Калахарі — український Степ

Про зміни клімату та його тенденції читачеві доводилося чути вже не раз. Проте проблема настільки багатопланова, що є потреба повернутися до неї знову.

Цілком справедливе твердження, що головним джерелом енергії на планеті Земля є Сонце. Відома сонячна константа енергії - 1,37кВт/м², що надходить до перпендикулярної до сонячних променів поверхні на орбіті Землі. Відповідно в кількісному відношенні енергія від Сонця надходить до Землі відносно стабільно. Проте не все так однозначно. Інакше як можна пояснити факт зменшення на 40% площі льодів в Арктиці, підвищення зони вічних снігів у Альпах на 300-350 м, збільшення показників середньої температури на планеті за останні 20 років на 0,7^оС тощо?

В Україні в останні десятиліття почастішали жорстокі посухи й істотно підвищилися літні температури, клімат набуває ознак континентальності. Темпи наростання температури в нашій країні істотно випереджають середні планетарні показники. Особливо рельєфно проявляється така тенденція на Півдні в зоні Степу, де поля й посіви у поточному році фактично не мали опадів протягом чотирьох-п’яти місяців. Відповідно на мізерних запасах вологи, що була в ґрунті після попередніх посушливих осені та безсніжної зими, формувати урожай сільськогосподарських культур було дуже складно. Традиційно всі нарікають на погоду - жарке сонце та посуху.

Проте подібні звинувачення мусимо адресувати насамперед собі.

Проаналізуємо по порядку. Як уже сказано, Сонце посилає нам відносно постійний потік променевої енергії. Тоді чому ж в одному регіоні дуже жарко, а в іншому погода на тій самій географічній широті є прийнятною, адже кут падіння сонячних променів і відповідно кількість надходження енергії на одиницю поверхні в них однакові?

Річ у тому, що Сонце надсилає до нас енергію передусім не у формі тепла (довгохвильове інфрачервоне випромінювання), а в основному у формі короткохвильового (видима частина спектра - світло) і частково ультрафіолетового випромінювання.

Якщо енергія світла потрапляє на непрозору поверхню, то вона переважно поглинається, перетворюючись на тепло (інфрачервоне випромінювання), і частково відбивається знову у простір (альбедо). Відповідно характер поверхні та її здатність відбивати сонячні промені у простір є визначальними в її нагріванні. Наприклад, у тундрі взимку може світити сонце, проте низький кут падіння світла і біла поверхня снігу на 98,0-99,7% відбивають сонячні промені знову у простір, і енергія фактично не поглинається. Як результат - в Арктиці тепла мало.

А тепер перенесімося в Степ. За наявності добре розвинених рослин, що затінюють ґрунт листям, дуже високої температури в регіоні традиційно не буває. Листки рослин частково відбивають енергію сонячних променів (10-20%), на 50-85% поглинає насамперед ФАР (фотосинтетична активна радіація). Енергія Сонця здійснює процеси фотосинтезу, а теплова енергія променів витрачається на випаровування води (транспірацію) з листя рослин.

Тобто більшу частину енергії світла використовують і трансформують зелені рослини. Зовсім інша ситуація там, де є результат діяльності людини: на поверхні ґрунту полів без рослинності (чорний пар, рілля, витоптані пасовища, дороги, будівлі, транспорт) або з малорозвиненою рослинністю. Тут сонячні промені майже повністю поглинаються і трансформуються в теплову енергію інфрачервоного випромінювання. Найвищу температуру повітря, як відомо, формують пустелі - простір, позбавлений суцільного рослинного покриву. Саме нагріта поверхня суходолу є тією своєрідною плитою, що нагріває ґрунт і приземне повітря, робить його сухим. Формується постійна зона високого тиску, яку обминають вологі фронти повітря.

Дуже схожа ситуація влітку формується в сучасній зоні Степу.

Нині зона Степу становить 25019,9 тис. га поверхні, або 41,5% площі країни, і 15555,2 тис. га орних земель. Площа ріллі зони Степу становить 47,8% площі орних земель країни, тобто майже половину її аграрного потенціалу.

За останні 20 років середня температура в цій ґрунтово-кліматичній зоні зросла на 1,7^оС. Кількість тепла, що надходить за теплий період року, істотно зросла. Наприклад, в умовах 2012 року сума температур вище ніж 10^оС становила 1355-2525^оС, або зросла порівняно із середніми багаторічними показниками на 148%.

Особливо інтенсивно наростають високі температури повітря. Так, сума температур вище ніж 15^оС зросла від 400-540^оС (середні багаторічні показники) до 755-940^оС у 2012 р., або підвищилася на 180%.

Такі кліматичні зміни спричиняє і підсилює недалекоглядна діяльність людини, зокрема розорювання території. У зоні Степу перетворено на ріллю 62,2% території, відбувається активне знищення лісових насаджень (лісосмуг, байраків, лісів, розорано водоохоронні зони річок і водойм тощо). На Півдні сьогодні майже немає перешкод для сильних сухих і гарячих вітрів з Африки та просторів Азії, які інтенсивно висушують землю і забирають дефіцитну вологу в посівів. Орні землі через активні деградаційні процеси влітку перетворюються на твердий, схожий на цеглу, моноліт, у якому є глибокі тріщини. Температура ґрунту на відкритих місцях досягає 70-80^о і вище. За таких умов вегетуючим рослинам вижити складно.

За останні десятиліття відбувається фактичне зміщення меж природно-кліматичних зон на 100-150 км на північ. Умови вегетації у традиційній підзоні Північного Степу (Дніпропетровська, Кіровоградська області та ін.) за останні роки фактично відповідали підзоні Південного Степу. Гідротермічний коефіцієнт цього року тут становив 0,45. Це умови - як у зоні Південно-Західної Африки у пустелі Калахарі. Підзона Північного Степу зміщується відповідно на території Черкаської, Полтавської та інших областей, які традиційно були в зоні Лісостепу.

У Південному Степу (Херсонська, Запорізька області, Кримська АР та ін.) реально вже проявляються ознаки опустелювання.

Збереження наявних тенденцій змін клімату в найближчі 20 років несе реальну небезпеку фактичної втрати для інтенсивного землеробства не лише зони Степу, а й понад половини площ орних земель країни та майже двох третин площі сучасної зони Лісостепу.

Такі наслідки розвитку процесів аридизації можуть призвести до десертифікації (непридатність території для проживання людей і ведення господарської діяльності) значних регіонів, тобто фактично до:

втрати у господарському використанні від 15 до 21 млн. га площ орних земель;

недоотримання щороку валових зборів від 24 до 40 млн. т якісного зерна, та інших продовольчих культур (овочів, плодів, ягід, винограду, горіхів, кормів), що є традиційною продукцією зони Степу;

неконтрольованої міграції населення зони Степу у північніші регіони країни через неможливість ведення аграрного виробництва; дефіциту прісної та чистої води; дискомфортності навколишнього середовища для життя на Півдні.

Протистояти процесам аридизації регіону, якщо вони досягнуть значного розвитку та руйнівної сили, буде надзвичайно складно.

Звичайно, зупинити небажані кліматичні тенденції неможливо, проте локально пом’якшити їхні негативні наслідки цілком реально. На це вказують результати досліджень різних галузей науки: фізіології рослин, рослинництва, землеробства, селекції, меліорації, кліматології, метеорології, ґрунтознавства, захисту рослин, екології, соціології та ін. Наявні знання у процесі змін кліматичних умов вимагають і вимагатимуть істотного доповнення, конкретизації, системності та комплексності. Вони вже сьогодні необхідні для наукового обґрунтування «Програми збереження екологічно безпечних умов функціонування біоценозів і геоценозів зони Степу» та своєчасного втілення її в життя.