распадается половина  -------
| bookZ.ru collection
|-------
|  
 -------


С, за следующие 5730 лет – половина от оставшейся половины, то есть три четверти изначального. И так далее. Чем больше прошло времени, тем с меньшими количествами атомов приходится работать исследователям. А изотопа в образце и без того мизер! И чувствительность физических приборов не беспредельна!
   Самые большие энтузиасты метода говорят, что он может пристойно работать аж до 40 тысяч лет. Другие полагают, что надежные результаты радиоуглеродного анализа лежат в диапазоне до 10 тысяч лет и не глубже. Не будем спорить, скажем лишь, что таблицы корректировок, которые постоянно обновляются, делятся на две части. Первая часть заканчивается датой 7210 радиоуглеродных лет, что соответствует 9 тысячам календарных лет назад. В этом диапазоне ошибка меньше, но все-таки может достигать 2–3 сотен лет. Второй участок в этих таблицах – до 22 тысяч лет. И здесь уже погрешность составляет плюс-минус 1000 лет, что для историков совершенно непригодно. Да и незачем им так глубоко заглядывать, история ведь началась буквально вчера. Так что «дальнобойные» ограничения радиоуглеродного метода касаются, скорее, не историков, а других ученых. Палеоклиматологов, например…
   Есть и еще одна закавыка в радиоуглеродном методе – человеческий фактор. На свете не так уж много лабораторий, которые могут квалифицированно осуществлять радиоуглеродные датировки. Но очень много людей, которые хотят на этом заработать. Датировка одного образца стоит около тысячи долларов. Не кислые бабки, согласитесь. В России около 20 лабораторий, которые с удовольствием возьмут с вас эти деньги, но доверять результатам можно только трех-четырех из них.
   Лабораторная установка для радиоуглеродного анализа не только очень дорогая (под миллион баксов), но и очень сложная – она устроена ничуть не проще реактивного самолета. Да и выглядит довольно впечатляюще: лес труб, несколько тонн металла, вакуумные насосы, масс-спектрометры, баллоны со сверхчистым гелием, аргоном, азотом…
   На сегодняшний день одной из лучших в стране считается лаборатория радиоуглеродного датирования в Геологическом институте РАН. Руководит ею удивительный дядечка с удивительным именем и удивительной судьбой – Леопольд Сулержицкий. На свете есть много технарей и естественников, перешедших работать в гуманитарные сферы (таков, например, автор данной книги), но практически никогда не встречается обратного – чтобы гуманитарий вдруг перешел работать в область техники. И это естественно: от сложного к простому всегда соскочить можно. Если ты имеешь хорошую образовательную базу, потом можешь заняться чем угодно – любой болтологией, а вот попробуйте поставить какого-нибудь гуманитария хотя бы простым инженером на завод…
   Леопольд Сулержицкий – редчайшее исключение. Закончив консерваторию по классу виолончели, он бросил это негодное занятие и стал настоящим человеком, то есть ученым. Ему сейчас за шестьдесят, и он заведует первоклассной лабораторией. Это единственный в нашей стране завлаб, не имеющий высшего образования (консерваторское, разумеется, не считается). Чтобы дать ему звание старшего научного сотрудника, потребовалось специальное распоряжение Президиума АН СССР. И такое распоряжение было издано, что делает честь нашей Академии. Сулержицкий – настоящий фанат науки. Кроме науки, ему ничего не нужно. У Леопольда Дмитриевича всего один костюм, в котором он ездит в экспедиции, ходит на работу и на Дорогомиловский рынок – за картошкой. Он ли не святой?…
   Лет десять назад Сулержицкий с упоением работал на острове Врангеля. Там были найдены останки мамонтов, которые, как оказалось, жили всего 2500 лет назад, во времена Рима. Года через два после этого «Нейчур» опубликовал об этой сенсации статью. В публикации «Нейчура» восемь подписей и нет фамилии Сулержицкого. Хотя именно Сулержицкий на Врангеле ковырял этих мамонтов и делал датировку. Когда коллеги Леопольда Дмитриевича возмутились этим фактом, тот только рукой махнул. Сулержицкому не важна слава земная, ему важен процесс. Точно, святой…
   Впрочем, даже если какой-нибудь начинающий климатолог принес образец самому Сулержицкому, это еще не значит, что будет получен адекватный результат. Потому что львиная доля успеха зависит от того, насколько правильно образец отобран. Археологу в этом смысле проще, он нашел какой-нибудь обломок корабля или деревянный щит, приволок его в приличную лабораторию и получил приличный результат. А вот для климатолога ошибка в выборе дерева может стать фатальной. Не все деревья одинаково полезны! И выбор образца здесь лежит далеко за границами профессиональных навыков – почти что в области искусства.
   …Погодите-ка, погодите. А зачем вообще климатологу сдавать на радиоуглеродный анализ какие-то деревья?…
   Вы правы, это тоже нуждается в пояснениях. Потому что если я пояснений не дам, а просто заявлю, к примеру, что интеллектуальный всплеск Осевого времени, ставшего поворотным для истории всей человеческой цивилизации, был вызван мощным похолоданием, то какой-нибудь бывший, но гордый студент исторического факультета МГУ, презрительно оттопырив нижнюю губу, обязательно спросит:
   – А с чего вы взяли, что тогда было глобальное похолодание? Откуда вообще может быть известно, когда и насколько падала или поднималась среднемировая температура? Тогда ведь не было метеорологических станций, компьютеров и всемирной службы погоды.
   Не в бровь, а в глаз – не было! Не зря человек историю учил в университете. Придется объяснять…
   Есть такая штука – криминалистика. Наука о следах. О том, как по мельчайшим царапинкам восстановить картину того, что происходило без свидетелей. Палеоклиматология – та же криминалистика, только выслеживает она одного «преступника» – климат. И методов для поимки ускользающего беглеца у нее много. Пробежимся по ним – исключительно в целях общей эрудиции. А кому копаться в мусоре былых эпох лень, может сразу перейти к приключениям, то есть к третьей части этой великой книги.


   По понятным причинам имеет смысл поговорить только о тех методах реконструкции климата, которые позволяют восстановить климатическую картину последних нескольких тысяч лет. Поэтому геологические и микрофаунистические методы мы описывать не будем: первые работают в масштабах десятков и сотен миллионов лет, вторые – десятков и сотен тысяч лет. Микрофаунистика изучает микроостанки древней фауны в осадочных породах, как правило, в донных отложениях озер, морей и океанов. Скорость накопления осадков чрезвычайно мала, поэтому в одном небольшом образце содержится информация сразу о тысячах и десятках тысяч лет. Это очень грубо, нам бы что-нибудь поточнее – методика реконструкции температуры должна давать не среднее значение по столетию, а в идеале иметь годовое, а лучше бы и сезонное разрешение, чтобы мы могли сказать: ага! зима 1319 года была холодной и имела температуру на 1,5 градуса ниже нынешней климатической нормы.
   И такие методы у науки есть.
 //-- Дендрохронология --// 
   В начале XX века немецко-русский климатолог Владимир Петрович Кеппен (родившийся в Санкт-Петербурге и потом переехавший на ПМЖ в Германию) сказал, что растительность есть кристаллизованный климат. Высказывание было очень метким, всем понравилось, но справедливость требует отметить, что о том же самом догадывались еще древние греки. Они понимали: какова флора, таков и климат. Точнее, наоборот, каков климат, такова и растительность.
   А какова растительность, таков и животный мир.
   А какова флора и фауна, таковы и люди, поскольку климат, растительность и живность полностью определяют условия проживания людей в данной местности. Собственно, любому нормальному человеку это должно быть понятно – достаточно поставить рядом грека, папуаса и чукчу, чтобы воочию убедиться: условия жизни полностью определяют способ жизни (одежду, обычаи, мораль) и внешний облик людей.
   Деревья – живые хронисты эпохи. Смена времен года отражается на спилах годовыми кольцами. Каждый год образуется новое кольцо. Правда, не все деревья так старательны – тропические и субтропические деревья не имеют выраженных годовых колец, поскольку там нет резкой смены времен года, соответственно, зима не оставляет тяжкий рубец на многострадальном теле дерева.
   Наиболее удобны для изучения годовых колец калифорнийские секвойи. Во-первых, стволы толстенные, поэтому считать годовые кольца легко – каждое кольцо толщиной в палец. Во-вторых, секвойи живут тысячи лет. Жалко, конечно, такое дерево – толщиной с дом, помнящее Джорджа Вашингтона! – спиливать, но зато, изучая спил, можно заглянуть сразу на сотни лет назад. Кстати, теперь спиливать деревья вовсе необязательно, поскольку изощренная западная наука изобрела малотравматичный способ получения нужной информации – при помощи специальных тонких буров, ими можно вынуть керн, не губя дерево.
   Что же видно по кольцам? По кольцам видно, хорошо было дереву в тот период или плохо. Если дереву хорошо, оно быстро толстеет, годовые кольца получаются широкие. А вот если дереву чего-то не хватает, годовое кольцо получается узкое. Но вот чего не хватает дереву для полноценного роста – тепла или влаги? То есть холодное было время или засушливое? На этот вопрос дендрохронологический метод ответить не может. И это первый недостаток дендрохронологии.
   Второй недостаток заключается в том, что ширина кольца дает представление о климатических условиях только в течение вегетационного периода, то есть когда дерево растет. А в Арктике, например, вегетационный период длится всего-то два месяца. На юге – подольше. Но в любом случае кольцо, хоть и называется годичным, содержит информацию только о том, каким было лето. Вообще-то специалисты об этом знают, но с большой охотой забывают и порой пытаются трактовать данные о полученных на основании изучения колец температурах как среднегодовых. Именно так и родилась скандально-сенсационная публикация американских ученых в 1998-99 годах.
   Это была бомба! Американцы решили реконструировать среднеглобальную температуру на протяжении последней тысячи лет, используя только дендрохронологические данные, причем высокоширотные. И получилось у них, что с начала XX века на планете происходит совершенно беспрецедентное потепление, которое превзошло по масштабу все, что было на протяжении реконструируемого периода. Это абсурд, в чем мы убедимся в дальнейшем.
   Классический пример того, как жестоко можно ошибиться, не осознавая возможностей метода.
   Есть и еще одно обстоятельство, которое необходимо отметить. Математическая обработка полученной дендрохронологической информации настолько сложна и многоступенчата, что в силу этой сложности на руках у исследователя остаются только климатические события с временным масштабом в несколько десятилетий. Столетние колебания при математической обработке срезаются. Наиболее опытные и честные дендрохронологи прямо пишут об этом, правда, очень скромно: в 20-страничной статье – натри строчки. Типа «при фильтровании удаляются гармоники…» Какие такие гармоники там удаляются, из читающих неспециалистов мало кто понимает. Тем не менее, нам с вами нужно усвоить еще один недостаток метода – даже в самых длинных дендрохронологических рядах (несколько тысяч лет) нельзя увидеть столетних и тем паче тысячелетних колебаний: «гармоники срезаются».
   Но зато у дендрохронологии есть и свое преимущество: метод дает годовое разрешение. В этом его неоспоримое достоинство. Вот пример одного из корректных дендрохронологических исследований.
   У нас в России секвойи, к сожалению, не растут. Поэтому уральские ученые из Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН (Екатеринбург) давно придумали использовать для дендрохронологических исследований сибирскую лиственницу. Это замечательное дерево позволило заглянуть на четыре тысячи лет назад и отметить годы, в которые происходили экстремальные климатические события.
   Выбор лиственницы может показаться странным: ну какие там годичные кольца у дерева, растущего на краю западносибирской тундры! И вправду, тоненькие. Но есть у лиственницы и преимущество. У обычного дерева с годами растет не только диаметр ствола, но и толщина коры, то есть теплоизолятор. Поэтому толстое дерево может не почувствовать удара стихии – на спилах больших деревьев находят меньше годовых колец, поврежденных летними заморозками (так называемые морозобойные кольца). А вот лиственница стойкой опадающей корой исправно сигнализирует ученым о каждой погодной неурядице. И хоть диаметр ее ствола мал, зато и толщина коры редко превышает 3–5 мм.
   Изучение морозобойных колец позволило выделить годы, в которых на Полярном Урале летом температура опускалась ниже минус 5 °C – 1466, 1573, 1601, 1708, 1783, 1797, 1811, 1857, 1862, 1872, 1882, 1891, 1968 годы. Причем самые сильные заморозки пришлись на 1601, 1783, 1857, 1882 и 1968 годы. (1601 год нам уже знаком. Морозобойные кольца, соответствующие этому году, есть и у сосен, растущих в Северной Америке. 1783 год знаком нам тоже. Сухой туман с 24 мая по 8 октября этого года покрывал территорию от Норвегии до Сирии, от Англии до Алтая. В российской столице в середине лета, как отмечали современники, «солнечный свет был слабее, чем свет полной Луны». Это постарался вулкан Лаки в Исландии. Про остальные годы, возможно, мы еще поговорим, если случай представится.)
   Мало выбрать хорошую лабораторию для анализа образцов, нужно еще правильно отобрать сами образцы. Уральцы свои образцы отобрали правильно – они брали одиноко растущие лиственницы. Это принципиально! Не важно, с чем вы имеете дело – с кустами или деревьями, но отбирать в качестве образцов необходимо только отдельно стоящие деревья на границе сообщества – на границе лесотундры, леса, альпийских лугов: они острее чувствуют удары судьбы. В общем, нужны деревья-маргиналы, которые меньше зависят от сообщества и больше от климата. У них сигнал ярче.
   Штук двадцать строгих правил отбора образцов честно изложены в специальных брошюрках, изданных на газетной бумаге тиражом эдак в 200 экземпляров. Никто их не читает, кроме фанатов. А зря, ибо, как мы уже отмечали, неправильно отобранный образец плюс левая лаборатория могут загубить любую работу. А поскольку фанатов и хороших лабораторий много меньше, чем любопытных исследователей, 70–80 % работ по дендрохронологии годятся только на то, чтобы вытирать ими задницу.
 //-- Палинология --// 
   Название метода произошло от английского слова pollen – «пыльца». Палинология позволяет реконструировать температуру и уровень осадков по ископаемым остаткам спор и пыльцы растений. Почему это оказывается возможным?
   Уже давно в науке существует двухпараметрическая диаграмма Холдреджа. По вертикали на ней отложена среднегодовая температура, а по горизонтали – среднегодовое количество осадков. На самой диаграмме нанесены линии, ограничивающие все известные на свете растительные сообщества – арктическая тундра, тайга, широколиственные леса, пустыня, полупустыня, лесостепь, степь, саванна, тропические леса… То есть, располагая всего двумя параметрами – среднегодовыми температурой и влажностью, можно сказать, в какой конкретно зоне вы находитесь.
   Если, скажем, осадков у нас 600 мм, а среднегодовая температура +5 °C – это смешанные леса в умеренной зоне, Москва. Если осадков 4 тысячи мм, а среднегодовая температура +27 °C – влажные тропические леса. Температура -5 °C и всего 200 мм осадков – арктическая пустыня.
   Иными словами, если где-то в природе мы нашли законсервированные остатки пыльцы растений, которые в состоянии датировать по времени, то получаем самый настоящий палеотермометр! Прекрасными хранилищами таких остатков являются торфяные болота. Как вы, несомненно, помните из школьных уроков природоведения, торф – это недоделанный уголь. На 98 % он состоит из растительных остатков и на 2 % – из останков животных и микроорганизмов. Торф, по сути говоря, грязь. Особую ценность этой грязи придает то обстоятельство, что скорость торфонакопления очень велика – она может достигать нескольких миллиметров в год. Это вам не геологические осадки! Извлекая из болота колонки торфа, мы имеем подробную информацию – буквально по годам.
   Но как в дендрохронологии для отбора палеоклиматических проб подходят не все деревья, так и в палинологии для забора кернов подходят не все болота. Только верховые! Низинные болота совершенно нас не интересуют, потому что в них стекает вода из вышерасположенных болот, полностью перемешивая всю картину. Исследователям нужны только те болота, с которых осуществляется сток.
   Далее. Совершенно не подходят для исследования болота, расположенные близко от людей. Напротив, хороши лишь те, которые находятся как можно дальше от объектов хозяйственной деятельности. Дело не в том, что в болота могут попасть «цивилизационные загрязнения» – нефтепродукты или какая-нибудь химия, это не так страшно. Страшнее биологическое загрязнение. Если болото находится в километре от садов или полей, значит там за последние несколько сотен или тысяч лет все слои торфа будут забиты помехой – пыльцой культурных растений.
   Поэтому палинологи лезут в чащи тропических лесов, в сибирскую медвежью глушь, на плоскогорья Патагонии. Кстати, Россия для палинологов – отличное место, поскольку почти вся она представляет собой сплошной медвежий угол – от Чукотки до Белоруссии, и от Таймыра до Северного Кавказа.
   После того как палинологи извлекают из болота торфяные керны, они изучают их по слоям: смотрят, в каком слое пыльца каких растений содержится. Причем ищется не пыльца чего-то конкретного, например, дуба или одуванчиков, а выделяется многовидовое разнообразие, ибо только десятки видов дают полную картину. Скажем, если в слоях торфа травянистые сообщества преобладают над древесно-кустарниковыми видами, значит когда-то здесь была степь. В общем принцип ясен.
   Исследования показывают, что за десятки тысяч лет в одном и том же месте происходили драматические изменения. Если говорить о центральной России, то ландшафт здесь менялся от тундры и даже арктической пустыни до широколиственного леса. А дальше по соотношению пыльцы разных видов определяется среднегодовая температура и осадки. Причем точность метода составляет полградуса для среднегодовой температуры. Неплохой результат!
   Клименко, занимаясь реконструкцией климата центральной части России, в свое время сам отдал дань палинологии – проводил анализы торфяных кернов западнодвинских и валдайских болот. В этих работах была воссоздана детальная климатическая история среднегодовой и среднесезонной температур, а также среднегодового количества осадков за последние 5 тысяч лет. Что же интересного выяснилось?
   Оказалось, что зимы 1990-х годов не имели аналогов за пятитысячелетнюю историю климата. Они были очень теплыми! Лета же были рядовыми – гораздо более теплые лета, чем в девяностые, встречались многократно. Что же касается осадков, они были в пределах климатической нормы – здесь никаких сенсаций. Это еще раз подтвердило, что глобальное потепление более всего сказывается на высоких широтах, причем не на летних, а на зимних температурах. Что для нас с вами, любезные читатели, весьма недурственно. Впрочем, об этом мы еще поговорим в свое время. А сейчас я хочу для порядка поплакать над российской нищетой…
   Из-за того, что денег у нашей науки мало, помещений для хранения образцов нет, образцы после исследования выбрасывают. Не хранят в России вещдоки былых тысячелетий. Во всем мире существуют специальные хранилища для научных образцов, а у нас душа широкая: ливанул ведро торфяной грязи в канаву – и нет образца. А зря. На Западе новые поколения исследователей порой возвращаются к старым образцам и, бывает, делают на них замечательные открытия, ведь все время появляются новые методы исследований.
   Помню, когда Клименко впервые сказал мне про невозможность хранить в России образцы, я запальчиво воскликнул:
   – Так надо иностранцам дарить!


скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Поделиться ссылкой на выделенное