Активность человека: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена

Содержание

Активность личности - Психологос

​​​​​​​Активность личности — особый вид деятельности или особая деятельность, отличающаяся интенсификацией своих основных характеристик (целенаправленности, мотивации, осознанности, владения способами и приёмами действий, эмоциональности), а также наличием таких свойств как инициативность и ситуативность.

Подходы к определению понятия активности личности

Термин активности широко используется в различных сферах науки как самостоятельно, так и в качестве дополнительного в различных сочетаниях. Причём в некоторых случаях это стало настолько привычным, что сформировались самостоятельные понятия. Например, такие как: активный человек, активная жизненная позиция, активное обучение, активист, активный элемент системы. Понятие активности приобрело такой широкий смысл, что при более внимательном отношении его использование требует уточнений.

Словарь русского языка даёт общеупотребительное определение «активного» как деятельного, энергичного, развивающегося. В литературе и бытовой речи понятие «активности» часто употребляется как синоним понятия «деятельности». В физиологическом смысле понятие «активности» традиционно рассматривается как всеобщая характеристика живых существ, их собственная динамика. Как источник преобразования или поддержания ими жизненно значимых связей с окружающим миром. Как свойство живых организмов реагировать на внешние раздражения. Активность при этом соотносится с деятельностью, обнаруживаясь как её динамическое условие, как свойство её собственного движения. У живых существ активность изменяется в соответствии с эволюционными процессами развития. Активность человека приобретает особое значение как важнейшее качество личности, как способность изменять окружающую действительность в соответствии с собственными потребностями, взглядами, целями. (А. В. Петровский, М. Г. Ярошевский, 1990).

Большое значение придаётся «принципу активности». Н. А. Бернштейн (1966), вводя в психологию этот принцип, представлял его суть в постулировании определяющей роли внутренней программы в актах жизнедеятельности организма. В действиях человека существуют безусловные рефлексы, когда движение непосредственно вызывается внешним стимулом, но это как бы вырожденный случай активности. Во всех же других случаях внешний стимул только запускает программу принятия решения, а собственно движение в той или иной степени связано с внутренней программой человека. В случае полной зависимости от неё мы имеем место с так называемыми «произвольными» актами, когда инициатива начала и содержание движения задаются изнутри организма.

В социологии используется понятие социальной активности. Социальная активность рассматривается как явление, как состояние и как отношение. В психологическом плане существенным представляется характеристика активности как состояния — как качество, которое базируется на потребностях и интересах личности и существует как внутренняя готовность к действию. А также как отношения — как более или менее энергичная самодеятельность, направленная на преобразование различных областей деятельности и самих субъектов.

В психологии в рамках деятельностного подхода, также наблюдается некоторое непринципиальное расхождение в трактовке активности. Психологическая теория деятельности рассматривает макроструктуру деятельности в виде сложного иерархического строения. В её состав включают несколько уровней, в числе которых называют: особые виды деятельности, действия, операции, психофизиологические функции. Особенные виды деятельности в этом случае выступают как совокупность действий, вызываемых одним мотивом. К ним обычно относят игровую, учебную и трудовую деятельность. Их же называют формами активности человека. (Ю. Б. Гиппенрейтер 1997).

Б. Г. Ананьев, помимо указанных, к множеству «активно-деятельностных форм отношения человека к миру» причисляет также боевую и спортивную деятельность, познание, общение, управление людьми, самодеятельность. (Л. И. Анциферова, 1998). Активность, в данном случае, соответствует особенной форме деятельности или особенной деятельности.

По мнению К. А. Абульхановой-Славской (1991) посредством активности человек решает вопрос о согласовании, соизмерении объективных и субъективных факторов деятельности. Мобилизуя активность в необходимых, а не в любых формах, в нужное, а не в любое удобное время, действуя по собственному побуждению, используя свои способности, ставя свои цели. Тем самым, оценивая активность, как часть деятельности, как её динамическую составляющую реализуемую ситуативно то есть в нужный момент времени.

Ещё одна трактовка понятия активности предложена В. А. Петровским (1996), предлагающим рассматривать личность как подлинный субъект активности. Прослеживая историю форм деятельности субъекта, он выделяет три последовательных этапа в истории становления деятельности. 1) Функционирование или жизнедеятельность особи как предпосылку деятельности; Функционирование — первое и простейшее проявление жизни — может быть описано в плане взаимодействия субъекта с объектом, в ходе которого обеспечивается целостность присущих субъекту телесных структур. Функционирование опирается на возможности непосредственного взаимодействия субъекта с его окружением. Отлучение живых тел от источников их существования оказывается гибельным, так как способности к функционированию ещё недостаточно для преодоления возникших барьеров. 2) Деятельность, как условие выживания субъекта. Деятельность снимает присущие предыдущей ступени развития ограничения. Посредством деятельности субъект получает возможность достичь предмет, прежде удалённый от него, но необходимый для функционирования. 3) Активность, как высшую форму развития деятельности. В процессе развития человека возникают новые, вспомогательные формы взаимодействия с миром, нацеленные на обеспечение и поддержание самой возможности деятельности субъекта. Эти формы движения складываются внутри предшествующих деятельностей и, перерастая в деятельность, носящую самоподчиненный характер, они становятся тем, что может быть названо активностью субъекта.

Активность и деятельность, соотнесение понятий

Одной из главных теоретических проблем при рассмотрении понятия активности личности является соотнесение понятий «активности» и «деятельности». Трудность заключается в том, что в большом количестве случаев эти термины выступают как синонимы.

На основе анализа позиций специалистов, выделяют ряд общих существенных признаков активности личности. К ним относятся представления об активности как:

  • форме деятельности, свидетельствующем о сущностном единстве понятий активности и деятельности;
  • деятельности, к которой у человека возникло собственное внутреннее отношение, в которой отразился индивидуальный опыт человека;
  • личностно значимой деятельности: форме самовыражения, самоутверждения человека с одной стороны и о человеке, как о продукте активного и инициативного взаимодействия с окружающей социальной средой — с другой;
  • деятельности направленной на преобразование окружающего мира;
  • качестве личности, личностном образовании, проявляющимся во внутренней готовности к целенаправленному взаимодействию со средой, к самодеятельности, базирующейся на потребностях и интересах личности, характеризуемой стремлением и желанием действовать, целеустремлённостью и настойчивостью, энергичностью и инициативой.

Представление об активности как форме деятельности, позволяет утверждать, что активности должны быть присущи основные составляющие деятельности (В. Н. Кругликов, 1998). В психологии к ним относят: цель или целенаправленность, мотивацию, способы и приёмы, с помощью которых осуществляется деятельность, а также осознанность и эмоции. Говоря о цели, подразумевают, что любая деятельность осуществляется для чего-то, то есть, что она направлена на достижение определённой цели, которая трактуется как сознательный образ желаемого результата и определяется мотивацией субъекта деятельности. Человек, находясь под воздействием комплекса внешних и внутренних мотивов, выбирает главный из них, который превращается в цель деятельности направленной на его достижение. Поэтому цель можно также рассматривать как главный осознанный мотив. Отсюда становится понятным, что продуктивная деятельность носит мотивированный и осознанный характер. Однако не все мотивы, в отличие от целей, осознаются человеком.

Это не означает, однако, что неосознаваемые мотивы не представлены в сознании человека. Они проявляются, но в особой форме, в форме эмоций, как элемент эмоциональной составляющей деятельности. Эмоции возникают по поводу событий или результатов действий, которые связаны с мотивами. В теории деятельности эмоции определяются как отражение отношения результата деятельности к её мотиву. (Ю. Б. Гиппенрейтер, 1997). Кроме того, они выступают одним из оценочных критериев выбора направления действий. Способы и приёмы выступают элементом деятельности, но не просто как средство для осуществления действия, к которому приспосабливаются движения, а как элемент схемы действия, как орудие, обогащающее последнее ориентацией на отдельные свойства предмета-орудия (Д. Б. Эльконин, 1987). Определяя активность как особую форму деятельности требуется осознавать её отличия, её особенности. В качестве отличительных черт предлагается рассматривать интенсификацию основных характеристик деятельности, а также присутствие двух дополнительных свойств: инициативности и ситуативности (В.
Н. Кругликов, 1998).

Интенсификация отражает тот факт, что во всех характеристиках активности в явной форме просматриваются элементы качественно-количественных оценок. Наблюдается повышение выраженности и интенсивности её составляющих, а именно усиление осознанности, субъективности, личностной значимости целей, отмечается более высокий уровень мотивации и владения субъектом способами и приёмами деятельности, повышенная эмоциональная окрашенность.

Под инициативностью понимается почин, внутреннее побуждение к деятельности, предприимчивость и их проявление в деятельности человека. Очевидно, что инициатива тесно связана и выступает проявлением мотивации, степени личностной значимости деятельности для человека, является проявлением принципа активности, свидетельствуя о внутренней включенности субъекта в процесс деятельности, о ведущей роли в нём внутреннего плана. Она свидетельствует о волевых, творческих и психофизических способностях личности. Тем самым, выступает интегративным показателем соотнесения личностных особенностей и требований деятельности.

Ситуативность активности может рассматриваться как характеристика, свидетельствующая о переходе деятельности в иное качество — качество активности в том случае, когда усилия, направленные на достижение цели превосходят нормированный уровень деятельности и необходимы для её достижения. При этом уровень активности может рассматриваться с двух позиций — внешней по отношению к субъекту и внутренней. В первом случае активность может соответствовать нормативно определённой цели или превышать её. Для характеристики такой активности используют понятия «надситуативной» и «сверхнормативной активности» (А. В. Петровский, М. Г. Ярошевский, 1990, В. Ф. Бехтерев, 1996, Р. С. Немов, 1985) под которыми понимается способность субъекта подниматься над уровнем требований ситуации или, соответственно, официально предъявляемых обществом нормативными требованиями. Во втором случае активность рассматривается с точки зрения субъекта и соотносится с внутренне определяемой целью, отвечающей не внешним, социально обусловленным, а его личным внутренним целям.

Для личности активность всегда «нормативна», поскольку соответствует поставленной цели, в случае достижения которой деятельность теряет свою энергетическую основу — мотивацию и развиться до уровня надситуативности, очевидно, не может. Деятельность, которая не позволила субъекту достичь поставленной цели, традиционно считается недостаточно активной или «пассивной», то есть в принципе, не может называться активностью.

Уровень активности, её длительность, устойчивость и другие показатели зависят от согласованности и оптимальных сочетаний разных компонентов: эмоционального, мотивационного и др. В связи с чем, в зависимости от способа связи психических и личностных уровней активности она может приобретать оптимальный или неоптимальный характер. Например, поддерживать определённый уровень активности можно двумя способами: перенапряжением всех сил, что ведёт к утомлению, падению активности, и за счёт эмоционально-мотивационного подкрепления. (К. А. Абульханова-Славская, 1991). Именно эти два подхода, например, отличают традиционное обучение в высшей школе, построенное с опорой на лекционные занятия и инновационные формы обучения, опирающиеся на методы активного обучения активное обучение.

Двигательная активность и здоровье человека.

Двигательная активность и здоровье человека.

Здоровый образ жизни неотделимо связан с высокой двигательной активностью человека. В настоящее время на людей влияют многие неблагоприятные факторы внешней среды, большой поток информации, сложные социальные условия жизни. Что неизменно приводит к эмоциональному напряжению и снижению двигательной активности.

Развитие наших предков происходило в каждодневной борьбе за жизнь и сопровождалось огромными мышечными напряжениями. В настоящее время доказано, что опорно-двигательный аппарат, органы кровообращения и дыхания, функции нервной системы и даже железы секреции смогут правильно развиваться и функционировать, лишь при условии достаточной и регулярной мышечной нагрузки.

Современный образ жизни ведет к снижению двигательной активности

Работа, связанная с физическими нагрузками, требующая выносливости и длительных мышечных напряжений, в современной промышленности, транспорте и сельском хозяйстве исчезает. Ей на смену приходит механизация труда. Снижает сумму мышечных усилий «кнопочное» управление различными механизмами и распространение личного транспорта. Облегчая нашу жизнь и бытовые условия, это лишает наш организм мышечных усилий и тем самым оказывает на него неблагоприятное влияние.

Нехватку мышечных напряжений нужно корректировать при помощи специальных оздоровительных мероприятий

Для организма становится особенно важным значение мышечных нагрузок при таких заболеваниях как гипокинезия (снижении двигательной активности) и гиподинамия (снижении мышечных усилий). Сопутствовать недостатку двигательной активности могут атрофия и дегенерацией скелетных мышц. Происходит истончение мышечных волокон, снижение веса и тонус мышц.

К чему приводит недостаток движения?

Результатом гипокинезии или гиподинамии становятся существенные изменения и нарушения координации движений, ухудшается состояние зрительного, вестибулярного и двигательного аппаратов. Происходят изменения в кровеносной системе: уменьшается размер сердца, учащается пульс, уменьшается масса циркулирующей крови, увеличивается время ее кругооборота. Снижаются функции надпочечников.

Для нашего организма двигательная активность является физиологической потребностью. Лишённый движения организм теряет способность накапливать энергию, необходимую для противостояния стрессу. Мышечные напряжения, воздействие контрастных температур, принятие солнечных ванн в разумной мере полезны организму.

Для восполнения подвижности незаменимы занятия физической культурой, способствующие улучшению деятельности нервных центров, процессов мышления, памяти, концентрации внимания, точной ориентации человека в пространстве, повышению резервов многих систем организма. При регулярных занятиях физическими упражнениями повышается емкость легких, объем и глубина дыхания, нормализуется деятельность желез внутренней секреции.

Повышенная мышечная деятельность может стать стрессом. Если физические нагрузки на организм будут чрезмерными, может появиться первая или вторая стадия стресса, которая при длительном действии напряжений способна перейти в третью — истощение.

 

Исследования показали, что при постепенном увеличении интенсивности и длительности упражнений в организме не наблюдается патологических изменений.

Утренние физические упражнения имеют достаточно важное значение для повышения работоспособности человека после сна, для укрепления здоровья и закаливания организма. Способствуют восстановлению нормального функционирования центральной нервной системы утренние занятия гимнастикой.

Солнце, воздух и вода — наши лучшие друзья!

Восстановление нервной системы ускоряется, если сочетать утреннюю зарядку с водными процедурами. Воздействие таких раздражителей как температурный фактор, действие свежего воздуха, солнца или воды способствует закаливанию организма человека, помогая снять отечность тканей, а именно вен, которая бывает после пробуждения.

Важность физических упражнений по утрам не ограничивается устранением последствий сна. Они способствуют совершенствованию силы, выносливости, координации и быстроты нашего тела, а также укреплению сердечно-сосудистой, выделительной, дыхательной и других вегетативных систем.

Ежедневно выполняя упражнения, вы будете поддерживать на должном уровне резервную щелочность крови и способствовать сохранению специфических свойств мышц, которые развиваются при регулярной мышечной деятельности.

Чтобы не ухудшать последующую работоспособность, надо избежать большой активности при выполнении физических упражнений до начала вашего рабочего дня.

Не менее важны по значению упражнения, выполняемые на протяжении рабочего дня и даже после его окончания. Они запускают механизм активного отдыха, способствующий скорому восстановлению разных функций в организме, нарушенных из-за утомления. Упражнения являются самым эффективным средством снимающим нервное и психическое напряжение. В настоящее время для эффективной борьбы с гиподинамией разработаны несколько методик физических упражнений. Стоит особенно выделить шейпинг, спортивные игры, ритмическую гимнастику, плавание, велосипедные прогулки и бег. Каждый делает выбор системы исходя из интереса, возможностей и запросов.

Правильная организация процесса — очень важна.

Важно понимать, что сама физическая активность при неправильном использовании не даст оздоровительного результата. Степень физической нагрузки должна быть оптимальной для каждого отдельного человека. Необходимо соблюдение принципов, гарантирующих оздоровительный эффект. И главными из них выступают последовательность, постепенность, регулярность и систематичность физических тренировок. Тренированность организма появляется только в процессе занятий.

Главное отличие тренированного организма — умением быстро включить резервы в действие и экономно обеспечивать их координацию. Сдвиги происходящие в организме, при мышечной деятельности, являются фазовыми и не сохраняются долгое время. Именно поэтому, чтобы развить тренированность важно не допускать больших интервалов отдыха между упражнениями.

Информация: http://vsezdorovo.com/2011/11/activity-11/2/

Физическая активность и здоровье

Физическая активность –  важнейшая составляющая здоровья

Регулярная физическая активность способствует  не только укреплению и сохранению здоровья, но  и достоверно снижает риск развития важнейших социально- значимых заболеваний: диабета II типа, рака, гипертонии. Физическая активность оказывает в долгосрочной перспективе положительное влияние на здоровье, и улучшает качество  жизни. 

 Даже  30 минут в день физической активности открывают  доступ к  следующим  преимуществам.   

ПРЕИМУЩЕСТВА РЕГУЛЯРНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ


Кроме того, доказано, что регулярная физическая активность оказывает положительное влияние на эмоциональный   фон, и даже облегчает течение депрессии.

ЦЕЛЬ: 30 МИНУТ В ДЕНЬ И БОЛЬШЕ  

Физическая активность будет оказывать  положительное воздействие на  состояние здоровья только при  достаточной продолжительности и регулярности. 

 Согласно научным исследованиям- достаточно  30 минут ЕЖЕДНЕВНОЙ активности  умеренной интенсивности.    

 Быть физически активным- это не только посещать спортзал или заниматься каким либо конкретным видом спорта, требующим специального места, оборудования или инвентаря. Заниматься хоть какой -нибудь  физической активностью лучше, чем вообще  ничего не делать.  

МОЖНО БЫТЬ ФИЗИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ, НЕ ЗАНИМАЯСЬ СПОРТОМ

Как увеличить ежедневную активность, внеся  небольшие изменения  в распорядок дня?

  • Пройдитесь, вместо того, чтобы пользоваться автомобилем
  • Выходите   на одну- две остановки раньше и идите  пешком оставшуюся часть  пути
  • Поднимайтесь  по лестнице, отказавшись от лифта
  • Активно играйте с детьми
  • Слушайте любимую музыку и и танцуйте по всему дому
  • Активизируйте всю семью по выходным. Диапазон бесплатных мероприятий ограничен только вашим воображением !

ПОМНИТЕ: НИКОГДА НЕ ПОЗДНО НАЧАТЬ!

Исследования показывают, что пожилые люди могут получить  значительную пользу для здоровья  уже после двух-трех месяцев регулярных упражнений. 

Важно! Перед началом регулярных занятий, в некоторых случаях необходимо проконсультироваться с врачом, особенно, если :

  • Вы старше 45 лет 
  • После физической нагрузки  у Вас возникает  боль в груди или одышка 
  • Вы часто падаете в обморок или у Вас сильное головокружение 
  • Вы думаете, что у вас могут быть проблемы с сердцем 
  •  Во время беременности

 Обследование перед тренировкой помогает выявить людей с заболеваниями, которые могут повысить риск возникновения проблем со здоровьем во время физической активности. Этот своеобразный  фильтр помогает определить, перевешивают ли потенциальные выгоды от упражнений возможные риски. 

 

ДВИГАЙТЕСЬ БОЛЬШЕ, СИДИТЕ МЕНЬШЕ, КАЖДЫЙ ДЕНЬ!

Физическая активность и ее влияние на здоровье человека / Хабр

Привет, дорогой читатель!

В этой статье я хочу затронуть тему, которая в IT-сообществе и так хорошо известна а кому-то может даже и поднадоела, но поговорить о которой все же хочется по двум причинам: во-первых, во время пандемии COVID-19 в 2020 году она стала еще актуальнее, а во-вторых, мне есть чем поделиться из собственного опыта.

И тема эта — физическая активность и то как она влияет на наше здоровье. Многие из нас видели в медицинских учреждениях плакаты о здоровом образе жизни на которых, кроме вреда от употребления алкоголя и курения еще упоминалась польза физических упражнений, утренней зарядки и так далее. Но вот только на этих плакатах не сказано как же именно влияет наличие или отсутствие физических нагрузок на наше здоровье (по крайней мере я таких не припоминаю).

В этой статье я хочу поделиться тем, что мне известно о том как влияет на наше здоровье недостаток физической активности, как влияет на здоровье умеренная физическая активность, какие виды активности мне понравились больше всего и почему я готов их порекомендовать тем кто ищет что бы такого ему попробовать чтобы держать себя в форме и укрепить здоровье.


По сведениям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) каждый четвертый взрослый человек в мире недостаточно активен. И это не смотря на то, что недостаточная физическая активность является одним из основных факторов риска смерти в мире. Тут сами собой напрашиваются два предположения: либо людей недостаточно мотивирует такая информация, либо они просто плохо осведомлены о возможных последствиях.

Также ВОЗ пишет, что взрослые люди в возрасте 18-64 лет должны уделять физической активности не менее 150 минут умеренной или 75 минут высокой интенсивности и выполнять силовые упражнения на основные группы мышц два раза в неделю или чаще. К сожалению ВОЗ не уточняет какую интенсивность следует считать умеренной, а какую высокой поэтому пока просто предположим, что ходьба — это умеренная нагрузка. Теперь представим, что какой-то молодой и перспективный IT-специалист Вася ходит на работу и обратно пешком. Тогда получается, что если офис в котором трудится Вася находится хотя бы в 15 минутах ходьбы от его дома (или в сумме 15 минут нужно чтобы дойти от дома до транспорта и от транспорта до офиса), то он не так уж мало двигается. Но вот правительство вынуждено вводить из-за пандемии какие-то ограничения и предпринимает карантинные меры, и, как следствие, начальство переводит Васю на удаленную работу и теперь Васе столько ходить уже не нужно, его физическая активность резко пошла на спад и нам остается только надеяться, что Вася будет выполнять хотя бы силовые упражнения т.к. у него дома совершенно точно есть пол и этого уже достаточно для отжиманий, приседаний и упражнений на пресс. Это одна из причин, по которой как я считаю, резко возросла актуальность этой темы во время пандемии и связанных с ней событий.

Как сказано в статье в журнале «Здоровье человека, теория и методика физической культуры и спорта» физическая активность не только снижает гипоксию, то есть предупреждает и устраняет проявления большинства факторов риска основных болезней сердечно-сосудистой системы, но и имеет еще ряд существенных преимуществ:

  • повышает не только физическую, но и умственную (что немаловажно для IT и многих других технических специалистов) работоспособность
  • снижается частота распространенных инфекционных заболеваний (ОРЗ, пневмоний, хронических холециститов и др.) и облегчается их течение
  • замедляют возрастное развитие иммунодефицита (снижение количеств главным образом I-лимфоцитов) и ослабляют проявления аутоагрессии.

И это, на мой взгляд, еще одна важная причина возросшей из-за пандемии актуальности данной темы.

Чем полезна физическая активность?


Мы уже немного затронули тему пользы от физической активности, но прежде чем двигаться дальше я хочу сделать несколько важных замечаний о терминах, которые будут использоваться далее.
Определения

Во-первых, я не случайно избегал слов таких слов как «упражнения», «тренировки» потому что «физическая активность» и «упражнение» это все-таки не одно и тоже и в том числе ВОЗ дает этим понятиям разные определения. Физическая активность

Физическая активность — это какое-либо движение тела, производимое скелетными мышцами, которое требует расхода энергии, включая активность во время работы, игр, выполнения домашней работы, поездок и рекреационных занятий.


Упражнение

Упражнение — одной из категорий физической активности, которое является запланированным, структурированным, повторяющимся и направлено на улучшение или поддержание одного или нескольких компонентов физического состояния.


Во-вторых, в дальнейшем, говоря в этой статье о своей физической активности, я буду подразумевать что-то среднее между «физической активностью» и «упражнением» потому что с одной стороны моя активность обычно запланирована (в виду того, что приходится специально находить время для занятий среди остальных дел), а с другой — я очень редко думаю о том какой тренировочный эффект будет достигнут и просто занимаюсь в свое удовольствие.

В-третьих, говоря даже о спланированных и структурированных тренировках я буду иметь в виду только адекватные нагрузки оптимальной величины, продолжительности и интенсивности.
О том как можно отслеживать величину и интенсивность нагрузки я расскажу ниже в этой же статье в разделе рекомендаций, основанных на моем опыте.

Что же такое здоровье?

Прежде чем разбираться с тем, как что бы то ни было влияет на наше здоровье было бы не лишним определить что следует понимать под этим словом. Мы привыкли считать, что здоровье — это такое состояние когда мы ничем не болеем и нам не на что жаловаться имея в виду наше физическое и психическое благополучие. Но в учебном пособии для студентов и преподавателей высших учебных заведений физической культуры сказано, что здоровье человека еще следует рассматривать как процесс сохранения и развития умственных и физических качеств при максимальной продолжительности жизни. И, таким образом, в современном понимании здоровье – это не только отсутствие болезней, но и определенный уровень физической подготовленности, функционального состояния организма, который и является основой физического и психического благополучия (с. 24 в том же пособии).
А что разве уровень здоровья можно измерить и сравнить?

Да, можно! И теперь после того как мы определили что же следует понимать под здоровьем, то было бы неплохо выяснить как его измерить, сравнить и на основании чего мы могли бы сказать, что один человек обладает здоровьем лучше, чем другой.

Основным критерием здоровья следует считать величину максимального потребления кислорода (МПК). Именно величина МПК является количественным выражением уровня здоровья, показателем «количества» здоровья. Величина МПК отражает мощность аэробных процессов, то есть количество кислорода, которое организм человека способен усвоить (потребить) в единицу времени (за 1 минуту). Она зависит, в основном, от эффективности двух процессов – функции кислородтранспортной системы (легкие, кровь, кровообращение) и способности работающих мышц и других тканей усваивать кислород.

Доставка кислорода к тканям (мышцам, сердцу, мозгу и т.д.) осуществляется кровью и сердечно-сосудистой системой и главная роль в этом принадлежит гемоглобину. Также очень важную роль играет скорость перемещения крови по кровеносным сосудам и здесь основная характеристика работы сердца — минутный объем кровотока. Еще один важный фактор в обеспечении высоких величин МПК – это распределение кровотока между активными и неактивными тканями тела и тут справедливо будет утверждение, что повышение функциональных возможностей любого органа (мышцы, сердце, мозг и т.д.) тесно связано с расширением капиллярной сети в этом органе.

Однако не менее важную роль играет, и способность тканей усваивать кислород. Главными потребителями кислорода в нашем организме являются скелетные мышцы, которые разделяют на два основных типа волокон: быстрые и медленные. Быстрые (белые) мышечные волокна – это толстые волокна, способные развивать большие усилия и проявлять высокую скорость сокращений, но не способные к длительной работе на выносливость. В них преобладают анаэробные механизмы энергообеспечения (в условиях недостаточного снабжения мышц кислородом). Медленные (красные) мышечные волокна – это тонкие волокна, не способные развивать большие усилия и проявлять высокую скорость сокращений, но способные к длительной работе на выносливость. В них преобладают аэробные механизмы энергообеспечения (при достаточном снабжении мышц кислородом).

Чуть подробнее рассмотрим аэробные процессы, у которых нас на данный момент больше всего интересуют два: емкость и эффективность.

Емкость аэробных процессов – способность длительное время поддерживать уровень потребления кислорода, близкий к максимальному. Эта характеристика зависит от запасов гликогена в мышцах, хотя при выполнении длительной физической работы для энергообеспечения мышечной деятельности начинают принимать участие и жиры.

Эффективность аэробных механизмов энергообеспечения – максимальный уровень мощности физической работы, который человек может выполнить без активного включения в энергообеспечение анаэробных механизмов и образования кислородной задолженности.
Показателем эффективности аэробных механизмов энергообеспечения является уровень порога анаэробного обмена (ПАНО) – интенсивность работы, при которой кислорода уже недостаточно, и в энергообеспечение включаются анаэробные источники энергии. Чем выше этот показатель, тем больше интенсивность физической работы, которую человек может выполнить без образования кислородного долга. Когда же интенсивность работы выше уровня ПАНО, то энергообеспечение переходит на смешанный аэробно-анаэробный путь. Однако анаэробных источников энергии хватает лишь на 1-3 минуты интенсивной физической работы. Поэтому аэробный потенциал организма является ведущим в жизнеобеспечении организма.

И вот тут мы подходим к самому главному. Обнаружена тесная взаимосвязь между аэробными возможностями организма, с одной стороны, и состоянием здоровья с другой. Чем ниже уровень МПК, тем больше заболеваемость населения и наоборот. Безопасный уровень здоровья, гарантирующий отсутствие заболеваний сердечно-сосудистой системы, отмечен лишь у людей, имеющих достаточно высокие аэробные возможности – у мужчин более 42 и у женщин больше 35 миллилитров кислорода в минуту на 1 кг массы тела (так называемые относительные величины МПК). При снижении МПК ниже этой величины отмечается прогрессивный рост заболеваемости и увеличение факторов риска ишемической болезни сердца (ИБС) (с. 29 во все том же пособии).

Что происходит в организме когда мы достаточно активны?

Оздоровительный и профилактический эффекты физической культуры неразрывно связаны с повышением резервных возможностей организма, его защитных свойств, нормализации обмена веществ, оптимизацией взаимодействия двигательных и вегетативных функций.
Теперь стоит немного обсудить основные механизмы влияния физической работы на организм человека:
  • Оптимизация работы центральной нервной системы.
    Наблюдая за развитием ребенка можно предположить, что формирование воли и интеллекта происходит параллельно освоению разнообразных движений. Ведь мало захотеть сделать что-либо, надо суметь это сделать. В первую очередь двигательно решить стоящую перед человеком задачу. При выполнении разнообразных движений в головном мозге устанавливаются сложные взаимодействия между корой больших полушарий и подкорковыми центрами. В процессе выполнения движений корковые центры определяют и контролируют работу низших центров. Таким образом, двигательная активность крайне необходима для нормальной организации работы мозга, для формирования воли и интеллекта человека.
  • Совершенствование механизмов регуляции работы вегетативных систем.
    Физическая тренировка изменяет функциональное состояние не только различных органов, но и нервных центров. Скелетные мышцы при этом являются одновременно и рабочим органом и зоной рецепции (источником нервных импульсов от рецепторов). Возникающие в рецепторах мышцы импульсы регулируют не только ее собственную деятельность, но и работу внутренних органов.
  • Нормализация обмена веществ.
    Все мы любим вкусно покушать. И очень любим когда вкусной еды на столе много. Это как раз одна из проблем, с которой столкнулось человечество в наши дни — избыточное по калорийности питание. В сочетании с малоподвижным образом жизни переедание приводит к нарушению обмена веществ, прежде всего, к нарушению обмена жиров. Длительное выполнение физической работы низкой интенсивности способствует нормализации жирового и углеводного обмена.
  • Совершенствование работы сердечно-сосудистой системы.
    Изменения в центральном звене аппарата кровообращения заключаются в улучшении насосной функции сердца, особенно при выполнении физической работы, и экономизации работы сердца в покое. Экономизации работы сердца в покое проявляется в уменьшении частоты сердечных сокращений в единицу времени (брадикардия). Считается, что снижение частоты сердечных сокращений в покое на 15 уд/мин понижает риск возникновения инфаркта миокарда на 60%. Адаптация периферического звена кровообращения сводится к увеличению количества функционирующих в тканях капилляров, что способствует доставке клеткам организма большего количества кислорода и питательных веществ, а также удалению от них продуктов обмена веществ. Отмечается увеличение общего объема циркулирующей по сосудам крови, увеличивается содержание гемоглобина, что приводит к повышению кислородной емкости крови.
  • Совершенствование работы дыхательной системы.
    Увеличиваются размеры и подвижность грудной клетки, повышается сила дыхательной мускулатуры, что приводит к увеличению жизненной емкости легких. В клетках, особенно в мышцах, увеличивается содержание миоглобина и гликогена, что повышает их работоспособность.
  • Совершенствование опорно-двигательного аппарата.
    Увеличивается механическая прочность костей. Происходит совершенствование соединительных тканей. Увеличивается прочность связок и сухожилий. Еще более выраженные изменения происходят с мышцами. Меняются физико-химические свойства скелетных мышц: уменьшается количество воды, мышцы становятся плотнее, в них повышается содержание белковых и энергетических веществ.

Резюмируя вышеперечисленные эффекты справедливым будет утверждение, что в результате повышения функциональных возможностей важнейших систем организма (аэробных и адаптационных возможностей) происходит задержка процессов старения примерно на 10-15 лет. Именно такая разница во времени отмечена по основным функциональным показателям (артериального давления, жизненной емкости легких, содержание холестерина, физической работоспособности и др.) у людей, регулярно занимающихся физическими упражнениями и ведущих малоподвижный образ жизни.

Чем опасен недостаток физической активности?


После того как мы рассмотрели пользу физических упражнений стоит обратить внимание на то, чем опасна недостаточная двигательная активность — гиподинамия. Ни для кого не секрет, что адекватные физические нагрузки полезны для организма. А что на счет обратного эффекта? Можно предположить, что если мы не будем вести активный образ жизни, то мы конечно же не будем укреплять наше здоровье, но и ухудшать его не будем. И вот тут, к сожалению, все не так просто. В действительности же, когда мы ведем пассивный образ жизни, мы не только не улучшаем наше здоровье, но еще и ухудшаем его.

Одним из узловых моментов биологического становления человека было приобретение способности выполнять самые разнообразные движения по своему желанию, что и послужило основой возникновения первичных, элементарных форм труда. Вместе с расширяющейся трудовой деятельностью человека, основанной прежде всего на двигательной активности, исторически развивался его мозг как структурно, так и функционально. Если у прапредка человека – австралопитека емкость черепа не превышала 650 см3, то у кроманьонца, как и у современного человека, она доходит в среднем до 1350 см3. При этом, объем нервных центров, отвечающих за работу вегетативных органов, не изменился.

Кроманьонец с его исключительно богатыми ресурсами мозга сформировался много тысяч лет назад. После этого тип строения мозга человека изменился мало — так велики оказались функциональные резервы головного мозга, связанные, прежде всего с его ярко выраженной двигательной активностью. С тех пор социально-экономические условия жизни человека неузнаваемо изменились, но сама биологическая природа его за это время почти не изменилась. Человек остается предназначенным не только для умственного, но и для физического труда. Мышечная деятельность остается для человека важнейшей потребностью и ее недостаток отрицательно сказывается на всем организме. У здорового человека вообще невозможна абсолютная бездеятельность.

Двигательная активность является настолько сильной потребностью, что здоровому человеку невозможно научиться полностью обходиться без движений, ибо это самая естественная и глубоко заложенная в человеке функция. Выключение ее из жизни разрушает, дезорганизует весь организм на всех его уровнях – от клеточного до целостного.

В результате недостаточной двигательной активности нарушаются нервно-рефлекторные связи, заложенные природой и закрепленные в процессе тысячелетий тяжелого физического труда, что неизбежно приводит к расстройству регуляции работы сердечно-сосудистой и других важнейших вегетативных систем организма, нарушению обмена веществ и развитию различных болезней.


На мой взгляд, сейчас наиболее популярны такие виды активности как бег, фитнесс и, наверное, кроссфит. Первый привлекает людей тем, что не требует высоких расходов для начала тренировок. Второй вариант хорош тем, что тренировки в зале доступны круглый год, залов сейчас (особенно в крупных городах) огромное количество и можно без особого труда подобрать вариант подходящий по расположению, стоимости и т.д., можно обратиться к тренерам за помощью когда это необходимо и тренировать можно все группы мышц. Третий же вариант, на сколько я понимаю, выбирают те, кто считает простой фитнесс слишком скучным для себя.

И снова, прежде чем двигаться дальше, я хотел бы рассказать о некоторых «подводных камнях», с которыми столкнулся и незнание о которых может не только не укрепить, но даже и подкосить здоровье.

С бегом не все так просто


На первый взгляд, все выглядит очень просто. Идем в понравившийся нам спортивный магазин, подбираем одежду и обувь исходя из своего бюджета и уже можно приступать к пробежкам. Но на деле же все несколько сложнее и сейчас я объясню почему.

С одеждой для бега все более менее понятно. Во-первых, она не должна сковывать движений, а во-вторых, в прохладную погоду она должна отводить пот от тела и защищать от ветра. С обувью же дела обстоят несколько сложнее. Зачастую, обувь продаваемая как предназначенная для бега таковой не является. И сейчас я имею в виду обувь с тонкой подошвой у носка и толстой подошвой под пяткой. Все дело в том, что такая обувь подталкивает людей во время бега ставить ногу на пятку, а это резко увеличивает ударную нагрузку на весь опорно-двигательный аппарат и больше всего здесь под ударом оказываются колени и позвоночник.

Чтобы избежать ошибок и травм могу посоветовать поискать тренера, который поможет с выбором обуви и постановкой техники бега безопасной для суставов. Мне в свое время больше всего помогла информация от Леонида Швецова о технике естественного бега.

С силовыми тренировками в зале тоже не все однозначно


Честно признаться, меня крайне слабо привлекала идея регулярных занятий в каком бы то ни было фитнесс клубе и я даже не знаю почему. Но как оказалось это уберегло меня от достаточно серьезных ошибок, которые я мог бы совершить.

Все дело в том, что очень важную роль в борьбе с болезнями системы кровообращения играет характер выполняемых упражнений. В ряде исследований показано, что тяжелый физический труд с выраженным силовым компонентом (шахтеры, грузчики, докеры) не только не улучшает состояние здоровья, но и способствует развитию атеросклероза кровеносных сосудов. Именно этим объясняется высокая смертность от поражений сердца у финских лесорубов, несмотря на их высокую профессиональную двигательную активность. Длительное выполнение силовых упражнений, энергообеспечение которых осуществление за счет анаэробных механизмов, не только не способствует профилактике заболеваний сердечно-сосудистой системы и нормализации жирового обмена, но и приводит к нарушению кровоснабжения в отдельных органах и повышению холестерина в крови.

В случае с кроссфитом, на сколько я могу судить, это обстоятельство ухудшается еще и специфической техникой выполнения силовых упражнений, основанной на рывках, что только усугубляет положение дел и приводит к риску повреждений в мышцах и соединительных тканях.

Рекомендации


И вот наконец я готов рассказать о паре куда менее популярных, но при этом не менее интересных и действенных способах с пользой провести время так, чтобы полезный эффект был максимальным, а какие бы то ни было риски — минимальными.
Беговые лыжи

Тренировки на беговых лыжах не только не уступают по эффективности бегу, но еще и превосходят его! Во-первых, в работу вовлекаются не только мышцы нижних конечностей, но и верхних, мышцы туловища. Во-вторых, нагрузка на суставы и опасность их повреждения при ходьбе на лыжах меньше, чем при беге. В-третьих, участие в работе всех основных мышечных групп способствует гармоничному развитию двигательного аппарата. В-четвертых, техника передвижения на лыжах имеет свою специфику, что развивает еще и координацию, чувство равновесия и вестибулярный аппарат. Квалифицированные лыжники имеют самые высокие показатели МПК.

Из недостатков я могу отметить то, что лыжи все таки технически сложный вид спорта и здесь очень и очень была бы полезна помощь тренера в постановке правильной техники. И еще одним немаловажным в наши дни недостатком является то, что хорошая экипировка может стоить дорого. Но оба этих недостатка не являются чем-то неразрешимым. Лыжный спорт набирает популярность и различные спортивные сообщества часто помогают освоить в том числе и лыжи. А хорошую экипировку можно найти в том числе и среди частных объявлений и там уже цены не будут такими высокими.

Сейчас, если вам 30 лет или может чуть больше, вы вероятно вспомнили лыжные занятия на уроках физической культуры в школе. Среди тех воспоминаний приятных, скорее всего, будет мало, т.к. лыжи тяжеленные, едут плохо, одежду подобрать сложно да еще и ноги в этих ужасных ботинках промерзли в первые 10 минут (если не раньше). Отбросьте все до единого эти воспоминания. Сейчас все совершенно иначе и экипировка не сковывает движения, позволяет не мёрзнуть и кататься с удовольствием.

У меня же все началось с желания оформить свободный (он же «коньковый») стиль передвижения на лыжах, но в последствии я втянулся на столько сильно, что стал участвовать в массовых стартах на длинные дистанции, а с лета 2019 уже начал готовиться к первому старту классическим стилем. Конечно в случае с длинными дистанциями надо соблюдать осторожность и правильно к ним готовиться много месяцев и в этом случае помощь тренера уже обязательна.

Немного видео с лыжного марафона Marcialonga
Капоэйра

Для меня все началось ни с бега или фитнесса и даже не с лыжных гонок, о которых я говорил выше. Для меня путь к физической активности начался с капоэйры.

Капоэйра — бразильское национальное боевое искусство, сочетающее в себе элементы акробатики, игры, танца и сопровождающееся национальной бразильской музыкой.
Капоэйра является универсальной системой гармоничного развития основных физических и психофизических качеств человека: силы, гибкости, выносливости, ловкости, координации, реакции, скорости мышления, чувства ритма, коммуникабельности, уверенности в себе, осознанности.

Заниматься капоэйрой может любой человек независимо от пола, возраста, телосложения, уровня физической подготовки, социального статуса и любых других факторов. Все, что требуется для развития — это желание!

Эффективность таких тренировок едва ли уступает тем же беглым лыжам, а то и превосходит даже их. Не могу поделиться какими-то точными данными об уровнях МПК среди тех кто занимается капоэйрой, но это совершенно точно достаточно высокий уровень. Координацию и чувство равновесия капоэйра развивает ничуть не хуже, а может даже и лучше чем все те же лыжи. Во время занятий задействованы если не 100%, что 99,99% мышц а это значит, что гармоничное развитие всех мышц вам гарантировано.

Кроме этого не могу не отметить и то, что капоэйра неразрывно связана с музыкой, игрой на музыкальных инструментах и пении. И это действительно важно. Издание The Guardian опубликовало результаты исследования, которое показало, что обучение игре на музыкальном инструменте полезно и для детей, и для взрослых. Более того, оно приносит пользу пациентам, восстанавливающимся после черепно-мозговых травм.

Исследования показали, что обучение игре на музыкальном инструменте не только увеличивает объём серого вещества в различных областях мозга, но и укрепляет долгосрочные связи между ними. Также исследования подтвердили, что обучение музыке улучшает вербальную память, пространственное мышление и навыки грамотности. Поэтому профессиональные музыканты, как правило, превосходят в этих способностях тех, кто не занимался музыкой.

Кроме этого это прекрасная возможность завести друзей по всему миру (без преувеличений). Также можно к плюсам отнести еще и то, что затраты на какую-то экипировку у вас будут меньше даже в случае если вы вдруг решили заняться бегом.

И еще немного видео

В этом разделе, я позволю себе, опираясь на собственный опыт дать еще некоторые советы и рекомендации.
  1. Следите за объемом и интенсивностью ваших занятий.

    В этой статье я уже много раз упоминал о пользе именно адекватной физической нагрузки и пользы занятий хоть и продолжительных, но все же низкой интенсивности. Самый надежный способ следить за интенсивностью — это контроль частоты сердечных сокращений (ЧСС). Конечно же здесь лучший помощник — это хорошие спортивные часы с нагрудным датчиком. Функционал таких часов сильно отличается и как следствие сильно отличается и цена на них.

    Но для начала достаточно вполне простых часов с нагрудным датчиком без каких-то дополнительных функций вроде GPS, смарт-часов и т.д. Я в качестве контроля тренировок достаточно долгое время использовал достаточно простые часы, в качестве трекинга расстояния использовал приложение на смартфоне, а журнал вел сам в электронных таблицах. Да, в последствии, я решил что хочу чтобы это все уже было автоматизировано и перешел на дорогостоящую модель часов, но не забываем что самое главное — качественный мониторинг пульса, поэтому нагрудный датчик — обязательно, остальное — вторично.

    Для оперативного контроля за интенсивностью физической нагрузки помимо данных о ЧСС можно использовать некоторые показатели дыхания. Если во время выполнения физических упражнений дыхание легко осуществляется через нос, это свидетельствует об аэробном режиме энергообеспечения работы.

    Не менее важное значение для самоконтроля имеют и некоторые субъективные показатели состояния организма. Крепкий сон, хорошее самочувствие в течение всего дня и желание выполнять физическую работу указывают на адекватность выполняемой физической нагрузки. Плохой сон, вялость и сонливость, нежелание выполнять физическую работу являются верными признаками переутомления.

  2. Если занялись бегом, избегайте пробежек по асфальту.
    Не забывайте, что при беге ваши суставы подвержены в том числе ударной нагрузке даже при хорошо поставленной технике.
  3. Если ваши тренировки приобретают спортивный характер обратитесь к тренеру.
    Спортивный наставник поможет вам проработать технику, составить план чтобы не подвергать себя чрезмерным нагрузкам и много еще в чем.
  4. Время от времени обращайтесь к теории.
    Изучение теории как общей о тренировках независимо от вида спорта, так и какой-то более узкой поможет вам лучше разобраться в нюансах и не наделать ошибок.


Как можно подытожить все вышесказанное?

Двигательная активность играет важную роль в укреплении и поддержании здоровья человека, а недостаток активности может привести к серьезным проблемам со здоровьем. В то же самое время и к физическим занятиям нужно подходить с осторожностью, т.к. можно навредить себе даже в достаточно простых и безобидных на первый взгляд занятиях.

Будьте активны и будьте здоровы. Надеюсь моя статья вам в этом поможет. И очень надеюсь, что среди разных видов активностей вы найдете для себя что-то по-настоящему увлекательное и будете заниматься с удовольствием.



Список источников:
  1. Всемирная организация здравоохранения, Физическая активность, 2018
  2. Колпакова Е.М. Двигательная активность и её влияние на здоровье человека // Здоровье человека, теория и методика физической культуры и спорта, 2018. № 1(8). С. 94-109.
  3. Николаев А.А. Двигательная активность и здоровье современного человека: Учебное пособие для преподавателей и студентов высших учебных заведений физической культуры. Смоленск: СГИФК, СГУ. 2005. — 93 с.: ил. (PDF)
  4. Блог Леонида Швецова
  5. The Guardian. Want to 'train your brain'? Forget apps, learn a musical instrument

Физическая и двигательная активность человека: нормы, исследования, статистика

Движение – жизнь, говорили в древности и были правы. Вероятность внезапной смерти у недостаточно активных людей на 20-30% выше, чем у их более активных сверстников, которые ходят пешком хотя бы 30 минут каждый день. Гиподинамия приводит к развитию таких неинфекционных хронических заболеваний, как рак толстой кишки и молочной железы, диабет второго типа, ишемическая болезнь сердца, ожирение, гипертония и остеопороз. Без движения человек и его сосуды заплывают жиром, его кости теряют кальций и становятся хрупкими, а сердце изнашивается из-за чрезмерной нагрузки. По приблизительным расчетам, чтобы обеспечить кислородом и питательными веществами каждый килограмм лишнего веса, у человека должно вырасти два метра новых сосудов.
Эксперты ВОЗ без преувеличения называют недостаток физической активности – новой эпидемией, угрожающей будущему человечества, и всячески пытаются заставить людей двигаться. Пока без особого успеха, хотя на сегодняшний день ВОЗ относит к физической активности не только целенаправленные занятия различными видами спорта, но и игры, домашнюю работу и вообще любое движение тела, производимое скелетными мышцами. К слову сказать, без работы скелетных мышц никакое движение тела в принципе невозможно.
Уменьшились и нормы. Изначально ВОЗ рекомендовала детям и подросткам - 60 минут, а взрослым (от 18 до 65) – 150 минут ежедневной физической активности умеренной и высокой интенсивности. А сейчас, во Франции, например, местный минздрав рекомендует взрослым 30 минут в день не менее 5 раз в неделю быстрой ходьбы или эквивалентную нагрузку и не менее 60 минут для детей и подростков. И тем не менее, только 42,5% французов в возрасте от 15 до 75 лет имеют уровень физической активности благоприятный для здоровья. Пока сдвинуть человека с дивана удалось, как это не удивительно, не врачам и фитнес-тренерам, а популярному мобильному приложению про поиск непонятных существ, в которое нельзя играть сидя на месте.

Физическая активность. Это может каждый! — ФГБУ «НМИЦ ТПМ» Минздрава России

Достаточная физическая активность является неотъемлемой частью здорового стиля жизни и средством сохранения здоровьясердца и сосудов. Практически здоровым людям, не страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями, рекомендуется любой по их выбору вид  физической активности, спорта.

Желательно  предпочесть физическую нагрузку на свежем воздухе. Наиболее доступный   вид аэробных физических упражнений — быстрая ходьба. Заниматься рекомендуется 5 раз в неделю от 30-45 минут до 2 часов в день. Физическая нагрузка (тренировка) рекомендуется такая, чтобы частота пульса достигла 65-70% от той частоты пульса, которая  достигается при максимальной нагрузке для данного возраста. Максимальную  для конкретного человека частоту пульса можно рассчитать по формуле: 220 — возраст в годах.

Например,  максимальная частота пульса для практически здорового человека, в возрасте 50 лет должна составлять 220-50=170 ударов в минуту, а частота пульса, которую рекомендуется достигнуть при тренировочной нагрузке, составляет 110-120 ударов в минуту.

Однако, довольно часто люди  жалуются на то, что у них не хватает времени, а может быть и решительности, регулярно проводить такие занятия с повышенной физической нагрузкой. Что тогда делать? Особенно часто этот вопрос задают люди умственного труда — «сидячих» профессий. Абсолютно новыми явились данные австралийских учёных, полученные недавно при 4-х летнем наблюдении за 4757 людьми «сидячих» профессий.

В этом исследовании было показано, что не только продолжительность сидячей работы, но и малое количество даже коротких перерывов во время рабочего дня увеличивает уровень ряда факторов  риска. В этом же исследовании было показано, что чем больше перерывов в сидячей работе, например, короткие вставания  даже на 1 минуту, тем значительно ниже многие факторы риска осложнений сердечно-сосудистых заболеваний.

Физическая активность. Советы для людей «сидячих» профессий:

— вставать, чтобы позвонить или ответить по телефону;
— пойти к коллегам по служебным делам вместо того, чтобы позвонить по телефону или воспользоваться электронной почтой;
— проводить короткие совещания стоя или поощрять регулярные перерывы, чтобы сотрудники постояли;
— ходить пешком в туалет на другой этаж здания;
— такие вещи, как принтеры, мусорные корзины располагать так, чтобы к ним надо было подходить;
— использовать лестницу вместо лифта, если это возможно.

Уменьшение периодов длительной сидячей работы за счёт коротких регулярных перерывов в сочетании с регулярными (5 раз в неделю) более продолжительными физическими нагрузками вносят существенный вклад в профилактику болезней сердца и сосудов.

Внимание:Больным  с заболеваниями  сердца и сосудов режим физических нагрузок подбирается врачом  индивидуально в соответствие с результатами электрокардиографического теста с физической нагрузкой.

Текст подготовлен по материалам профессора Перовой Н.В.,
отдел биохимических маркеров хронических
неинфекционных заболеваний ГНИЦПМ

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ IFNα- И IL-4-ИНДУЦИРОВАННЫХ ДЕНДРИТНЫХ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА: СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ | Леплина

1. Леплина О.Ю., Ступак В.В., Козлов Ю.П., Пендюрин И.В., Никонов С.Д., Тихонова М.А., Сычева Н.В., Останин А.А., Черных Е.Р. Применение интерферон-α-индуцированных дендритных клеток при лечении больных со злокачественными глиомами головного мозга // Клеточные технологии в биологии и медицине. – 2007. – № 2. – С. 92-98. Leplina O.Yu., Stupak V.V., Kozlov Yu.P., Pendyurin I.V., Nikonov S.D., Tikhonova M.A., Sycheva N.V., Ostanin A.A., Chernykh E.R. Primenenie interferon-α-indutsirovannykh dendritnykh kletok pri lechenii bol`nykh so zlokachestvennymi gliomami golovnogo mozga [Use of Interferon-α-Induced Dendritic Cells in the Therapy of Patients with Malignant Brain Gliomas]. Kletochnye tekhnologii v biologii i meditsine – Cell Technologies in Biology and Medicine, 2007, no. 2, pp. 92-98.

2. Леплина О.Ю., Желтова О.И., Борисова А.Е., Старостина Н.М., Останин А.А. Вакцины на основе дендритных клеток в лечении герпетической инфекции // Вестник Уральской медицинской академической науки. – 2011. – Т. 35, № 2/2. – С. 38-39. Leplina O.Yu., Zheltova O.I., Borisova A.E., Starostina N.M., Ostanin A.A., Vaktsiny na osnove dendritnykh kletok v lechenii gerpeticheskoy infektsii [Dendritic cells vaccines in the trearment of herpeticinfections]. Vestnik Ural`skoy meditsinskoy akademicheskoy nauki – Journal of the Ural Academic Science, 2011, vol. 35, no. 2/2, pp. 38-39.

3. Леплина О.Ю., Тихонова М.А., Тыринова Т.В., Алямкина Е.А., Долгова Е.В, Богачев С.С. Останин А.А., Черных, Е.Р. Сравнительная характеристика фенотипа и цитокин-секреторной активности дендритных клеток человека, генерированных in vitro в присутствии IFN-альфа и IL-4 // Иммунология. – 2012. – Т. 33, № 2. – С. 60-65. Leplina O.Yu., Tikhonova M.A., Tyrinova T.V., Alyamkina E.A.,. Dolgova E.V, Bogachev S.S. Ostanin A.A., Chernykh, E.R. Sravnitel`naya kharakteristika fenotipa i tsitokin-sekretornoy aktivnosti dendritnykh kletok cheloveka, generirovannykh in vitro v prisutstvii IFN-al`fa i IL-4 [Comparative characteristic of phenotype and cytokine-secretory activity of human dendritic cells generated in vitro with IFN-alpha and IL- 4]. Immunologiya – Immunology, 2012, vol. 33, no. 2, pp. 60-65.

4. Черных Е.Р., Леплина О.Ю., Ступак В.В., Пендюрин И.В., Никонов С.Д., Тихонова М.А., Останин А.А. Клеточные технологии в лечении злокачественных глиом головного мозга // «Клеточные технологии. Теоретические и прикладные аспекты», Сборник трудов под ред. Козлова В.А., Сенникова С.В., Черных Е.Р., Останина А.А. – Новосибирск: Наука, 2009. – С. 240-276. Chernykh E.R., Leplina O.Yu., Stupak V.V., Pendyurin I.V., Nikonov S.D., Tikhonova M.A., Ostanin A.A. Kletochnye tekhnologii v lechenii zlokachestvennykh gliom golovnogo mozga .“Kletochnye tekhnologii. Teoreticheskie i prikladnye aspekty”, Sbornik trudov pod red. Kozlova V.A., Sennikova S.V., Chernykh E.R., Ostanina A.A. [Cell technologies in malignant brain gliomas treatment. Proceedings. Eds.: V.A. Kozlov, S.V. Sennikov, E.R. Chernykh, A.A. Ostanina]. Novosibirsk: Science, 2009, pp. 240-276

5. Alyamkina E.A., Leplina O.Y., Ostanin A.A., Chernykh E.R., Nikolin V.P., Popova N.A., Proskurina A.S., Gvozdeva T.S., Dolgova E.V., Orishchenko K.E., Rogachev V.A., Sidorov S.V., Varaksin N.A., Ryabicheva T.G., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Effects of human exogenous DNA on production of perforincontaining CD8+ cytotoxic lymphocytes in laboratory setting and clinical practice. Cell Immunol., 2012, vol. 276, no. 1-2, pp. 59-66.

6. Banchereau J., Steinman. R.M. Dendritic cells and the control of immunity. Nature, 1998, vol. 392, pp. 245-252.

7. Belardelli F., Gresser I. The neglected role of type I interferon in the T-cell response: implications for its clinical use. Immunol. Today, 1996, vol. 17, pp. 369-375.

8. Belkaid Y., Oldenhove G. Tuning microenvironments: induction of regulatory T cells by dendritic cells Immunity, 2008, vol. 29, pp. 362-371.

9. Billerbeck E., Blum H.E., Thimme R. Parallel expansion of human virus-specific FoxP3 effector memory and de novo-generated FoxP3+ regulatory CD8+ T cells upon antigen recognition in vitro. Immunol., 2007, vol. 179, pp. 1039-1048.

10. Cicinnati V.R., Kang J., Hou J., Lindemann M., Koop K., T ting T., Gerken G., Beckebaum S. Interferonalpha differentially affects homeostasis of human plasmacytoid and myeloid dendritic cells. J. Interferon Cytokine Res., 2009, vol. 29, pp. 145-160.

11. Dieckmann D., Bruett C.H., Ploettner H., Lutz M.B., Schuler G. Human CD4+CD25+ regulatory, contact-dependent T cells induce interleukin 10-producing, contact-independent type 1-like regulatory T cells. J. Exp. Med., 2002, vol. 196, no. 2, pp. 247-253.

12. Della Bella S., Nicola S., Riva A., Biasin M., Clerici M., Villa M.L. Functional repertoire of dendritic cells generated in granulocyte macrophage-colony stimulating factor and interferon-α. J. Leuk. Biol., 2004, vol. 75, pp. 106-116.

13. Leplina O.Yu., Tyrinova T.V., Tikhonova M.A., Shevela E.Ya., Stupak V.V., Mishinov S.V., Pendyurin I., Sadovoy M., Ostanin A.A., Chernykh E.R. Direct antitumor activity of interferon-induced dendritic cells of healthy donors and patients with primary brain tumors. In book: “Glioma – exploring it’s biology and practical relevance” edited by Anirban Ghosh, 2011, pp. 325-342.

14. Lutz M.B., Schuler G. Immature, semi-mature, and fully mature dendritic cells: Which signals induce tolerance or immunity? Trends Immunol, 2002, vol. 23, pp. 445-449.

15. Mohty M., Vialle-Castellano A., Nunes J.A., Isnardon D., Olive D., Gaugler B. IFN-a skews monocyte differentiation into Toll-like receptor 7-expressing dendritic cells with potent functional activities. J. Immunol.,2003, vol. 171, pp. 3385-3393.

16. Moser M., Murphy K.M. Dendritic cell regulation of Th2-Th3 development. Nat. Immunol., 2000, vol. 1, pp. 199-205.

17. Parlato S., Santini S., Lapenta C., Di Pucchio T., Logozzi M., Spada M., Giammarioly A., Malorni W., Fais S., Bellardelli F. Expression of CCR-7, MIP-3b, and Th2 chemokines in type I IFN-induced monocytederived dendritic cells – importance for the rapid acquisition of potent migratory and functional activities. Blood, 2001, vol. 98, pp. 3022-3029.

18. Santini S., Lapenta C., Logozzi M., Parlato S., Spada M., Di Pucchio T., Bellardelli F. Type I Interferon as a powerful adjuvant for monocyte-derived dendritic cells development and activity in vitro and in HU-PBLSCID mice. J. Exp. Med., 2000, vol. 191, pp. 1777-1788.

19. Santini S., Pucchini T., Lapenta C., Parlato S., Logozzi M., Belardelli F. A new type 1 IFN-mediated pathway for the rapid differentiation of monocytes into highly active dendritic cells. Stem cells, 2003, vol. 21, pp. 357-362.

20. Santini S., Lapenta C, Santodonato L, D’Agostino G, Belardelli F, Ferrantini M. IFNα in the generation of dendritic cells for cancer immunotherapy. Handb. Exp. Pharmacol., 2009, vol. 188, pp. 295-317.

21. Santini S., Lapenta C., Donati S., Spadaro F., Belardelli F., Ferrantini M. Interferon-a-conditioned human monocytes combine Th2-orienting attitude with the induction of autologous Th27 responses: role of IL-23 and IL- 12. PLoS ONE, 2011, vol. 6, e 17364, doi 10.1371.

22. Thurner B., Roder C., Dieckmann D., Heuer M., Kruse M., Glaser A., Keikavoussi P., Kampgen E., Bender A., Schuler G. Generation of large numbers of fully mature and stable dendritic cells from leukapheresis products for clinical applications. J. Immunol. Meth., 1999, vol. 223, pp. 1-15.

Деятельность человека - Европейское агентство по окружающей среде

19 Энергия

Анализирует деятельность, связанную с энергетикой, на трех этапах - производство первичной энергии, преобразование в производную энергию (электричество и тепло) и конечное потребление - в местном и общеевропейском масштабе. Воздействие на окружающую среду ископаемого топлива, ядерной энергетики и возобновляемых источников энергии кратко рассмотрены энергии. Факторы, определяющие будущее использование энергии и представлены прогнозируемые изменения.

  • Потребление энергии и ВВП были разделены с кризисов 1970-х
  • Европа использует 41% для промышленности, 22% для транспорт и 37% для бытового и коммерческого секторов
  • В последнее время в энергоэффективность в Западной Европе
  • использование энергии несет ответственность за загрязнение воздуха, подкисление, тропосферный озон, изменение климата и многие другие воздействие на воду, почву и землю

20 Промышленность

Представляет обзор воздействия на окружающую среду панъевропейская промышленность и подчеркивает различия между различными частями Европы.Важность отрасли в целом с точки зрения выбросов, отходы производства и использования природных ресурсов исследуются и проводится оценка экологических показателей некоторых промышленные отрасли. Пути изменения деловой практики в также рассматривается ответ на экологические вызовы. Там есть мало промышленных данных, которые могут иметь прямое отношение к окружающей среде влияние. Данные о производстве и использовании энергии доступны в международных источники и национальные отчеты и отчеты о состоянии окружающей среды для конкретных отрасли.

  • потребление энергии на единицу продукции в химическая промышленность упала на 30% с 1980 по 1989 год
  • химическая, целлюлозно-бумажная, цементная, стальная и промышленность цветных металлов приводит к самым суровым экологическим последствиям. удары
  • 25% SO2 и 14% оксидов азота были выбросы промышленностью в 1990 г. (20 стран)
  • наблюдается тенденция к сокращению всех выбросы промышленных предприятий
Производство электроэнергии по источникам по группам стран 1990

21 Транспорт

Обзор воздействия транспорта на окружающую среду и дает обзор общеевропейской транспортной ситуации. региональные различия.Тенденции транспортной деятельности и их последствия для окружающей среды, а также некоторые основные силы. Также оцениваются перспективы развития транспортной Европы. В основные используемые данные взяты из международных источников, особенно Европейская конференция министров транспорта (ЕКМТ), Евростат и ЕЭК ООН. Данные из научной литературы используются для иллюстрирующий

  • Число частных автомобилей на Западе увеличилось вдвое Европа с 1970 по 1990 год
  • На
  • транспорт приходится 25% энергетических Выбросы CO2, при этом 80% выбросов приходится на автомобильный транспорт. всего
  • общий выброс загрязняющих веществ увеличится в ближайшие несколько лет, хотя выбросы на автомобиль будут уменьшенный
  • Iи фрагментация из-за транспорта инфраструктура все больше влияет на землепользование
  • за последние 20 лет только в ЕС, больше более миллиона человек погибло в дорожно-транспортных происшествиях

22 Сельское хозяйство

Анализирует тенденции в структуре сельского хозяйства и практики, которые эволюционировали для удовлетворения требований и указывают на связанное с этим потенциальное воздействие сельского хозяйства на окружающую среду.Хотя на национальном уровне доступно много данных, особенно в страны] и ЕАСТ, большинство из них связаны с производством, занятостью структура, использование удобрений и пестицидов, демография домашнего скота и размеры ферм; меньше изучают размер и вклад в воздействие на среда сельскохозяйственного производства и изменения в сельском хозяйстве системы.

Сельскохозяйственное производство и работники в избранные европейские страны

  • сельское хозяйство составляет 42% от общего объема производства в Европе. Площадь земельного участка.Фермы, как правило, увеличиваются в размерах в Западной Европе, в то время как значение сельского хозяйства в экономике снижается
  • наблюдается стабильный рост производства и производительность труда
  • сельское хозяйство приводит к загрязнению воды, спад качества почвы, потери биоразнообразия и изменения ландшафта, но это также жертва экологической деградации

23 Лесное хозяйство

Исследует состояние лесов Европы и то, как они используются. В этой главе описывается, как связанные действия и методы могут привести к воздействию на окружающую среду, и определяет основные движущие силы, влияющие на эти изменения. Используемые данные включают: традиционные инвентаризации леса, а также качественная информация о специфическое воздействие на окружающую среду и недревесное лесное хозяйство.

  • лесов покрывают 33% суши Европы, 10% увеличиваются за 30 лет, большая часть на юге и западе, пока покрывает осталась стабильной или снизилась во многих восточных странах
  • интродукция неместных видов изменен состав лесов
  • с 1965 г., производство древесины в Европе увеличился на 18%, а потребление на 28%

Развитие лесных массивов в Европе
(без Российской Федерации)

24 Рыболовство и аквакультура

Анализирует характер и важность воздействия рыбной ловли на окружающую среду и дает обзор панъевропейского ситуация в области рыболовства и аквакультуры, с региональными различия.Эффективность существующей рыболовной политики оценен. Основные источники данных взяты из международных организаций (ФАО и Евростат) и примеры взяты из отчеты об окружающей среде и научная литература.

Общий международный вылов рыбы на Севере Море, 1903-1988 гг.

  • рыбных запасов чрезмерно вылавливаются на северо-востоке Атлантика и Средиземное море
  • стационарных и дрейфующих сетей оказывают влияние на морские животные, такие как дельфины, тюлени-монахи и, возможно, морские свиньи и морские птицы
  • стоки аквакультуры вызывают воду загрязнение
  • интродукция экзотических видов через аквакультура может конкурировать с местными видами или заменять их

25 Туризм и отдых

Представляет обзор общеевропейской ситуации что касается туризма и отдыха, и подчеркивает местные различия.Воздействие туризма и отдыха оценивается по шести ключевым параметрам: охраняемые территории; сельские зоны; горы; прибрежная зона; города и объекты наследия; тематические парки и парки отдыха. Общие тенденции представлены с использованием данных Всемирной туристской организации, но поскольку статистика туризма неадекватно отражает давление туризма и отдых на природе, индивидуальный подход с использованием принимаются национальные или местные данные.

  • туризм - один из важнейших социальных и экономическая деятельность в ЕС
  • его воздействие усугубляется концентрация туристической активности в короткие курортные сезоны и относительно небольшие площади
  • воздействие лыжного спорта на окружающую среду составляет значительный, особенно в Альпах, которые получают 100 миллионов туристов в год
  • прибрежное Средиземное море получило 157 миллионов туристов в 1990 г.
  • набирает городской туризм популярность

26 Домохозяйств

Анализирует воздействие домашних хозяйств на окружающую среду в термины использования ресурсов и выбросов, оценивает лежащую в основе движущую силу и оценивает возможные меры контроля.Данные, относящиеся к домохозяйствам напрямую в окружающую среду недоступны. Социально-экономические данные доступны в международных организациях, таких как Евростат. Дело исследования с использованием национальных данных используются для создания более полных картина.

  • потребление домашних хозяйств составляет 70% промышленное производство в Европе
  • рост количества домохозяйств в сочетании с уменьшением их размера приводит к увеличению спроса за ресурсы
  • западноевропейских домохозяйств сейчас владеют в среднем по крайней мере, по одному автомобилю, что приведет к значительным экологическим нарушение
  • объем бытовых отходов продолжается увеличиться, и хотя 50% бытовых отходов можно перерабатывать, фактически собирается на переработку менее 10%
  • европейских домохозяйств составляют примерно 19% от общего количества воды, подаваемой на все цели, и эта доля составляет увеличение

Европейские домашние размеры, 1980-90 (Euromonitor )

фактов - изменение климата: жизненно важные признаки планеты

›на испанском языке

Ученые связывают тенденцию глобального потепления, наблюдаемую с середины 20-го -го -го века, с распространением человеком "парникового эффекта" 1 - потепления, которое возникает, когда атмосфера улавливает тепло, излучаемое с Земли в космос.

Определенные газы в атмосфере блокируют выход тепла. Долгоживущие газы, которые полупостоянно остаются в атмосфере и не реагируют физически или химически на изменения температуры, называются «вызывающими» изменение климата. Газы, такие как водяной пар, которые физически или химически реагируют на изменения температуры, рассматриваются как «обратная связь».

К газам, способствующим парниковому эффекту, относятся:

  • Водяной пар. Самый распространенный парниковый газ, но, что важно, он действует как обратная связь с климатом.Водяной пар увеличивается по мере того, как атмосфера Земли нагревается, но вместе с тем увеличивается и вероятность появления облаков и осадков, что делает их одними из наиболее важных механизмов обратной связи с парниковым эффектом.
  • Двуокись углерода (CO 2 ). Небольшой, но очень важный компонент атмосферы, углекислый газ выделяется в результате естественных процессов, таких как дыхание и извержения вулканов, а также в результате деятельности человека, такой как вырубка лесов, изменение землепользования и сжигание ископаемого топлива.С начала промышленной революции люди увеличили концентрацию CO 2 в атмосфере на 47%. Это важнейшее долгоживущее «форсирование» изменения климата.
  • Метан. Углеводородный газ, производимый как из природных источников, так и в результате деятельности человека, включая разложение отходов на свалках, в сельском хозяйстве и особенно при выращивании риса, а также в результате переваривания жвачных животных и использования навоза, связанного с домашним скотом. С точки зрения «молекула за молекулой» метан является гораздо более активным парниковым газом, чем углекислый газ, но также и тем, которого в атмосфере гораздо меньше.
  • Закись азота. Мощный парниковый газ, производимый методами обработки почвы, особенно использованием коммерческих и органических удобрений, сжиганием ископаемого топлива, производством азотной кислоты и сжиганием биомассы.
  • Хлорфторуглероды (ХФУ). Синтетические соединения полностью промышленного происхождения, используемые в ряде применений, но в настоящее время в значительной степени регулируются в производстве и выбросе в атмосферу международным соглашением из-за их способности вносить вклад в разрушение озонового слоя.Они также являются парниковыми газами.
Недостаточно парникового эффекта: У планеты Марс очень тонкая атмосфера, почти полностью состоящая из углекислого газа. Из-за низкого атмосферного давления и почти полного отсутствия метана или водяного пара, усиливающих слабый парниковый эффект, Марс имеет в значительной степени замороженную поверхность, на которой нет никаких признаков жизни. Слишком сильный парниковый эффект: Атмосфера Венеры, как и Марса, почти полностью состоит из углекислого газа. Но на Венере в атмосфере примерно в 154 000 раз больше углекислого газа, чем на Земле (и примерно в 19 000 раз больше, чем на Марсе), что создает неуправляемый парниковый эффект и температуру поверхности, достаточную для плавления свинца.

На Земле деятельность человека меняет естественную теплицу. За последнее столетие сжигание ископаемых видов топлива, таких как уголь и нефть, увеличило концентрацию двуокиси углерода в атмосфере (CO 2 ). Это происходит потому, что в процессе сжигания угля или масла углерод соединяется с кислородом воздуха, образуя CO 2 . В меньшей степени расчистка земель для сельского хозяйства, промышленности и другой деятельности человека увеличила концентрацию парниковых газов.

Последствия изменения естественного парникового эффекта в атмосфере трудно предсказать, но некоторые эффекты кажутся вероятными:

  • В среднем на Земле станет теплее.Некоторые регионы могут приветствовать более высокие температуры, а другие - нет.
  • Более теплые условия, вероятно, приведут к большему испарению и выпадению осадков в целом, но отдельные регионы будут отличаться, некоторые из них станут более влажными, а другие более сухими.
  • Более сильный парниковый эффект нагреет океан и частично растает ледники и ледяные щиты, повышая уровень моря. Вода в океане также расширится, если нагреется, что будет способствовать дальнейшему повышению уровня моря.
  • За пределами теплицы более высокие уровни содержания двуокиси углерода в атмосфере (CO 2 ) могут иметь как положительные, так и отрицательные последствия для урожайности сельскохозяйственных культур.Некоторые лабораторные эксперименты показывают, что повышенные уровни CO 2 могут увеличить рост растений. Однако другие факторы, такие как изменение температуры, озона, воды и ограничений по питательным веществам, могут более чем противодействовать любому потенциальному увеличению урожайности. Если оптимальные температурные диапазоны для некоторых культур превышаются, возможный ранее прирост урожая может быть снижен или полностью обращен вспять.

    Экстремальные климатические явления, такие как засухи, наводнения и экстремальные температуры, могут привести к потере урожая и поставить под угрозу средства к существованию сельскохозяйственных производителей и продовольственную безопасность сообществ во всем мире.В зависимости от урожая и экосистемы, сорняки, вредители и грибы также могут процветать при более высоких температурах, более влажном климате и повышенных уровнях CO 2 , а изменение климата, вероятно, приведет к увеличению количества сорняков и вредителей.

    Наконец, хотя повышение CO 2 может стимулировать рост растений, исследования показали, что он также может снизить питательную ценность большинства пищевых культур за счет снижения концентрации белка и основных минералов в большинстве видов растений. Изменение климата может вызвать появление новых видов вредителей и болезней, влияющих на растения, животных и людей, и создавая новые риски для продовольственной безопасности, безопасности пищевых продуктов и здоровья человека. 2

Роль человеческой деятельности

В своем Пятом оценочном докладе Межправительственная группа экспертов по изменению климата, группа из 1300 независимых научных экспертов из стран всего мира под эгидой Организации Объединенных Наций, пришла к выводу, что с вероятностью более 95 процентов деятельность человека за последние 50 годы согрели нашу планету.

Промышленная деятельность, от которой зависит наша современная цивилизация, повысила уровень углекислого газа в атмосфере с 280 частей на миллион до 414 частей на миллион за последние 150 лет.Группа также пришла к выводу, что вероятность того, что произведенные человеком парниковые газы, такие как углекислый газ, метан и закись азота, превышает 95 процентов, вызвала большую часть наблюдаемого повышения температуры Земли за последние 50 лет.

Полный отчет группы «Резюме для политиков» доступен по адресу https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_summary-for-policymakers.pdf .

Солнечное излучение

На приведенном выше графике сравниваются глобальные изменения температуры поверхности (красная линия) и энергия Солнца, которую Земля получает (желтая линия) в ваттах (единицах энергии) на квадратный метр с 1880 года.Более светлые / более тонкие линии показывают годовые уровни, а более жирные / более толстые линии показывают средние тенденции за 11 лет. Средние значения за одиннадцать лет используются для уменьшения годового естественного шума в данных, делая основные тенденции более очевидными.

Количество солнечной энергии, которую получает Земля, соответствует естественному 11-летнему циклу небольших подъемов и падений Солнца, не увеличиваясь с 1950-х годов. За тот же период глобальная температура заметно повысилась. Поэтому крайне маловероятно, что Солнце вызвало наблюдаемую тенденцию к потеплению глобальной температуры за последние полвека.Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения - Калтех.

Разумно предположить, что изменения в выходной энергии Солнца вызовут изменение климата, поскольку Солнце является фундаментальным источником энергии, который управляет нашей климатической системой.

Действительно, исследования показывают, что изменчивость солнечной активности сыграла роль в прошлых изменениях климата. Например, считается, что снижение солнечной активности в сочетании с увеличением вулканической активности способствовало возникновению Малого ледникового периода примерно между 1650 и 1850 годами, когда Гренландия остыла с 1410 до 1720-х годов и в Альпах поднялись ледники.

Но несколько линий доказательств показывают, что нынешнее глобальное потепление нельзя объяснить изменениями энергии Солнца:

  • С 1750 года среднее количество энергии, исходящей от Солнца, либо оставалось постоянным, либо немного увеличивалось.
  • Если бы потепление было вызвано более активным Солнцем, то ученые ожидали бы увидеть более высокие температуры во всех слоях атмосферы. Вместо этого они наблюдали похолодание в верхних слоях атмосферы и потепление на поверхности и в нижних частях атмосферы.Это потому, что парниковые газы удерживают тепло в нижних слоях атмосферы.
  • Климатические модели, которые включают изменения солнечной освещенности, не могут воспроизвести наблюдаемую тенденцию температуры за последнее столетие или более без учета роста парниковых газов.
Анализ

: Почему ученые считают, что причиной глобального потепления является человечество

Степень вклада человека в современное глобальное потепление - горячо обсуждаемая тема в политических кругах, особенно в США.

Во время недавних слушаний в Конгрессе Рик Перри, министр энергетики США, заметил, что «встать и сказать, что глобальное потепление на 100% происходит из-за человеческой деятельности, я думаю, на первый взгляд, просто неоправданно».

Тем не менее, наука о вкладе человека в современное потепление достаточно ясна. Согласно пятому оценочному докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), выбросы и деятельность человека стали причиной примерно 100% потепления, наблюдаемого с 1950 года.

Здесь Carbon Brief исследует, как каждый из основных факторов, влияющих на климат Земли, будет влиять на температуру по отдельности - и как их совокупное воздействие почти идеально предсказывает долгосрочные изменения глобальной температуры.

Анализ

Carbon Brief показывает, что:

  • С 1850 года почти все долгосрочное потепление можно объяснить выбросами парниковых газов и другой деятельностью человека.
  • Если бы только выбросы парниковых газов нагревали планету, мы бы ожидали увидеть потепление примерно на треть больше, чем на самом деле.Они компенсируются охлаждением атмосферных аэрозолей, производимых человеком.
  • Прогнозируется, что к 2100 году количество аэрозолей значительно сократится, в результате чего общее потепление от всех факторов приблизится к потеплению от одних только парниковых газов.
  • Естественная изменчивость климата Земли вряд ли будет играть важную роль в долгосрочном потеплении.

Анимация Розамунд Пирс для Carbon Brief. Изображения через Alamy Stock Photo.

Насколько сильно потепление вызвано людьми?

В своем пятом оценочном докладе за 2013 год МГЭИК заявила в своем резюме для политиков, что «весьма вероятно, что более половины наблюдаемого повышения глобальной средней приземной температуры» с 1951 по 2010 год было вызвано деятельностью человека.Под «чрезвычайно вероятным» это означало, что существует от 95% до 100% вероятности того, что более половины современного потепления было вызвано людьми.

Это несколько запутанное утверждение часто неверно истолковывается как подразумевающее, что ответственность человека за современное потепление лежит где-то между 50% и 100%. Фактически, как указал доктор Гэвин Шмидт из НАСА, предполагаемое лучшее предположение МГЭИК заключалось в том, что люди были ответственны за около 110% наблюдаемого потепления (в диапазоне от 72% до 146%), при этом естественные факторы изолированы, что приводит к небольшому похолоданию. последние 50 лет.

Аналогичным образом, недавняя четвертая национальная оценка климата США показала, что от 93% до 123% наблюдаемого потепления 1951-2010 гг. Было вызвано деятельностью человека.

Эти выводы привели к некоторой путанице в отношении того, как более 100% наблюдаемого потепления может быть связано с деятельностью человека. Возможен вклад человека в размере более 100%, поскольку естественное изменение климата, связанное с вулканами и солнечной активностью, скорее всего, привело бы к небольшому похолоданию за последние 50 лет, компенсирующему некоторую часть потепления, связанного с деятельностью человека.

«Силы», изменяющие климат

Ученые измеряют различные факторы, влияющие на количество энергии, которое достигает и остается в климате Земли. Они известны как «радиационные воздействия».

Эти воздействия включают парниковые газы, которые улавливают исходящее тепло, аэрозоли - как от деятельности человека, так и от извержений вулканов - которые отражают приходящий солнечный свет и влияют на формирование облаков, изменения солнечного излучения, изменения отражательной способности поверхности Земли, связанные с землепользованием, и многие другие факторы.

Для оценки роли каждого фактора в наблюдаемых изменениях температуры, Carbon Brief адаптировала простую статистическую модель климата, разработанную доктором Карстеном Хаустейном и его коллегами из Оксфордского и Лидского университетов. Эта модель находит взаимосвязь между антропогенными и естественными климатическими воздействиями и температурой, которая наилучшим образом соответствует наблюдаемым температурам как в глобальном масштабе, так и только на суше.

На рисунке ниже показана оценочная роль каждого из различных климатических факторов в изменении глобальной температуры поверхности с момента начала регистрации в 1850 году, включая парниковые газы (красная линия), аэрозоли (темно-синий), землепользование (голубой), озон (розовый), солнечный (желтый) и вулканы (оранжевый).

Черные точки показывают наблюдаемые температуры по проекту температуры поверхности Земли в Беркли, а серая линия показывает предполагаемое потепление от комбинации всех различных типов воздействий

Глобальные средние температуры поверхности Земли в Беркли (черные точки) и смоделированное влияние различных радиационных воздействий (цветные линии), а также комбинация всех воздействий (серая линия) за период с 1850 по 2017 год. См. Методы в конце статью для подробностей.Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Сочетание всех радиационных воздействий обычно достаточно хорошо соответствует долгосрочным изменениям наблюдаемых температур. Существует некоторая межгодовая изменчивость, в первую очередь из-за явлений Эль-Ниньо, которые не связаны с изменениями воздействий. Есть также периоды 1900-1920 гг. И 1930-1950 гг., Когда очевидны некоторые более серьезные расхождения между прогнозируемым и наблюдаемым потеплением, как в этой простой модели, так и в более сложных моделях климата.

На диаграмме подчеркивается, что из всех проанализированных радиационных воздействий только увеличение выбросов парниковых газов приводит к масштабам потепления, наблюдавшимся за последние 150 лет.

Если бы только выбросы парниковых газов нагревали планету, мы бы ожидали увидеть потепление примерно на треть больше, чем на самом деле.

Итак, какую роль играют все остальные факторы?

Дополнительное потепление от парниковых газов компенсируется диоксидом серы и другими продуктами сгорания ископаемого топлива, которые образуют атмосферные аэрозоли. Аэрозоли в атмосфере отражают поступающую солнечную радиацию обратно в космос и увеличивают образование высоких отражающих облаков, охлаждая Землю.

Озон - это недолговечный парниковый газ, который задерживает исходящее тепло и согревает Землю. Озон не выделяется напрямую, но образуется при разложении метана, оксида углерода, оксидов азота и летучих органических соединений в атмосфере. Увеличение содержания озона напрямую связано с выбросами этих газов человеком.

В верхних слоях атмосферы сокращение содержания озона, связанного с хлорфторуглеродами (ХФУ) и другими галоидоуглеродами, разрушающими озоновый слой, имело умеренный охлаждающий эффект.Чистые эффекты комбинированных изменений содержания озона в нижних и верхних слоях атмосферы умеренно нагрели Землю на несколько десятых градуса.

Изменения в способе использования суши изменяют отражательную способность поверхности Земли. Например, замена леса полем обычно увеличивает количество солнечного света, отражающегося обратно в космос, особенно в заснеженных регионах. Чистый климатический эффект изменений в землепользовании с 1850 г. - умеренное похолодание.

Вулканы оказывают краткосрочное охлаждающее воздействие на климат из-за того, что они нагнетают сульфатные аэрозоли высоко в стратосферу, где они могут оставаться в воздухе в течение нескольких лет, отражая приходящий солнечный свет обратно в космос.Однако, как только сульфаты возвращаются на поверхность, охлаждающий эффект вулканов исчезает. Оранжевая линия показывает предполагаемое влияние вулканов на климат с большими нисходящими всплесками температуры до 0,4 ° C, связанными с крупными извержениями.

3 января 2009 г. - извержение Сантьягуито, Гватемала. Предоставлено: Stocktrek Images, Inc. / Alamy Stock Photo.

Наконец, солнечная активность измеряется спутниками за последние несколько десятилетий и оценивается на основе подсчета солнечных пятен в более отдаленном прошлом.Количество энергии, поступающей на Землю от Солнца, незначительно колеблется с циклом около 11 лет. С 1850-х годов произошло небольшое увеличение общей солнечной активности, но количество дополнительной солнечной энергии, достигающей Земли, невелико по сравнению с другими исследованными радиационными воздействиями.

За последние 50 лет количество солнечной энергии, достигающей Земли, фактически немного уменьшилось, в то время как температуры резко повысились.

Человеческое воздействие соответствует наблюдаемому потеплению

Точность этой модели зависит от точности оценок радиационного воздействия.Некоторые типы радиационного воздействия, такие как атмосферные концентрации CO2, могут быть измерены напрямую и имеют относительно небольшие погрешности. Другие, такие как аэрозоли, подвержены гораздо большей неопределенности из-за сложности точного измерения их воздействия на образование облаков.

Они учтены на рисунке ниже, на котором показаны комбинированные естественные воздействия (синяя линия) и человеческие воздействия (красная линия), а также неопределенности, которые статистическая модель связывает с каждым из них.Эти заштрихованные области основаны на 200 различных оценках радиационных воздействий, включая исследования, пытающиеся оценить диапазон значений для каждой. Неопределенности в отношении человеческого фактора увеличиваются после 1960 года, в основном за счет увеличения выбросов аэрозолей после этого момента.

Глобальная средняя температура поверхности Земли в Беркли (черные точки) и смоделированное влияние всех объединенных естественных (синяя линия) и антропогенных (красная линия) радиационных воздействий с соответствующими неопределенностями (заштрихованные области) за период с 1850 по 2017 год.Также показано сочетание всех естественных и человеческих воздействий (серая линия). Подробности смотрите в методах в конце статьи. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

В целом, потепление, связанное со всеми антропогенными факторами, достаточно хорошо согласуется с наблюдаемым потеплением, показывая, что около 104% от общей суммы с начала «современного» периода в 1950 году приходится на деятельность человека (и 103% с 1850 года), что аналогично к значению, сообщенному МГЭИК. Комбинированные естественные воздействия показывают умеренное похолодание, в основном вызванное извержениями вулканов.

Простая статистическая модель, используемая для этого анализа Carbon Brief, отличается от гораздо более сложных климатических моделей, обычно используемых учеными для оценки человеческого отпечатка пальца при потеплении. Климатические модели не просто «подгоняют» воздействия к наблюдаемым температурам. Климатические модели также включают изменения температуры в пространстве и времени и могут учитывать различную эффективность радиационных воздействий в разных регионах Земли.

Однако при анализе воздействия различных воздействий на глобальные температуры сложные климатические модели обычно дают результаты, аналогичные простым статистическим моделям.На приведенном ниже рисунке из Пятого оценочного доклада МГЭИК показано влияние различных факторов на температуру в период с 1950 по 2010 год. Наблюдаемые температуры показаны черным цветом, а сумма человеческих воздействий показана оранжевым цветом.

Рисунок TS10 из Пятого оценочного отчета МГЭИК. Наблюдаемые температуры взяты из HadCRUT4. ПГ - это все хорошо смешанные парниковые газы, ANT - это общее воздействие человека, ОА - воздействие человека, кроме парниковых газов (в основном аэрозоли), NAT - это естественное воздействие (солнце и вулканы), а внутренняя изменчивость - это оценка потенциального воздействия на океан за несколько десятилетий. циклы и подобные факторы.Планки погрешностей показывают погрешности в одну сигму для каждого. Источник: IPCC.

Это говорит о том, что только человеческое воздействие привело бы к примерно 110% наблюдаемого потепления. МГЭИК также включила в модели оценочную величину внутренней изменчивости за этот период, которая, по их мнению, является относительно небольшой и сопоставимой с величиной естественных воздействий.

Как сказал Carbon Brief профессор Габи Хегерл из Эдинбургского университета: «В отчете МГЭИК есть оценка, которая в основном говорит о том, что лучшее предположение - это отсутствие вклада [естественной изменчивости] с небольшой неопределенностью.”

Земельные участки нагреваются быстрее

Температура на суше повышалась значительно быстрее, чем средние глобальные температуры за последнее столетие, при этом в последние годы температуры достигли примерно 1,7 ° C выше доиндустриальных уровней. Рекорд температуры суши также имеет более давнюю историю, чем рекорд глобальной температуры, хотя период до 1850 года подвержен гораздо большей неопределенности.

Как человеческое, так и естественное радиационное воздействие можно сопоставить с температурами суши с помощью статистической модели.Величина антропогенного и естественного воздействия будет немного отличаться в зависимости от температуры суши и глобальной температуры. Например, извержения вулканов, по-видимому, имеют большее влияние на сушу, поскольку температура суши, вероятно, быстрее реагирует на быстрые изменения воздействий.

На рисунке ниже показан относительный вклад каждого радиационного воздействия в температуру земли с 1750 г.

Средние температуры поверхности Земли с Земли Беркли (черные точки) и смоделированные воздействия различных радиационных воздействий (цветные линии), а также комбинация всех воздействий (серая линия) за период с 1750 по 2017 год.Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Сочетание всех воздействий обычно достаточно хорошо соответствует наблюдаемым температурам, с краткосрочной изменчивостью вокруг серой линии, в основном вызванной явлениями Эль-Ниньо и Ла-Нинья. До 1850 года наблюдались более широкие колебания температур, что отражает гораздо большую неопределенность в записях наблюдений, сделанных в далеком прошлом.

Еще есть период около 1930 и 1940 годов, когда наблюдения превышают то, что предсказывает модель, хотя различия менее выражены, чем в глобальных температурах, а расхождение 1900-1920 годов в основном отсутствует в наземных записях.

Извержения вулканов в конце 1700-х - начале 1800-х годов резко выделяются в истории суши. Извержение горы Тамбора в Индонезии в 1815 году могло снизить температуру суши на целые 1,5 ° C, хотя записи в то время были ограничены некоторыми частями Северного полушария, и поэтому трудно сделать однозначный вывод о глобальных воздействиях. В целом, кажется, что вулканы понижают температуру суши почти в два раза больше, чем глобальные температуры.

Что может случиться в будущем?

Carbon Brief использовал ту же модель для прогнозирования будущих изменений температуры, связанных с каждым фактором воздействия.На рисунке ниже показаны наблюдения до 2017 года, а также будущие радиационные воздействия после 2017 года от RCP6.0, сценарий будущего потепления от среднего до высокого.

Средние глобальные температуры поверхности Земли в Беркли (черные точки) и смоделированное влияние различных радиационных воздействий (цветные линии) за период с 1850 по 2100 годы. Воздействия после 2017 года взяты из RCP6.0. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

При наличии радиационных воздействий для сценария RCP6.0 простая статистическая модель показывает потепление примерно на 3 ° C к 2100 году, что почти идентично среднему потеплению, которое обнаруживают климатические модели.

Ожидается, что в будущем радиационное воздействие CO2 будет продолжать расти, если выбросы возрастут. С другой стороны, по прогнозам, пик аэрозолей достигнет сегодняшнего уровня и значительно сократится к 2100 году, в значительной степени из-за опасений по поводу качества воздуха. Это сокращение аэрозолей усилит общее потепление, приближая общее потепление от всех радиационных воздействий к потеплению только от парниковых газов. Сценарии RCP не предполагают никаких конкретных будущих извержений вулканов, поскольку их время неизвестно, в то время как солнечная энергия продолжает свой 11-летний цикл.

Этот подход также можно применить к температуре земли, как показано на рисунке ниже. Здесь температуры земли показаны между 1750 и 2100 годами, с изменениями после 2017 года также из RCP6.0.

Средние температуры поверхности Земли с Земли в Беркли (черные точки) и смоделированные влияния различных радиационных воздействий (цветные линии) за период с 1750 по 2100 годы. Воздействия после 2017 года взяты из RCP6.0. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Ожидается, что земля будет нагреваться примерно на 30% быстрее, чем земной шар в целом, поскольку скорость потепления над океанами сдерживается поглощением тепла океаном.Это видно из результатов модели, где к 2100 году земля нагревается примерно на 4 ° C по сравнению с 3 ° C в глобальном масштабе в сценарии RCP6.0.

Существует широкий диапазон будущего потепления, возможного из различных сценариев RCP и различных значений чувствительности климатической системы, но все они демонстрируют аналогичную картину снижения будущих выбросов аэрозолей и большую роль воздействия парниковых газов на будущие температуры.

Роль естественной изменчивости

Хотя естественное воздействие солнца и вулканов, похоже, не играет большой роли в долгосрочном потеплении, существует также естественная изменчивость, связанная с океанскими циклами и вариациями поглощения тепла океаном.

Поскольку подавляющая часть энергии, удерживаемой парниковыми газами, поглощается океанами, а не атмосферой, изменения скорости поглощения тепла океаном потенциально могут иметь большое влияние на температуру поверхности. Некоторые исследователи утверждали, что многодекадные циклы, такие как Атлантическое десятилетнее колебание (AMO) и Тихоокеанское десятилетнее колебание (PDO), могут играть роль в потеплении в десятилетнем масштабе.

Хотя человеческий фактор объясняет все долгосрочное потепление, существуют определенные периоды, которые, по-видимому, нагреваются или охлаждаются быстрее, чем можно объяснить на основе наших лучших оценок радиационного воздействия.Например, небольшое несоответствие между оценкой, основанной на радиационном воздействии, и наблюдениями в середине 1900-х годов может свидетельствовать о роли естественной изменчивости в этот период.

Ряд исследователей изучили возможность естественной изменчивости влиять на долгосрочные тенденции потепления. Они обнаружили, что это обычно играет ограниченную роль. Например, д-р Маркус Хубер и д-р Рето Кнутти из Института атмосферных и климатических наук (IAC) в Цюрихе обнаружили максимально возможный вклад естественной изменчивости около 26% (+/- 12%) за последние 100 лет и 18%. (+/- 9%) за последние 50 лет.

Кнутти рассказывает Carbon Brief:

«Мы никогда не можем полностью исключить, что естественная изменчивость больше, чем мы думаем в настоящее время. Но это слабый аргумент: вы, конечно, никогда не можете исключить неизвестное неизвестное. Вопрос в том, есть ли убедительные доказательства этого или даже какие-либо. На мой взгляд, ответ - нет.

Модели

примерно правильно воспринимают кратковременную изменчивость температуры. Во многих случаях их даже слишком много. И в долгосрочной перспективе мы не можем быть уверены, потому что наблюдения ограничены.Но вынужденный ответ в значительной степени объясняет наблюдения, так что нет свидетельств 20-го века, что мы что-то упускаем ...

Даже если было обнаружено, что модели недооценивают внутреннюю изменчивость в три раза, крайне маловероятно [вероятность менее 5%], что внутренняя изменчивость может привести к такому значительному тренду, как наблюдаемый ».

Точно так же д-р Мартин Столпе и его коллеги из IAC недавно проанализировали роль многолетней естественной изменчивости как в Атлантическом, так и в Тихом океанах.Они обнаружили, что «менее 10% наблюдаемого глобального потепления во второй половине 20-го века вызвано внутренней изменчивостью в этих двух океанских бассейнах, что усиливает объяснение большей части наблюдаемого потепления антропогенным воздействиям».

Внутренняя изменчивость, вероятно, будет иметь гораздо большую роль в региональных температурах. Например, при создании необычно теплых периодов в Арктике и США в 1930-е гг. Однако его роль в влиянии на долгосрочные изменения глобальной приземной температуры, по-видимому, ограничена.

Заключение

Несмотря на то, что на климат Земли влияют природные факторы, совокупное влияние вулканов и изменений солнечной активности привело бы к похолоданию, а не к потеплению за последние 50 лет.

Глобальное потепление, наблюдаемое за последние 150 лет, почти полностью соответствует тому, что ожидается от выбросов парниковых газов и другой деятельности человека, как в простой модели, рассмотренной здесь, так и в более сложных климатических моделях. Наилучшая оценка вклада человека в современное потепление составляет около 100%.

Некоторая неопределенность остается из-за роли естественной изменчивости, но исследователи предполагают, что колебания океана и подобные факторы вряд ли будут причиной более чем небольшой части современного глобального потепления.

Методология

Простая статистическая модель, используемая в этой статье, адаптирована из Индекса глобального потепления, опубликованного Haustein et al (2017). В свою очередь, он основан на модели Отто и др. (2015).

Модель оценивает вклад в наблюдаемое изменение климата и устраняет влияние естественных межгодовых колебаний посредством множественной линейной регрессии наблюдаемых температур и расчетных реакций на общие антропогенные и общие естественные факторы изменения климата.Вынуждающие реакции обеспечиваются стандартной простой климатической моделью, приведенной в главе 8 IPCC (2013), но размер этих реакций оценивается по соответствию наблюдениям. Форсинги основаны на значениях IPCC (2013) и были обновлены до 2017 года с использованием данных NOAA и ECLIPSE. 200 вариантов этих воздействий были предоставлены доктором Пирсом Форстером из Университета Лидса, что отражает неопределенность в оценках воздействия. Также предоставляется электронная таблица Excel, содержащая их модели.

Модель была адаптирована путем расчета реакций воздействия для каждого из различных основных климатических воздействий, а не просто общих воздействий человека и природы, с использованием данных Земли Беркли для наблюдений.Время затухания теплового отклика, используемого при преобразовании воздействий в ответные воздействия, было скорректировано так, чтобы оно составляло один год, а не четыре года для вулканических воздействий, чтобы лучше отразить быстрое время отклика, имеющееся в наблюдениях. Влияние явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья (ENSO) было удалено из наблюдений с использованием подхода, адаптированного из Foster and Rahmstorf (2011) и индекса Каплана Эль-Ниньо 3.4 при расчете реакции вулканической температуры, поскольку в противном случае происходит перекрытие между вулканами и ENSO. усложняет эмпирические оценки.

Температурный отклик для каждого отдельного воздействия рассчитывался путем масштабирования их воздействий на общие человеческие или естественные коэффициенты из регрессионной модели. Регрессионная модель также была запущена отдельно для температур суши. Температурные реакции для каждого воздействия между 2018 и 2100 годами были оценены с использованием данных о воздействии из RCP6.0, нормализованных для соответствия величине наблюдаемых воздействий на конец 2017 года.

Неопределенности в общей реакции человека и общей естественной реакции температуры были оценены с использованием анализа Монте-Карло 200 различных рядов воздействий, а также неопределенностей в оцененных коэффициентах регрессии.Код Python, используемый для запуска модели, заархивирован на GitHub и доступен для загрузки.

Данные наблюдений за 2017 год, показанные на рисунках, основаны на среднем значении первых 10 месяцев года и, вероятно, будут очень похожи на окончательное годовое значение.

Линии публикации из этой истории

Деятельность человека оказывает противоположное влияние на распространение узкодисперсных и широко распространенных видов растений в Китае

Значение

Деятельность человека может приводить к сокращению и расширению ареалов обоих видов.Предполагается, что на реакцию видов на деятельность человека влияет размер их географического ареала. Здесь мы проверяем идею о том, что антропогенное воздействие вызывает сокращение ареала малых ареалов видов, но способствует расширению ареала обычных видов, используя данные о распространении 9701 растения по всему Китаю, чтобы изучить связь деятельности человека с тем, насколько виды восполняют свой климатический потенциал диапазоны. Мы обнаружили, что узкодисперсные и широко распространенные виды действительно демонстрировали противоположные реакции на деятельность человека, при этом их ареал, заполняемый под влиянием человека, уменьшался и увеличивался соответственно.Эти данные свидетельствуют о том, что деятельность человека привела к сокращению ареалов узкодиапазонных видов, но расширила ареалы широко распространенных видов, что привело к биотической гомогенизации по всему Китаю.

Abstract

Деятельность человека сформировала крупномасштабное распространение многих видов, приводя как к сокращению, так и к расширению ареала. Виды естественным образом различаются по размеру ареала, при этом мелкие виды сосредоточены в определенных географических районах и потенциально могут отличаться с экологической точки зрения от широко распространенных видов.Следовательно, реакция видов на деятельность человека может зависеть от размера их географического ареала, но если и как это произойдет, неизвестно. Здесь мы используем всеобъемлющую базу данных о распространении и моделирование распространения видов, чтобы изучить, повлияла ли и как деятельность человека на то, в какой степени 9 701 сосудистое растение заполняют свои ареалы климатического потенциала в Китае. Мы обнаружили, что виды с узким ареалом имеют более низкое заполнение ареала, а широко распространенные виды имеют более высокое заполнение ареала в юго-восточной части Китая, где преобладает человек, по сравнению с их аналогами, распространенными в менее подверженной влиянию человека северо-западной части.Различия в заполнении ареала между видами и пространством тесно связаны с показателями человеческой деятельности (плотность населения, след человека и доля пахотных земель) даже после учета альтернативных факторов. Важно отметить, что виды с узким диапазоном и широко распространенные виды показывают отрицательную и положительную взаимосвязь заполнения диапазона с этими человеческими показателями, соответственно. Наши результаты показывают, что флоры подвергаются риску биотической гомогенизации в результате антропогенной деятельности, когда узкодисперсные виды заменяются широко распространенными видами.Поскольку виды, обитающие в узком диапазоне, более многочисленны, чем широко распространенные в природе, негативные последствия деятельности человека будут преобладать. Наши результаты подчеркивают важность создания большего количества охраняемых территорий и зон с сокращенной антропогенной деятельностью для защиты богатой флоры Китая.

Биоразнообразие важно само по себе, а также для общества, поскольку оно обеспечивает множество экосистемных услуг, от многочисленных продуктов и регулирования климата до культурных и даже психологических благ (1).Однако деятельность человека сильно повлияла не только на местное биоразнообразие, но и на крупномасштабное распространение видов, с усилением воздействия за последние столетия и десятилетия из-за экспоненциального увеличения численности населения, потребления ресурсов и технологических возможностей (2, 3) . Следовательно, существует возрастающая потребность в понимании воздействия деятельности человека на распределение видов, например, с точки зрения риска исчезновения (3⇓⇓⇓ – 7).

Антропогенная деятельность может приводить к сокращению и расширению ареалов обоих видов.Многие виды потеряли значительные ареалы распространения из-за интенсификации землепользования и связанной с этим утраты среды обитания, а также других видов деятельности человека (3, 4, 8), при этом значительное количество даже вымерло во всем мире (6, 7). Около 20% видов растений в мире считаются находящимися под угрозой исчезновения (9). Деятельность человека также привела к расширению ареала многих других видов, примером чего является распространение чужеродных видов, которому способствует глобальный перенос (10). Тем не менее, многие местные виды в регионе также испытали увеличение ареала за счет расселения, вызванного человеком, и способности процветать в антропогенных ландшафтах (11).Эти противоположные процессы, сокращение и расширение ареала, объединяются, чтобы вызвать биотическую гомогенизацию, когда биотические сообщества становятся более схожими в таксономическом отношении из-за потери редких и отличных видов («проигравшие») и распространения чужеродных или обычных местных видов («победители» ) (12, 13). Было показано, что биотическая гомогенизация является обычным результатом интенсификации землепользования и нарушения человеком (11, 14).

Виды естественным образом различаются по размеру ареала, при этом мелкие виды сосредоточены в определенных географических районах и потенциально отличаются в экологическом отношении от широко распространенных видов (15), например, имея более специализированные требования к среде обитания (16).В мире, где доминируют люди, узкодисперсные специализированные виды с большей вероятностью окажутся в проигрыше, тогда как широко распространенные универсальные виды должны иметь более высокую вероятность оказаться в выигрыше (13). Сравнивая атласы распространения 736 видов растений в Великобритании и Эстонии, обследованных за 2 периода с интервалом около 30 лет, Laanisto et al. (4) обнаружили, что виды с меньшими размерами ареалов при первом обследовании потеряли большую часть своих ареалов. Было также обнаружено, что более специализированные виды птиц во Франции более негативно реагируют на нарушение ландшафта и фрагментацию (17).И наоборот, в сильно нарушенных тропических лесах Атлантики в Бразилии древесные породы, встречающиеся все чаще в период до 1980 г. и после 1980 г., имеют тенденцию к широкому распространению (11). Также было показано, что вероятность натурализации вида за пределами его естественного ареала положительно связана с размером его естественного ареала и ареалом обитания (18, 19). Тем не менее, хотя очевидно, что реакция видов на деятельность человека может зависеть от размеров их географического ареала, если и как это происходит, все еще плохо изучено.

Хотя на распространение видов может влиять деятельность человека, их распространение в широких масштабах в первую очередь определяется современным климатом и их способностью к расселению (20). В частности, экологическая ниша вида и климатические условия на поверхности Земли определяют его потенциальные районы распространения. Однако эти потенциальные диапазоны часто не полностью заняты из-за ограничения распространения, а также биотических взаимодействий (21, 22). Следовательно, реализованные ареалы видов часто находятся в неравновесном состоянии с текущим климатом, заполняя ограниченную часть их ареалов климатического потенциала.Например, обнаружено, что европейские виды деревьев в совокупности занимают 38% их потенциальных ареалов, что в значительной степени может быть связано с ограничением расселения после ледникового периода (23). Степень равновесия ареала с климатом, определяемая природными факторами, может быть искажена деятельностью человека. Заполнение ареала (RF; соотношение реализованных / потенциальных размеров ареала) видов в регионе может увеличиваться или уменьшаться из-за антропогенной деятельности. В восточной части Северной Америки было показано, что распространение нескольких видов деревьев связано с поселениями коренных американцев, при этом вероятность их присутствия увеличивалась или уменьшалась вблизи деревень и троп (24), что, вероятно, привело к увеличению или уменьшению RF.

Китай - одна из самых богатых видами стран, по последним оценкам, около 36 000 сосудистых растений, благодаря своим разнообразным экологическим характеристикам и уникальной истории эволюции (25, 26). Однако в последнем Красном списке высших растений Китая 3879 видов, или 11% оцененных видов, были определены как находящиеся под угрозой исчезновения (27). Китай в целом страдал от высокого антропогенного давления в течение нескольких тысячелетий (28, 29). Из-за отсутствия обширных исторических данных о распространении растений в Китае, как и в большинстве регионов мира, до сих пор ни одно исследование не давало прямой оценки воздействия человека на распространение многих видов растений в национальном масштабе.Несмотря на большую численность населения в Китае, существует четкая дифференциация в национальном масштабе в плотности населения (HPD), при этом большинство людей, живущих в юго-восточной и северо-западной частях, гораздо менее заселены (рис. 1 A ). Две части примерно разделены прямой линией, известной как линия Ху Хуаньюн (HHL), простирающейся от города Хэйхэ (провинция Хэйлунцзян) до уезда Тэнчун (провинция Юньнань) (30). Юго-восточная часть занимает всего 43% площади суши Китая, но поддерживает 94% всего населения страны.Сравнение этих двух регионов дает возможность исследовать влияние человека на распространение растений в больших масштабах при адекватном контроле экологических различий, при этом менее интенсивно заселенная северо-западная часть обеспечивает исходный уровень, в котором виды заполняют свои потенциальные ареалы в относительно естественных условиях.

Рис. 1.

Влияние человека на наполнение видового ареала сосудистых растений Китая. ( A ) HPD по Китаю с разрешением 20 × 20 км. Пунктирной линией обозначена линия Ху Хуаньонг, разделяющая Китай на северо-западную и юго-восточную части.Ячейки сети с низким и высоким HPD (классифицированные по медиане, 13,5 человек на квадратный километр) разделены черными контурами. ( B ) Гистограмма заполнения видового ареала. Синий и зеленый цвета показывают виды, у которых> 80% ареалов находятся в юго-восточной или северо-западной частях, соответственно, а желтым показаны остальные виды. Красная вертикальная пунктирная линия показывает медианное значение заполнения диапазона. ( C ) Сравнение заполнения ареала между северо-западными и юго-восточными видами в пределах 30% видов с наиболее узким ареалом (≤1145 ячеек сетки) и 30% видов с наиболее широким ареалом (≥2 475 ячеек сетки).Цифры над диаграммой показывают количество видов в каждой категории. *** P <0,001. ( D ) Контурный график, показывающий влияние взаимодействия между HPD и размером ареала на заполнение ареала видов. Заполнение диапазона на графике - это значения, предсказанные моделью бета-регрессии, при сохранении других предикторов в качестве их средних наблюдаемых значений.

Здесь мы собрали данные о распределении по Китаю с разрешением 20 × 20 км для 9 701 вида сосудистых растений и оценили диапазон климатического потенциала каждого вида с использованием моделей распределения видов (SDM).Затем мы рассчитали RF каждого вида, наложив его потенциальный диапазон на его наблюдаемый диапазон. Затем было проведено сравнение РФ между видами, которые в основном были распространены в северо-западной или юго-восточной части Китая. Мы также вычислили географические закономерности среднего RF для ячейки сетки (MRF), а именно среднего RF для видов, встречающихся в каждой ячейке сетки 200 × 200 км. Затем было смоделировано изменение РФ между видами и пространством на основе трех показателей деятельности человека (HPD; человеческий след, HFP; доля пахотных земель, пахотных земель) и других потенциальных детерминант, таких как топография, текущий климат и четвертичное изменение климата.Чтобы оценить, зависит ли реакция видов на деятельность человека размером их географического ареала, мы проверили эффект взаимодействия между размером ареала и факторами воздействия человека, а также провели анализ для 30% самых узких и 30% самых широких диапазонов. виды соответственно. Мы предполагаем, что 1) РФ у видов с узким ареалом снижается, в то время как РФ у широко распространенных видов увеличивается в юго-восточном Китае из-за интенсивного антропогенного влияния; и 2) вариации RF между видами и пространством сильно связаны с деятельностью человека, даже после учета альтернативных факторов, с отрицательными отношениями для узкодиапазонных видов, но положительными отношениями для широко распространенных видов.

Результаты

Заполнение ареала по видам.

Используя ансамбль SDM, мы подсчитали, что виды занимают значительную часть своего климатического потенциального диапазона (Рис. 1 B ). Среднее значение RF составило 75,4%, а среднее значение - 73,4% (стандартное отклонение 15,7%). Было обнаружено 870 видов (9,0% от общего числа) с РФ менее 50%. Виды, находящиеся под угрозой, имели значительно более низкий RF (медиана 66,1%), чем виды, не находящиеся под угрозой (медиана 75,5%; SI Приложение , рис. S1).

В целом виды с более чем 80% ареалов ареала либо в северо-западном, либо в юго-восточном Китае заполнили аналогичный процент своих потенциальных ареалов со средним значением 74.2 и 76,2% соответственно (рис. 1 B ). Однако узкодиапазонные и широко распространенные виды показали противоположные различия в РФ между северо-западными и юго-восточными видами. Юго-восточные виды имели более низкий RF, чем северо-западные виды для 30% видов с наиболее узким ареалом, но более высокие RF для 30% видов с наиболее широким ареалом (рис. 1 C ), что согласуется с влиянием деятельности человека, зависящим от размера ареала. Вышеупомянутые результаты были подтверждены моделями бета-регрессии с учетом нескольких независимых переменных (Таблица 1 и SI Приложение , Таблицы S1 и S2), поскольку термин взаимодействия между человеческим воздействием и размером диапазона был положительным и больше, чем влияние человека. Эффект, указывающий на то, что деятельность человека оказывает негативное влияние на ограниченные виды, но положительно влияет на широко распространенные виды (рис.1 D , Таблица 1, и SI Приложение , Таблицы S1 и S2).

Таблица 1.

Бета-регрессия заполнения ареала видов относительно независимых переменных

Модели заполнения географических ареалов.

MRF решетчатых клеток всех, узкодиапазонных и широко распространенных видов демонстрирует сильные и отчетливые пространственные паттерны (рис. 2). Учитывая все виды, высокий MRF в основном наблюдался в юго-восточном Китае, тогда как низкий MRF наблюдался на северо-западе, с широко распространенными видами, показывающими аналогичную пространственную структуру.Однако узкодисперсные виды демонстрировали дивергентную картину, при этом высокая MRF в основном наблюдалась в северо-западном Китае. Паттерны MRF ячеек сетки отличались от географических паттернов наблюдаемых и потенциальных размеров диапазона, где большие размеры обычно наблюдались в более высоких широтах ( SI Приложение , рис. S2), показывая, что паттерны в RF не были просто за счет изменения размера диапазона. Эта независимость была также подтверждена географическими паттернами в средней ячейке сетки остатков RF видов после контроля размера диапазона, так как они сильно коррелировали с соответствующими паттернами MRF (Пирсона r = 0.997 и 0,966 для узкодисперсных и широко распространенных видов соответственно; SI Приложение , рис. S3).

Рис. 2.

Географические закономерности заполнения среднего ареала ячеек сетки для всех видов ( A ), 30% видов с наиболее узким ареалом ( B ) и 30% видов с наиболее широким ареалом ( C ). Ячейки сетки без данных отображаются серым цветом.

Как простой регрессионный, так и множественный регрессионный анализ показали, что географические модели MRF имеют сильную связь с деятельностью человека, которая даже сопоставима или сильнее, чем с природными факторами, такими как топография, текущий климат и изменение палеоклимата (рис.3, Таблица 2, и SI Приложение , Рис. S4 и Таблицы S3 – S5). Однако, что касается анализа на уровне видов, деятельность человека оказала противоположное влияние на узкодисперсные и широко распространенные виды, при этом их MRF уменьшается и увеличивается с интенсивностью деятельности человека, соответственно (Рис. 3 и SI Приложение , Рис. S4 ). Для видов с узким диапазоном значений человеческие факторы воздействия имели самую сильную связь с MRF среди объясняющих переменных. На широко распространенные виды антропогенные факторы оказали сильное и положительное воздействие, но более слабые, чем нынешний климат.Соотношения для всех видов были аналогичны таковым для широко распространенных видов.

Рис. 3.

Взаимосвязи между заполнением среднего ареала ячеек сетки и HPD для всех видов ( A ), 30% видов с наиболее узким ареалом ( B ) и 30% видов с наиболее широким ареалом ( С ). Линии построены с помощью простых линейных регрессий. HPD преобразовано в log 10 .

Таблица 2.

Множественные линейные регрессии среднего ареала заполнения ячеек сетки для всех видов, 30% видов с наиболее узким ареалом и 30% видов с наиболее широким ареалом в зависимости от независимых переменных и выбранных пространственных фильтров на основе собственных векторов

Обсуждение

Наши результаты показывают, что распространение сосудистых растений в регионах Китая, где преобладает человек, в значительной степени определяется антропогенной деятельностью, при этом узкие и широко распространенные виды испытывают сокращение и расширение ареала, соответственно.Более низкий RF для видов с узким диапазоном и более высокие значения для широко распространенных видов на юго-востоке, где преобладает человек, по сравнению с их аналогами на менее интенсивно заселенном северо-западе, можно, по крайней мере частично, отнести к деятельности человека. Влияние человека на распространение растений дополнительно подтверждается прочной связью между географическими моделями MRF ячеек сетки и деятельностью человека как для узкодисперсных, так и для широко распространенных видов, даже после учета топографии, текущего климата, палеоклимата и пространственной автокорреляции.

Хотя условия окружающей среды в исследуемых регионах различаются, сильная связь между РФ как видами, так и космосом и деятельностью человека сохраняется даже после учета основных экологических различий. Кроме того, RF-паттерны и ассоциации с деятельностью человека были последовательными для основных форм и порядков роста растений, показывая, что контрастирующие RF-паттерны регионов не могут быть объяснены различиями в функциональном или филогенетическом составе. Противоположные реакции узкодисперсных и широко распространенных растений на антропогенную деятельность могут быть связаны с их различной чувствительностью к изменению среды обитания, вызванному деятельностью человека.Узконаправленные виды могут быть более уязвимы к изменениям в землепользовании и, как правило, исключаются из нарушенных местообитаний (31, 32). Например, в сообществах эпифитов в молодых вторичных лесах в Эквадоре преобладают виды с более широкими географическими ареалами и более широкими экологическими нишами по сравнению с видами в девственных лесах (32). Кроме того, недавнее глобальное исследование с несколькими кладками обнаружило более широко распространенные виды в сообществах в нарушенных местообитаниях по сравнению с естественными местообитаниями, а также увеличило численность широко распространенных видов, но снизило численность видов с узким диапазоном (31).Вероятно, это связано с тем, что условия окружающей среды в нарушенных местообитаниях не переносятся многими специализированными видами (32). Кроме того, виды деревьев-победителей в контексте вмешательства человека чрезмерно представлены видами-первопроходцами из-за их высокой способности прижиться в нарушенных местообитаниях (11). Эти виды-пионеры обычно имеют более крупные ареалы (15). Кроме того, опосредованное человеком распространение полезных растений может избирательно нацеливаться на широко распространенные виды из-за таких факторов, как узнаваемость и доступность.Недавнее исследование пальм в Южной Америке действительно показало, что широко распространенные виды используются людьми преимущественно по сравнению с видами, обитающими в узком диапазоне (33).

Хотя широко признано, что реализованные ареалы видов часто находятся в неравновесном состоянии с современным климатом, существует немного исследований, изучающих степень, в которой виды заполняют свои ареалы климатического потенциала, и лежащие в основе детерминанты (23). Установлено, что ограничение расселения и способность видов к расселению после ледникового периода имеют большое значение для РФ (23, 34, 35).Наши результаты показали, что помимо этих природных факторов важную роль может сыграть и деятельность человека. Это показывает, что показатель RF полезен при оценке воздействия человека на крупномасштабное распространение видов. Мы действительно обнаружили, что виды растений, находящиеся под угрозой исчезновения в Китае, имеют более низкий RF, чем виды, не находящиеся под угрозой ( SI Приложение , рис. S1 A ). Несмотря на то, что Китай пострадал от высокого, но неоднородного антропогенного давления, дескрипторы человеческой деятельности объясняют лишь ограниченное разнообразие видов древесных растений в Китае, которое, напротив, в основном связано с климатом (36).Поскольку РФ учитывает текущий климат через потенциальные диапазоны, влияние человека становится более очевидным в географических структурах РФ. Из-за ограниченной доступности данных о временном распределении влияние человека на распространение растений в крупных масштабах не исследовалось часто (4). Радиочастотный подход, использованный в этом исследовании, обеспечивает возможный способ оценки антропогенного воздействия на ареалы видов для многих видов без данных о динамическом распределении, но с хорошим охватом с точки зрения данных о распространении.

Размер ареала видов широко используется для оценки риска исчезновения видов (37). Общая идея состоит в том, что виды с узким ареалом имеют более высокий риск исчезновения при стохастических угрозах из-за их небольших ареалов распространения (38). В дополнение, наши результаты предполагают, что виды с узким диапазоном более чувствительны к антропогенной деятельности, таким образом, с большей вероятностью будут проигравшими видами. Наши результаты подчеркивают важность узкодисперсных видов в оценке пространственных закономерностей риска исчезновения и принятии решений о приоритетных природоохранных территориях.Поскольку широко распространенные виды вносят непропорционально больше данных о распространении, узкодисперсные виды недопредставлены в общих моделях биологических сводных показателей, таких как видовое богатство (39) или MRF по сетке. Для обеспечения репрезентативности при оценке приоритетных территорий для сохранения следует особо учитывать особенности биоразнообразия узкодисперсных видов.

В этом исследовании мы не рассматривали взаимодействия видов, почвенные и другие неклиматические факторы окружающей среды, которые могут повлиять на распространение растений.Мы отмечаем, что объем и содержание этого исследования выходят за рамки масштабной области, где эти факторы обычно ограничивают диапазон растений (20). Кроме того, это исследование было сосредоточено на контрастах РФ между разными регионами, а не на абсолютных значениях. Из-за широко распространенной гористой местности в Китае средние климатические условия по ячейкам сетки могут плохо отражать топоклимат, что потенциально может привести к более значительным прогнозируемым потенциальным распределениям (40) и, следовательно, к более низкому RF. Однако диапазон высот в ячейках сетки сопоставим между юго-востоком и северо-западом Китая при разрешении 20 × 20 км ( SI Приложение , рис.S9). По сравнению с предыдущими исследованиями, посвященными европейским растениям (23, 35), сосудистые растения в Китае оцениваются как имеющие более высокий RF, вероятно, из-за методологических различий. Во-первых, мы исследовали только виды, имеющие не менее 20 встреч, а более 20000 видов с более узкими ареалами не были включены (41). Поскольку виды с узким диапазоном, как правило, имеют низкий RF (42), оценки RF исследованных видов, вероятно, представляют относительно высокие уровни RF по сравнению с всей флорой. Во-вторых, здесь использовались сложные алгоритмы SDM, а не прямолинейное моделирование климатической оболочки, что может давать консервативные диапазоны потенциалов (23).Мы отмечаем, что консервативные потенциальные диапазоны могут быть более подходящими для измерения антропогенного воздействия на отсутствие в потенциальных диапазонах за счет лучшего исключения областей с относительно низкой климатической пригодностью. В-третьих, наблюдаемые диапазоны с грубым разрешением (200 × 200 км) могут содержать незанятые районы, даже если климатически неподходящие районы были удалены путем наложения их на прогнозируемые распределения с разрешением 20 × 20 км. Однако маловероятно, что географические структуры РФ будут искажены, поскольку данные о распределении имели одинаковое разрешение по исследуемой территории.

Таким образом, в этом исследовании была измерена степень, в которой 9 701 вид сосудистых растений заполняют свои климатические потенциальные ареалы по всему Китаю, и проанализировано антропогенное воздействие на РФ узкодиапазонных и широко распространенных видов, соответственно. Мы обнаружили, что узкодисперсные и широко распространенные виды демонстрировали противоположные отношения к деятельности человека, причем их RF уменьшались и увеличивались под влиянием человека, соответственно. Эти результаты согласуются с тем, что флора подвергается биотической гомогенизации из-за деятельности человека, при этом узкодисперсные виды заменяются широко распространенными видами.Виды с узким диапазоном, определенные в этом исследовании, на самом деле даже не самые редкие, потому что они были определены как имеющие не менее 20 вхождений, чтобы можно было моделировать. Более того, в Китае примерно в 2 раза больше сосудистых растений с более узким ареалом (41). Поскольку общая картина заключается в том, что виды с узким диапазоном распространения более многочисленны, чем широко распространенные виды в природе (43), поэтому негативное воздействие деятельности человека на распространение растений, вероятно, очень распространено. Наши результаты подчеркивают важность создания большего количества охраняемых территорий и зон с сокращенной антропогенной деятельностью, чтобы помочь смягчить негативное воздействие человека на богатое разнообразие растений Китая, особенно на виды с узким диапазоном распространения, а также необходимость содействия восстановлению видов с узким диапазоном как цель обширных программ Китая по восстановлению экосистем.

Материалы и методы

Данные по видам.

Данные о распространении видов взяты из Китайской базы данных о распространении сосудистых растений, которая была составлена ​​на основе более 6 миллионов экземпляров и более 1000 опубликованных флор, контрольных списков и отчетов о кадастрах (41). Все записи в этой базе данных были привязаны к пространственной единице уровня округа, и большинство из них также содержали описания мест сбора. Поскольку эти записи с разрешением округа были относительно неточными для построения SDM, мы дополнительно привязали эти записи к более высоким разрешениям, таким как города, деревни и конкретные места отбора проб, в соответствии с описанием местности, а затем получили информацию о широте и долготе.Затем эти географически привязанные записи были объединены в ячейки сетки с разрешением 20 × 20 км. Виды с более чем 20 присутствием были отобраны для дальнейшего анализа, в результате чего осталось 9 784 исследуемых вида, принадлежащих к 1929 родам и 264 семействам, с в общей сложности 974 596 записей о присутствии, агрегированных из 4 287 352 записей с координатами, с географической привязкой из 7 034 587 записей на уровне округа. Записи присутствия с разрешением 20 × 20 км использовались для SDM, тогда как записи на уровне округа проецировались с разрешением 200 × 200 км, которые использовались для описания наблюдаемого распределения видов.Мы выбрали разрешение 200 × 200 км, потому что инвентаризация видов при таком грубом разрешении была относительно полной, тогда как выборка на уровне округа, вероятно, была неполной, а на уровне округа и при более высоком разрешении (44) ( SI Приложение , рис. S10).

Данные по окружающей среде.

Мы извлекли текущие климатические переменные из базы данных WorldClim 1.4 с разрешением 2,5 'за период с 1960 по 1990 год, включая 19 биоклиматических переменных (от bio1 до bio19), а также среднемесячную температуру и осадки (45).На основе среднемесячной температуры и количества осадков мы также вывели 2 обычно используемых биоклиматических переменных: градусо-дни роста (с базовой температурой 5 ° C) и водный баланс (рассчитанный как разница между годовым количеством осадков и потенциальной эвапотранспирацией) (23). Эти 2 переменные плюс указанные выше 19 биоклиматических переменных использовались в качестве кандидатов-предикторов для прогнозирования потенциального распределения видов. Из-за сильной мультиколлинеарности среди этих переменных мы выполнили выбор переменных на основе интенсивности коллинеарности и предсказательной способности переменных ( SI Приложение ).Наконец, были выбраны 5 климатических переменных ( SI Приложение , рис. S11): сезонность температуры (bio4), минимальная температура самого холодного месяца (bio6), сезонность осадков (bio15), осадки самого теплого квартала (bio18) и самого холодного квартала. (биография19).

Мы использовали 3 показателя человеческой деятельности для объяснения вариаций RF видов и географических паттернов MRF ячеек сетки, включая HPD, HFP и пахотные земли из открытых источников ( SI, приложение , рис. S12 и таблица S8). Эти переменные были сильно коррелированы ( SI Приложение , Таблица S9) и, таким образом, включены в статистические модели ниже по отдельности.Помимо антропогенного воздействия, на РФ также могут влиять топография и палеоклиматические изменения (23). Для топографии мы использовали диапазон высот, который был определен как диапазон высот в каждой ячейке сетки с использованием данных о высоте с пространственным разрешением 1 км ( SI Приложение , рис. S12). Для палеоклиматических изменений мы использовали температурную аномалию с момента последнего ледникового максимума (LGM), которая была рассчитана как разница между текущей среднегодовой температурой (MAT) и средним значением двух оценок MAT во время LGM из моделирования моделей CCSM4 ( 46) и MIROC-ESM (47) из WorldClim ( SI Приложение , рис.S12). Мы также включили текущий MAT и среднегодовое количество осадков (MAP) для контроля экологических различий по всему Китаю, хотя текущий климат использовался для прогнозирования потенциальных диапазонов видов и, следовательно, в некоторой степени уже учитывался при вычислении RF ( SI Приложение , Рис. S12).

Моделирование распространения видов.

Ансамблевый подход использовался для прогноза распределения видового потенциала в ячейках сетки 20 × 20 км (48). Мы использовали 4 алгоритма моделирования: обобщенная линейная модель, обобщенный аддитивный режим, случайный лес и максимальная энтропия.Поскольку для этих алгоритмов требуются фоновые данные или данные псевдоотсутствия, мы сгенерировали 20 наборов псевдоотсутствия для каждого вида с таким же размером каждого, как количество присутствий (49). Из-за пространственных предубеждений в наблюдаемых присутствиях мы выбрали псевдоотсутствия с аналогичной систематической ошибкой, обнаруженной в данных о происшествиях, используя метод целевой группы, вместо того, чтобы выбирать псевдоотсутствия случайным образом по всему исследуемому региону ( SI Приложение ) (50). Вероятность выбора ячейки сетки была взвешена по среднему количеству записей на вид ( SI Приложение , рис.S13). Затем мы откалибровали модели с использованием 70% случайной выборки исходных данных и сравнили их с оставшимися 30% данных с использованием истинной статистики навыков (TSS) и площади под кривой рабочих характеристик приемника, которые были повторены 5 раз. Те модели с TSS> 0,5 были включены для построения модели ансамбля. Оценку прошли 9 701 вид, которые были использованы для дальнейшего анализа. Сгенерированные SDM ансамбля в целом имеют хорошие характеристики ( SI Приложение , рис.S14). Затем откалиброванные модели были спроецированы на текущее климатическое пространство, а ансамблевые прогнозы были классифицированы по присутствию / отсутствию с пороговым значением путем максимизации TSS (51). Все моделирование проводилось с использованием пакета biomod2 на языке R (52).

Расчет заполнения ареала видов.

Для каждого вида мы рассчитали отношение наблюдаемого размера ареала к потенциальному как RF, чтобы измерить равновесие ареала с текущим климатом (набор данных S1). Как наблюдаемые, так и потенциальные размеры диапазона были измерены как количество ячеек сетки с разрешением 20 × 20 км.Однако надежные данные о распределении растений с высоким разрешением по всему Китаю в настоящее время недоступны. Поэтому мы наложили наблюдаемые распределения видов с разрешением 200 × 200 км с потенциальными распределениями с разрешением 20 × 20 км. Таким образом, все климатически подходящие ячейки сетки размером 20 × 20 км в ячейке сетки 200 × 200 км считались занятыми, когда вид наблюдался в ячейке сетки 200 × 200 км.

В этом исследовании РФ использовался для обнаружения антропогенного воздействия на распространение видов.Помимо антропогенной деятельности, отсутствие в пределах диапазона климатического потенциала в более широких масштабах также может быть вызвано крупномасштабным ограничением распространения. Такое отсутствие чаще происходило в климатически подходящих районах за пределами наблюдаемых диапазонов. Поэтому мы использовали буферный минимальный выпуклый многоугольник длиной 200 км вокруг наблюдаемых диапазонов, чтобы ограничить диапазоны климатического потенциала. Затем мы повторили расчет и анализ, используя эти ограниченные диапазоны потенциалов. Полученные оценки RF и пространственные диаграммы RF были аналогичны тем, которые использовали неограниченные диапазоны потенциалов ( SI Приложение , рис.S15 – S17). Поэтому мы не проводили дальнейший анализ с использованием RF на основе ограниченных диапазонов потенциалов.

Далее мы исследовали, варьировалась ли RF в зависимости от категорий уровня угрозы (27), статуса эндемизма (53), типа растений и формы роста (41) с использованием критериев суммы рангов Вилкоксона и суммы рангов Крускала-Уоллиса. Поскольку в каждой категории было несколько видов, обозначенных как находящиеся под угрозой или близкие к угрозе, в наших изученных видах, мы объединили виды в категории МСОП, находящиеся под угрозой исчезновения (16 видов), исчезающие виды (82 вида), уязвимые (251 вид) и близкие к категории находящиеся под угрозой исчезновения (293 вида) как находящиеся под угрозой исчезновения, а затем сравнили их с видами, вызывающими наименьшее беспокойство (7 477 видов).Статус эндемизма показывает, является ли вид эндемичным для Китая (эндемики: 3141 вид; неэндемики: 6560 видов) (53). Типы растений были разделены на птеридофиты (715 видов), голосеменные (102 вида) и покрытосеменные (8 884 вида). Для покрытосеменных виды были далее разделены на однолетние травы (639 видов), многолетние травы (3583 вида), вьющиеся растения (950 видов), кустарники (2048 видов) и деревья (1441 вид).

Заполнение ареала по видам и детерминантам.

Чтобы проверить, оказывает ли деятельность человека противоположное влияние на узкодиапазонные и широко распространенные виды, мы сначала сравнили РФ между видами из регионов с низким и высоким влиянием человека для узкодиапазонных и широко распространенных видов, соответственно.Северо-западная и юго-восточная части HHL в Китае представляют собой 2 смежных региона с разной интенсивностью человеческой деятельности. Хотя области с низкой или высокой человеческой активностью могут быть определены непосредственно на основе переменных человеческой активности, созданные регионы будут фрагментированы. Виды с их ≥80% наблюдаемых ареалов на северо-западе и юго-востоке были определены как северо-западные и юго-восточные виды, соответственно, которые представляли 2 группы видов, подверженных низкой и высокой активности человека.Затем мы ранжировали все изученные виды по наблюдаемому размеру ареала, независимо от регионов, где виды были в основном распространены. Виды с 30% наименьшим размером ареала (≤1145 ячеек сетки) были отнесены к категории видов с узким диапазоном, а виды с 30% максимальным размером ареала (≥2 475 ячеек сетки) - с широко распространенными видами ( SI Приложение , рис. ). В пределах узких и широко распространенных видов северо-западные и юго-восточные виды имели одинаковые размеры ареала, и их RF сравнивались с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона.Мы отмечаем, что узкодисперсные виды могут быть специалистами, которые сохраняются в ограниченных местообитаниях в пределах своего географического ареала и, следовательно, имеют более низкий RF по сравнению с широко распространенными видами (42) ( SI Приложение ).

Во-вторых, мы проверили связь между RF видов и независимыми переменными с бета-регрессией, используя пакет Betareg R (54). Бета-регрессия обычно используется для моделирования пропорциональных данных с ограничением от 0 до 1, которые обычно являются ненормальными и гетероскедастичными (54).Объясняющие переменные включали факторы воздействия человека (HPD, HFP и пахотные земли), диапазон высот, температурные аномалии, MAT, MAP и размер наблюдаемого ареала вида. Термин взаимодействия между факторами воздействия человека и размером диапазона был включен для проверки эффекта зависимости от размера диапазона деятельности человека. Здесь переменные среды были рассчитаны как среднее значение по диапазонам потенциальных видов. Мы выполнили обратный выбор модели на основе информационного критерия Акаике для выбора предикторов.HPD и пахотные земли были преобразованы log 10 для улучшения линейности и точности соответствия моделей. Все объясняющие переменные были стандартизированы для сравнения коэффициентов регрессии.

Здесь мы не учли филогенетическое родство видов в тестах на значимость, которые потенциально могут увеличивать ошибку типа I. Затем был применен вложенный дисперсионный анализ для определения пропорций вариации RF на разных таксономических уровнях. Мы обнаружили, что большинство вариаций (77.3%) встречались на уровне вида, 18,8% на уровне рода и 4,0% на уровне семейства, что позволяет предположить, что RF на уровне вида не был сильно филогенетически зависимым.

Географические закономерности и детерминанты заполнения ареалов.

Помимо анализа на уровне видов, мы также использовали подход, основанный на комплексах, для суммирования RF видов в каждой ячейке сетки 200 × 200 км и изучения пространственных структур RF. Путем интеграции оценок RF видов с данными распределения с разрешением 200 × 200 км мы вычислили среднее значение RF видов, наблюдаемых в каждой ячейке сетки, для всех, узкодиапазонных и широко распространенных видов, соответственно.Чтобы проверить, были ли географические вариации MRF связаны с моделями размера диапазона, мы также вычислили медианное значение ячеек сетки как наблюдаемых, так и потенциальных размеров диапазонов и средние остатки ячеек сетки видов RF из регрессии против размера диапазона для всех, узко- ранжированных и широко распространенных видов, и сравнил их с MRF ( SI Приложение ).

Затем мы использовали простые и множественные линейные регрессии, чтобы изучить связи между MRF и независимыми переменными, включая факторы воздействия человека (HPD, HFP и пахотные земли), диапазон высот, температурные аномалии, MAT и MAP.Однако пространственные коррелограммы и глобальная шкала Морана I показали сильные пространственные автокорреляции, представленные в остатках подобранных моделей множественной регрессии, которые могут завышать оценки ошибок типа I и коэффициентов смещения ( SI, приложение , рис. S19). Затем мы использовали подход пространственной фильтрации на основе собственных векторов для учета пространственной автокорреляции (55) ( SI Приложение ). Объясняющие переменные вместе с выбранными пространственными фильтрами использовались в качестве предикторов моделей множественной регрессии, остатки которых, следовательно, не имели пространственной автокорреляции ( SI Приложение , рис.S19). В качестве дополнения мы предоставляем результаты без учета пространственной автокорреляции в SI Приложение , таблицы S10 – S12; они соответствовали результатам моделирования с помощью пространственных фильтров.

Стандартизированные коэффициенты регрессии и частичные R 2 были рассчитаны для измерения относительной важности независимых переменных. При статистическом анализе мы удалили ячейки сетки с площадью менее 12 000 км 2 , в результате чего осталось 253 ячейки сетки.Чтобы улучшить линейность и нормальность остатков модели, HPD, пахотные земли, температурные аномалии и диапазон высот были преобразованы в log 10 . Все статистические анализы были выполнены с использованием R 3.4.3 (56). Анализ пространственной фильтрации был выполнен с использованием функции pcnm в веганском пакете R (57).

Модели заполнения диапазона форм и порядков роста растений.

Чтобы выяснить, можно ли обобщить, что узкодисперсные и широко распространенные виды имеют противоположные RF-паттерны и ассоциации с деятельностью человека, мы провели сравнения форм роста и эволюционно независимых линий.Различные формы роста и эволюционные линии имеют различные географические распределения, которые совместно определяются как экологическими, так и эволюционными процессами (25, 41). Сходство RF-паттернов и ассоциации с деятельностью человека в разных формах роста и клонах указывает на сходные механизмы, участвующие в генерации RF-паттернов в разных группах видов.

Оценивались четыре формы роста (однолетние травы, многолетние травы, кустарники и деревья). Чтобы представить эволюционно независимые линии, мы выбрали отряды покрытосеменных с более чем 100 изученными видами в целом и не менее 5 узкодиапазонных и широко распространенных видов как в юго-восточных, так и в северо-западных регионах, в результате чего получилось 13 порядков: Asparagales, Asterales, Brassicales, Caryophyllales, Ericales, Fabales. , Gentianales, Lamiales, Malpighiales, Poales, Ranunculales, Rosales и Saxifragales.Мы исследовали различия РФ между северо-западными и юго-восточными видами в пределах узких и широко распространенных видов по этим формам и порядкам роста. Мы также рассчитали географические закономерности MRF и проанализировали их корреляции Пирсона с 3 индикаторами деятельности человека (HPD, HFP и пахотные земли), используя модифицированный тест t Dutilleul et al. (58) для проверки значимости (с учетом пространственной автокорреляции ) для узкораспространенных и широко распространенных видов соответственно.

Доступность данных.

Основной источник данных о распространении видов, используемых в этом исследовании, информация об образцах, доступен через Китайский виртуальный гербарий (http://www.cvh.ac.cn). Продукты, основанные на данных о распределении видов (наблюдаемые виды и потенциальные размеры ареала и заполнение ареала), указаны в наборе данных S1.

Благодарности

Мы благодарим редакторов и анонимных рецензентов за их конструктивные комментарии, которые значительно улучшили рукопись. Мы благодарны докторам.Канран Лю и Цзянь Чжан за полезные обсуждения анализа данных и доктору Тиемей Чен за помощь в подготовке данных. Это исследование было поддержано Программой стратегических приоритетных исследований Китайской академии наук (XDA104). J.-C.S. был поддержан Европейским исследовательским советом (ERC-2012-StG-310886-HISTFUNC). J.-C.S. также считает эту работу вкладом в свой проект VILLUM Investigator (VILLUM FONDEN Grant 16549). М.-Г.З. был поддержан Национальным фондом естественных наук Китая (31700465) и Проектом прикладных фундаментальных исследований провинции Шаньси (201701D221217).Наборы данных, используемые в этом исследовании, частично предоставлены Проектом NSII (Национальная информационная инфраструктура образцов Китая), который был поддержан Министерством науки и технологий Китая (Y5217G1001).

Сноски

  • Вклад авторов: W.-B.X., J.-C.S. и K.-P.M. спланированное исследование; W.-B.X. проведенное исследование; W.-B.X., G.-K.C., M.-G.Z., J.-H.H., B.C. и K.-P.M. предоставленные данные о распределении растений; W.-B.X. проанализированные данные; и W.-B.X., J.-C.S., A.O. и K.-ВЕЧЕРА. написал газету.

  • Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

  • Эта статья представляет собой прямое представление PNAS. А.Х. - приглашенный редактор по приглашению редакционной коллегии.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.11116/-/DCSupplemental.

  • Copyright © 2019 Автор (ы). Опубликовано PNAS.

1.2 Окружающая среда и деятельность человека - Мировая региональная география

Цели обучения

  1. Объясните взаимосвязь климата и проживания людей и проведите различие между основными типами климата.
  2. Объясните динамику тектонических плит и их связь с землетрясениями и вулканической активностью.
  3. Укажите основные причины и проблемы обезлесения. Объясните связь между обезлесением и изменением климата.
  4. Укажите, где возникает эффект тени от дождя, и объясните, почему он возникает в этих местах и ​​как это может повлиять на деятельность человека.
  5. Понять, как происходит изменение климата, и взаимосвязь между парниковыми газами, такими как углекислый газ, и регулированием температуры на планете.

Рисунок 1.11 Ледники в Национальном парке Глейшер, Монтана

Горный климат типа H меняется в зависимости от высоты, с более высокими температурами у основания и более низкими температурами на возвышенностях.

Фото Р. Бергли - CC BY-NC-SA.

Климат и среда обитания человека

Способность Земли принимать и поглощать солнечный свет является основным фактором окружающей среды Земли, а также оказывает большое влияние на человеческое население.В Антарктиде нет больших городов или человеческих сообществ, потому что здесь очень холодно; Большая часть солнечного света, проникающего в Антарктиду, отражается от Земли на этой широте из-за наклона земной оси и возникающего в результате угла падающего солнечного излучения. Ответ на основные вопросы о том, где живет большинство людей на Земле и почему они живут там, зависит от понимания климата. Умеренный климат типа C обычно предоставляет наибольшие возможности для проживания людей.

Поскольку регион между тропиком Рака и тропиком Козерога получает больше всего прямого солнечного света в течение года, он благоприятен для жизни растений и животных при условии наличия достаточной влажности или осадков.Люди долгое время жили в тропиках, даже когда ледяные щиты покрывали часть средних широт. Проблема тропиков заключается в том, что почвы обычно низкого качества и питательные вещества вымываются наружу. Сегодня, когда мы смотрим на Землю и распределение населения, два основных фактора привлекают человеческое жилье: умеренный климат и доступ к воде.

Более 70 процентов поверхности земли покрыто водой. Единственная проблема заключается в том, что менее 3 процентов воды пресные, и большая часть этой пресной воды хранится в ледяных шапках на Северном или Южном полюсе.В результате остается менее 1 процента пресной воды в мире для использования человеком, обычно в озерах, реках, ручьях или грунтовых водах и подземных водоносных горизонтах. Климат играет важную роль в том, где живут люди, потому что осадки необходимы для выращивания сельскохозяйственных культур, животноводства и снабжения пресной водой городских сообществ.

Несколько географов разработали категории для определения типов климата. Климат можно определить как долгосрочную среднюю погодную картину, наблюдаемую в определенном регионе мира. Погода - это термин, обычно используемый для определения краткосрочных или даже ежедневных условий. Двумя основными элементами климатических условий являются температура и осадки. Для целей этого обзора мировой географии различные типы климата были разбиты на шесть основных типов - A, B, C, D, E и H - по системе классификации Кеппен-Гейгера. Климат типа H фактически является подмножеством климатической категории типа E.

  • Тип A: Тропический или экваториальный климат
  • Тип B: Сухой или засушливый климат
  • Тип C: умеренный или умеренный климат
  • Тип D: холодный или континентальный климат
  • Тип E: полярный или экстремальный климат
  • Тип H: (Неклассифицированный) климат высокогорья

Рисунок 1.12 основных климатических регионов на основе системы классификации Кеппена-Гейгера (местные условия могут сильно различаться)

Тип A: тропический или экваториальный климат

Рисунок 1.13

Тропический климат типа A отличается теплой температурой круглый год и более высоким годовым количеством осадков, как, например, в этом месте на побережье Белиза.

Фото Р. Бергли - CC BY-NC-SA.

Влажный тропический климат типа А, обычно встречающийся в тропиках, имеет теплые температуры круглый год с большим количеством осадков, обычно в виде дождя.Климат типа А имеет различные подгруппы, которые показывают, насколько изменчиво распределение осадков в течение года. В некоторых климатических условиях типа A отмечаются засушливые сезоны и сезон дождей (муссоны), в то время как в других выпадают постоянные осадки в течение года.

Тип B: сухой или засушливый климат

Примером засушливого климата типа B являются пустынные районы земли. Температуры могут быть экстремальными, с небольшим количеством осадков. Климатические регионы типа B характеризуются низким уровнем осадков и высокими температурами в течение дня и более низкими температурами ночью или зимой.Ландшафт в климате типа B может варьироваться от песчаных пустынь до степных лугов и степей. В климате типа B меньше деревьев, чем в большинстве других климатических зон.

Существует прямая связь между высокогорьем и климатом типа B в различных частях мира. Это климатическое условие, известное как эффект тени от дождя, или, точнее, эффект тени от осадков, возникает, когда на одной стороне горного хребта выпадают обильные осадки, в то время как регион на другой стороне горного хребта представляет собой пустыню или имеет более засушливый климат. условия.Это явление очевидно везде, где есть местность с достаточной высотой, чтобы ограничить движение несущих осадки облаков.

Рисунок 1.14 Эффект тени от дождя

Тени от дождя образуются, когда преобладающие ветры, несущие влагу, быстро поднимаются вверх по склону горы, где воздух охлаждается и конденсируется, чтобы выпустить влагу в виде дождя или снега. К тому времени, когда воздушная масса достигает вершины горы, ее влажность значительно уменьшается.Осушенный воздух устремляется вниз по другую сторону горного хребта, где его температура повышается. Теплый сухой воздух, исходящий с гор, продолжает вытягивать влагу из земли, что приводит к возникновению пустынных или засушливых климатических условий.

Рисунок 1.15

Сухой или засушливый климат типа B, такой как центральная Аризона, имеет меньше деревьев, чем другой климат. Кактус сагуаро может выдерживать длительные периоды с небольшим количеством осадков.

Фото Р. Бергли - CC BY-NC-SA.

Гавайский остров Кауаи является ярким примером эффекта тени от дождя. На наветренной стороне острова выпадает больше осадков, чем в любом другом месте на Земле: до 460 дюймов (почти 40 футов) в год. Однако только часть острова получает такое количество дождя. Высота гор вызывает тень от дождя на сухой подветренной стороне, создавая полупустынные условия и климат типа B.

Долина Смерти в Калифорнии также является результатом эффекта тени дождя.В Долине Смерти выпадает мало дождя, потому что любая влажность при преобладающих ветрах выпадает на западную сторону прилегающих горных хребтов. Весь штат Невада сухой из-за эффекта тени дождя. Весь дождь, идущий с Тихого океана, падает на прибрежные горы и Сьерра-Неваду в Калифорнии. Горы достаточно высоки, чтобы затенять этот регион Невады, а бассейн и хребты усиливают эффект тени дождя на местном уровне.

На другой стороне земли Гималаи - отличный пример гор, создающих эффект тени дождя.На большей части западного Китая климат типа B из-за эффекта дождевой тени, вызванного высокими горами, которые не позволяют дождевым облакам когда-либо достигать этого региона. На южной стороне Гималаев выпадают обильные осадки из-за дождей, идущих из Индийского океана, но западный Китай по сути является пустыней. Он малонаселен по сравнению с густонаселенными регионами в собственном Китае на востоке, где выпадает много осадков.

Тип C: умеренный или умеренный климат

Рисунок 1.16

Умеренный климат типа C благоприятен для сельского хозяйства. Например, в Аппалачах хорошо растут табачные и лиственные леса.

Фото Р. Бергли - CC BY-NC-SA.

Климат типа C, часто описываемый как умеренный по температуре и осадкам, является наиболее благоприятным для проживания людей, поскольку в нем проживает самая большая плотность населения на планете. Климат типа C встречается в основном в средних широтах, граничащих с тропиками.Ярко выражены сезонные изменения, с отчетливой зимой и летом. Зима бывает прохладной или холодной, а лето обычно теплое. Количество осадков варьируется от низкого до высокого, в зависимости от местоположения. В Соединенных Штатах климат C преобладает на юго-востоке и западном побережье.

Климат типа C не является самым распространенным на планете, но он привлекает наибольшее количество людей. Одна из причин привлекательности - обилие лесов, сельскохозяйственных угодий и пресной воды в регионах типа C.Основные населенные пункты планеты находятся в климате типа C. На планете проживает более семи миллиардов человек, и их число постоянно растет, люди заселили большинство регионов с климатом типа C и теперь заполняют другие области с типами климата A, B или D.

Тип D: холодный или континентальный климат

Рисунок 1.17

Более холодный климат типа D характерен для таких штатов, как Северная Дакота, где годовые зимние температуры самые низкие среди сорока восьми континентальных штатов.

Климатические регионы типа D часто находятся в недрах континентов, вдали от сдерживающего влияния крупных водоемов. Они часто находятся дальше на север, чем регионы типа C, что приводит к более холодным зимам. Существуют сезонные колебания, от прохладного до жаркого лета и холодной зимы. Осадки обычно в виде дождя летом и снега зимой. Регионы с климатом типа D можно найти в районе Великих озер в США, большей части Канады и значительной части России.

Тип E: полярный или экстремальный климат

Тип E - это экстремальный климатический тип, встречающийся в полярных регионах рядом с Полярным кругом или к северу от него, а также рядом или к югу от Северного полярного круга. В регионах с климатом типа Е круглый год холодно с постоянным льдом или вечной мерзлотой. Растительность минимальная, деревьев нет. В короткие летние месяцы температура может немного нагреваться, но редко поднимается выше 50 градусов.

Тип H: высокогорный климат

Высокогорный климат типа H обычно входит в подкатегорию климатов типа E.Горные хребты могут создавать различные типы климата из-за изменения высоты от основания хребта до вершины. На одной и той же горе на разных высотах можно встретить разные типы климата. Климат типа H обозначает высокогорье или горную местность. На большинстве горных хребтов существуют колебания климата. Климат у подножия гор будет варьироваться в зависимости от того, находятся ли горы в тропиках или в более высоких широтах. Например, высокие горы около экватора могут иметь климат типа A у основания и климат типа E на вершине с различными климатами типа C и типа D между ними.Климат типа H встречается там, где разница высот достаточно велика, чтобы обеспечить разные климатические зоны. Повышенный рельеф может доходить до линии деревьев и иметь постоянный снежный покров на вершине. Термин рельеф используется в географии для обозначения отметок поверхности суши. Зоны высот с постоянным льдом или снегом могут напоминать полярный климат типа E.

Вырубка леса

Растущее население планеты увеличивает потребность в природных ресурсах, в том числе лесных.Люди тысячелетиями использовали деревья для производства дров, строительства домов и изготовления инструментов. Деревья являются возобновляемым ресурсом, но вырубка лесов происходит, когда они удаляются быстрее, чем их можно восстановить. Большинство людей в сельских районах развивающихся стран используют дрова для приготовления пищи. Во многих из этих областей количество доступных деревьев быстро сокращается. Люди, живущие в основном в климате типа B, могут изначально не иметь доступа к большому количеству деревьев; поэтому, когда деревья вырубают на дрова или строительные материалы, происходит обезлесение.В тропических районах деревья лиственных пород обычно вырубают на пиломатериалы для получения дохода или для расчистки земли для других сельскохозяйственных целей, таких как разведение крупного рогатого скота. Страны, у которых отсутствуют возможности и преимущества, стремятся использовать свои природные ресурсы - в данном случае деревья - либо для натурального сельского хозяйства, либо для экономической выгоды. Вырубка лесов увеличилась во всем мире в связи с быстрым ростом мирового населения.

Во время промышленной революции европейские страны быстрыми темпами вырубали свои леса.Большая часть Британских островов когда-то была засажена лесами, но сегодня на Британских островах осталось немного лесов, и они, как правило, находятся под защитой. Колониализм привел европейцев в Америку. Соединенные Штаты на раннем этапе своего развития продвинулись на запад от первоначальных тринадцати колоний, и многие старовозрастные леса были вырублены в процессе. Когда были проложены железнодорожные пути и пионерские разработки продвинулись на запад в Великие равнины, где было мало деревьев, большая вырубка произошла в восточных и центральных лесах - вырубка - это термин, указывающий на систематическую вырубку лесов в восточных и центральных лесах.В Мичигане и Висконсине деревья были вырублены в результате систематической вырубки леса.

Рисунок 1.18

Леса вырубают на древесину, а после сжигания излишков земля очищается для других целей.

Фото Р. Бергли - CC BY-NC-SA.

Некоторым областям разрешили отрастить, но многие другие области были превращены в сельскохозяйственные угодья. В Соединенных Штатах осталось немного старовозрастных лесов. Сегодня возникают конфликты по поводу того, как лесная промышленность обращается с лесами в таких местах, как Тихоокеанский Северо-Западный регион США.

Странам с более высоким экономическим положением больше не нужно рубить собственные деревья, но они могут позволить себе заменять другие ресурсы или импортировать пиломатериалы из других мест. Развивающиеся регионы мира в Латинской Америке, Африке и некоторых частях Азии испытывают серьезные проблемы с обезлесением. Вырубка лесов широко распространена: жители Гаити вырубили около 99 процентов лесов страны; большая часть древесины использовалась в качестве топлива для приготовления пищи. Люди в Афганистане вырубили около 70 процентов своих лесов.Нигерия потеряла около 80 процентов своих старовозрастных лесов с 1990 года. Эфиопия потеряла до 98 процентов своих лесных площадей, а Филиппины потеряли около 80 процентов своих лесов.

Бразильский бассейн Амазонки претерпел множество проектов, которые привели к обезлесению. Например, примерно половина штата Рондония в западной Бразилии была вырублена с 1990 года. Страны Центральной Америки потеряли около половины своих первоначальных лесов, и вырубка лесов продолжается на систематической основе.Тропические регионы Юго-Восточной Азии и Африки эксплуатируются для получения древесины неприемлемыми темпами, вызывая обезлесение, с которым придется иметь дело следующему поколению. В Индии с населением более миллиарда человек по-прежнему существует высокий спрос на дрова и строительные материалы; их леса сокращаются быстрее, чем их можно заново засаживать. Китай с его более чем миллиардным населением пытается решить свои проблемы обезлесения путем реализации масштабной программы пересадки и природоохранных мер.Другие страны начинают принимать аналогичные меры.

Рисунок 1.19

Мужчина из Малави несет дрова для приготовления пищи и отопления.

Тропические дождевые леса составляют лишь около 5 процентов поверхности земли, но содержат до 50 процентов биоразнообразия Земли. Эти леса вырубают по разным причинам. Норман Мейерс, британский защитник окружающей среды, подсчитал, что около 5 процентов вырубки лесов в тропических регионах вызвано ростом производства крупного рогатого скота.Девятнадцать процентов этих лесов вырублены в лесной промышленности, 22 процента вырублены для расширения плантационного земледелия и 54 процента вырублены из-за подсечно-огневого земледелия. Большинство тропических дождевых лесов расположено в бассейне Амазонки в Южной Америке, в Центральной Африке и в Юго-Восточной Азии. Все эти области ищут преимущества и возможности для роста своей экономики; к сожалению, они часто ориентируются на свои влажные тропические леса в качестве источника дохода.

Какие проблемы с обезлесением?

Вырубка лесов вызывает больше, чем просто вырубку деревьев для использования в качестве топлива, строительных материалов, бумажных изделий или производства.Еще одна проблема, связанная с уравнением обезлесения, - это эрозия почвы. Без деревьев, которые удерживали бы почву во время сильных дождей, почва размывается, оставляя землю в непродуктивном состоянии. В тропических регионах почвы часто деградированы и в них не хватает питательных веществ. Большинство питательных веществ в тропических регионах находится в разлагающемся материале у корней деревьев, который поставляет энергию обратно в экосистему. После того, как деревья убраны, восполнение этого запаса энергии будет незначительным. Эрозия почвы в тропических районах затрудняет восстановление лесов после их удаления.Оползни могут быть более серьезным компонентом проблемы эрозии почвы. После сильных дождей целые пропитанные водой склоны холмов могут опускаться вниз, нанося серьезный структурный ущерб зданиям, домам и сельскохозяйственным участкам. Корни деревьев удерживают склоны холмов и, следовательно, предотвращают оползни.

Леса играют важную роль в круговороте воды. Деревья вытягивают влагу корнями из почвы и выводят ее через листья обратно в атмосферу. Влага в атмосфере собирается в облака, конденсируется и падает обратно на Землю.Мало того, что деревья хранят воду, но и органическое вещество у основания деревьев также накапливает воду и делает ее доступной для более крупной экосистемы, что может замедлить сток воды. Лесные пологи рассеивают воду во время дождя и создают еще один слой влаги в их листьях и ветвях, который либо используется другими организмами, либо испаряется обратно в атмосферу. Вырубка лесов устраняет роль, которую леса играют в круговороте воды.

Лесные экосистемы обеспечивают разнообразное сообщество организмов.Влажные тропические леса - одна из самых ярких экосистем на планете. Их богатое биоразнообразие может дать представление о неиспользованных решениях на будущее. Растения и организмы в этих средах обитания могут стать ключом к медицинским или биологическим открытиям, но дикая природа и растительность будут потеряны, поскольку обезлесение уничтожает их среду обитания и ускоряет исчезновение исчезающих видов.

Рисунок 1.20 Лесопильный завод по переработке древесины твердых пород

Фото Р.Бергли - CC BY-NC-SA.

Деревья и растения удаляют углекислый газ из атмосферы и накапливают его в структуре растений в процессе фотосинтеза. Двуокись углерода - это основной парниковый газ, который является частью процесса изменения климата. Двуокись углерода и другие подобные газы уменьшают количество длинноволнового излучения (тепла), выходящего из атмосферы Земли, что приводит к повышению температуры на планете. По мере того, как в атмосферу выбрасывается все больше углекислого газа, происходит изменение климата.Вырубка деревьев путем обезлесения приводит к тому, что из атмосферы удаляется меньше углекислого газа, что способствует изменению климата. Подсечно-огневые методы земледелия, при которых сжигаются леса, высвобождают углерод, содержащийся в растительной жизни, непосредственно в атмосферу, усиливая эффект изменения климата.

Изменение климата

Изменение климата было постоянным явлением в эволюции планеты. Повышение температуры в окружающей среде - это деятельность, которая привлекает наибольшее внимание в последние годы.Были подняты вопросы о темпах и масштабах изменения климата во всем мире. Понимание динамики повышения температуры может помочь понять, как это связано с деятельностью человека.

Атмосфера - это газовый слой, который окружает Землю и отмечает переход между ее поверхностью и космосом. Атмосфера состоит из смеси газов, состоящей из азота (77 процентов), кислорода (21 процент) и второстепенных элементов (1 процент), включая аргон, гелий, двуокись углерода и водяной пар.Небольшое количество углекислого газа является важным компонентом в контроле температуры земли. Атмосфера простирается на триста миль над земной поверхностью, а нижний уровень составляет климатическую систему Земли. Этот самый низкий уровень называется тропосферой и отвечает за условия, позволяющие жизни существовать на поверхности планеты.

С 1960-х годов ученых беспокоила концентрация углекислого газа, метана, закиси азота и хлорфторуглеродов в атмосфере.Эти так называемые парниковые газы могут улавливать тепловую энергию, излучаемую земной поверхностью, и могут повышать глобальную температуру и вызывать изменение климата. После промышленной революции деятельность человека - сжигание ископаемого топлива и широкомасштабная вырубка лесов - увеличила количество удерживающих тепло парниковых газов в атмосфере. Углекислый газ и подобные газы действуют как стеклянные панели теплицы, которые пропускают коротковолновое излучение солнца, но не позволяют длинноволновому излучению тепла уходить в космос.

Увеличение содержания углекислого газа и парниковых газов в атмосфере обычно вызывает повышение температуры климата планеты, что, в свою очередь, может вызывать изменения погодных условий в различных местах на Земле. Изменения температуры могут повлиять на характер выпадения осадков и изменить погодные условия, что может повлиять на сельскохозяйственную продукцию и повлиять на потребности в энергии, что может вызвать усиление экономической нестабильности. Изменения климата также влияют на условия окружающей среды для организмов, адаптированных к конкретным ареалам обитания.При изменении климата может измениться и зона обитания организма, что, в свою очередь, может повлиять на целые экосистемы.

Вырубка лесов и сжигание ископаемого топлива могут способствовать изменению климата. Ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, образуются, когда мертвые растения и животные находятся под давлением, разлагаются в течение длительного времени и сохраняют свой углеродный компонент. При сжигании ископаемого топлива углерод возвращается в атмосферу. Растущая потребность человека в энергии и древесине будет продолжать способствовать изменению климата, если не будут найдены альтернативы.Повышение температуры может привести к таянию ледяных шапок, что, в свою очередь, может поднять уровень моря, что повлияет на деятельность человека во всем мире. Более подробная информация об изменении климата содержится в главе 13 об Антарктике.

Тектонические плиты

Движение тектонических плит - еще один аспект динамики Земли, влияющий на деятельность человека. Земная кора толщиной от 10 до 125 миль представляет собой не один большой твердый кусок, а, скорее, серию пластин, покрывающих расплавленное железное ядро ​​в центре планеты.Плиты, покрывающие поверхность земли, медленно перемещаются и перемещаются. Пластины могут удаляться друг от друга или сталкиваться, а также скользить параллельно друг другу в противоположных направлениях. Когда две пластины сталкиваются и одна пластина скользит под соседней пластиной, этот процесс называется субдукцией . Движение или сдвиг в месте встречи двух плит может вызвать землетрясения и обычно связано с вулканической активностью.

Рисунок 1.21 Общая структура тектонических плит

Горные цепи, такие как Гималаи, являются прямым результатом столкновения двух плит.Столкновение выталкивает землю вверх в горную цепь либо под прямым давлением, либо из-за вулканической активности. Пластины могут сдвигаться на дюйм в год в активных регионах. Эти плиты, движимые внутренним теплом Земли, создали горные ландшафты планеты. Землетрясения и вулканические действия вдоль границ плит (называемые разломами ) продолжают влиять на деятельность человека и могут нанести серьезный экономический ущерб сообществу. Границы плит можно найти возле многих естественных окраин континентов.Непрерывное воздействие плит вызывает серьезные землетрясения и извержения вулканов, которые могут нанести ущерб деятельности человека. Землетрясения у моря часто вызывают цунами, которые могут создавать огромные волны, которые приносят разрушения прибрежным регионам на своем пути. Землетрясение у восточного побережья Японии в 2011 году вызвало цунами, которое принесло дополнительные разрушения объектам ядерной энергетики, подвергнув некоторые части Японии и остальной мир радиации.

Основные выводы

  • Человеческая деятельность на планете коррелирует с типом климата и ландшафта, который представляется людям в виде природных ресурсов или пригодности для жизни.Шесть основных климатических зон (A, B, C, D, E и H) описывают типы климата Земли. Температура и осадки - две основные переменные, которые создают климатическую зону и соответствующие ей экологические атрибуты.
  • Земная кора состоит из нескольких отдельных плит, которые движутся, вызывая землетрясения и вулканическую активность. Большинство горных хребтов на Земле являются продуктом деятельности тектонических плит.
  • Вырубка деревьев быстрее, чем они могут снова отрасти, называется вырубкой леса. Люди вырубают леса во многих областях с неустойчивой скоростью.Вырубка лесов может привести к эрозии почвы, изменению погодных условий и потере мест обитания. Деревья вырубают для дров, строительных материалов или прибыли.
  • Горы или высокогорный рельеф могут ограничивать прохождение дождевых облаков и заставлять облака терять свои осадки по мере увеличения воздушной массы над уровнем моря. На другой стороне горы или хребта не выпадает никаких осадков, и она превращается в более засушливый или засушливый регион, создавая условия для пустыни.
  • Изменение климата - это явление, при котором газы, такие как углекислый газ и метан, увеличиваются в тропосфере и ограничивают выход длинноволновой радиации с планеты, что может привести к повышению температуры на Земле.Деревья удаляют углекислый газ из атмосферы, что может уменьшить изменение климата.

Вопросы для обсуждения и изучения

  1. В каком климате вы живете?
  2. Каковы основные атрибуты каждого типа климата?
  3. К каким двум основным климатическим качествам тяготеют люди?
  4. В чем разница между погодой и климатом?
  5. Как можно уменьшить или уменьшить основные причины обезлесения?
  6. Что такое тектонические плиты и как они помогают формировать планету?
  7. Как движение тектонических плит повлияет на деятельность человека?
  8. Кто отвечает за решение проблем, вызванных изменением климата? Что вы можете сделать по этому поводу?
  9. Что вызывает эффект тени от дождя? Назовите несколько примеров этого явления.
  10. Какие регионы планеты больше всего страдают от вырубки лесов?

Деятельность

  1. Узнайте и определите, когда произошли последние три землетрясения в ближайшем к вам месту. Какой ущерб они нанесли?
  2. Нанесите на график среднегодовую температуру в месте вашего проживания за последние сто лет, чтобы проиллюстрировать любую тенденцию изменения климата.
  3. Определите ближайшее к вашему месту жительства место, на которое распространяется эффект тени от дождя.

Влияние деятельности человека - обзор

4.2 Экологические ограничения и постоянные усилия по сохранению

В последние десятилетия все большее внимание уделяется воздействию на окружающую среду от судоходства, в основном сосредоточенному на сбросах через воду и разливах нефти, химических и сточных вод. Был принят ряд международных договоров и национальных законов, наряду с передовой отраслевой практикой, чтобы предотвратить выбросы загрязняющих веществ в результате аварий или некачественной эксплуатации.Однако судоходство рассматривается как важный гибрид между наземным транспортом и крупными стационарными энергосистемами. С одной стороны, это неточечные транспортные средства, работающие на транспортной сети водных путей; с другой стороны, на этих транспортных средствах работают судовые системы, которые можно сравнить с небольшими электростанциями или заводами. Поскольку лидеры отрасли и политики на уровне штатов, федеральном и международном уровнях признают эти факты, экологические и энергетические показатели измеряются и регулируются.Недавние усилия по смягчению воздействия судоходства на окружающую среду (например, инвазивные виды в водяном балласте, токсичные покрытия корпуса и выбросы в атмосферу) являются относительно новыми для отрасли, и на их устранение уйдут десятилетия.

Экологическое регулирование судоходства обычно отстает от регулирования аналогичных промышленных процессов (двигателей и т. Д.) На суше. На международном уровне Международная морская организация эффективно разработала ряд договоров, регулирующих большую часть этих проблем, связанных с загрязнением судов.В соответствии с Международной конвенцией по предотвращению загрязнения с судов эти правила (MARPOL 73/78, комбинация двух договоров 1973 и 1978 годов) применяют глобальные стандарты к практике защиты окружающей среды на борту судна. Однако национальная юрисдикция и юрисдикция штата могут применять более строгие правила к определенным судовым операциям и к портам, которые принимают эти суда. Например, Агентство по охране окружающей среды США недавно отрегулировало судоходство в соответствии с положениями Закона о чистом воздухе.Другой пример - усилия портовых государств в Швеции и Норвегии, а также отдельных портов в Калифорнии по применению рыночных или добровольных правил по сокращению загрязнения воздуха от судов, заходящих в их порты.

Экологическое регулирование может затруднить некоторые усилия по энергосбережению за счет введения экологических компромиссов. Например, покрытия корпуса предназначены для морских условий, чтобы предотвратить его обрастание; Было показано, что некоторые из этих покрытий влияют на морскую среду, особенно в портах и ​​гаванях, выделяя токсичные химические вещества или металлы.Эти соединения медленно «выщелачиваются» в морскую воду, убивая ракушек и других морских обитателей, прикрепившихся к кораблю. Но исследования показали, что эти соединения сохраняются в воде, убивая морскую жизнь, нанося вред окружающей среде и, возможно, попадая в пищевую цепочку. Токсичные покрытия корпуса запрещены национальными и международными правилами, и это может угрожать увеличению потребления энергии на судоходстве. Замена этих покрытий менее токсичными альтернативами может привести к увеличению скорости обрастания корпуса и увеличению потребности в топливе.

Источники выбросов парниковых газов | Выбросы парниковых газов (ПГ)

Обзор

Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 гг.

Увеличенное изображение для экономии или печати Парниковые газы задерживают тепло и делают планету теплее. Деятельность человека является причиной почти всего увеличения выбросов парниковых газов в атмосфере за последние 150 лет. 1 Самым крупным источником выбросов парниковых газов в результате деятельности человека в Соединенных Штатах является сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии, тепла и транспорта.

Агентство

EPA отслеживает общие выбросы в США путем публикации реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов . В этом годовом отчете оцениваются общие национальные выбросы и удаления парниковых газов, связанные с деятельностью человека в Соединенных Штатах.

Основными источниками выбросов парниковых газов в США являются:

  • (29 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) - Транспортный сектор генерирует наибольшую долю выбросов парниковых газов. Выбросы парниковых газов от транспорта в основном происходят от сжигания ископаемого топлива для наших автомобилей, грузовиков, кораблей, поездов и самолетов.Более 90 процентов топлива, используемого для транспорта, производится на нефтяной основе, в основном это бензин и дизельное топливо2
  • (25 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) - Производство электроэнергии составляет вторую по величине долю выбросов парниковых газов. Примерно 62 процента нашей электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, в основном угля и природного газа3
  • (23 процента выбросов парниковых газов в 2019 году) - Выбросы парниковых газов в промышленности в основном связаны с сжиганием ископаемого топлива для получения энергии, а также выбросами парниковых газов в результате определенных химических реакций, необходимых для производства товаров из сырья.
  • (13 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) - Выбросы парниковых газов от предприятий и домов возникают в основном из-за сжигания ископаемого топлива для обогрева, использования определенных продуктов, содержащих парниковые газы, и обращения с отходами.
  • (10 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) - Выбросы парниковых газов от сельского хозяйства происходят от домашнего скота, такого как коровы, сельскохозяйственных почв и производства риса.
  • (12 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) - земельные участки могут действовать как поглотитель (поглощая CO 2 из атмосферы) или источник выбросов парниковых газов.В Соединенных Штатах с 1990 года управляемые леса и другие земли являются чистым поглотителем, т. Е. Они поглощают из атмосферы больше CO 2 , чем выделяют.

Выбросы и тенденции

С 1990 года валовые выбросы парниковых газов в США увеличились на 2 процента. Из года в год выбросы могут расти и падать из-за изменений в экономике, цен на топливо и других факторов. В 2019 году выбросы парниковых газов в США снизились по сравнению с уровнем 2018 года. Снижение произошло в основном за счет выбросов CO 2 от сжигания ископаемого топлива, что было результатом множества факторов, включая снижение общего энергопотребления и продолжающийся переход от угля к менее углеродоемкому природному газу и возобновляемым источникам энергии.

Примечание: все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Список литературы

  1. IPCC (2007). Резюме для политиков. В: Изменение климата 2007: Основы физических наук . Exit Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Соломон, С., Д. Цинь, М. Маннинг, З.Чен, М. Маркиз, К. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
  2. IPCC (2007). Изменение климата 2007: Смягчение. (PDF) (863 стр., 24 МБ) Exit Вклад Рабочей группы III в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата [B. Мец, О. Дэвидсон, П. Р. Бош, Р. Дэйв, Л. А. Мейер (редакторы)], Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  3. Управление энергетической информации США (2019). Электричество. Разъяснение - основы Выход

Начало страницы

Выбросы в электроэнергетике

Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или распечатки Сектор электроэнергетики включает производство, передачу и распределение электроэнергии. Двуокись углерода (CO 2 ) составляет подавляющую часть выбросов парниковых газов в этом секторе, но также выбрасываются меньшие количества метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O). Эти газы выделяются при сгорании ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ, для производства электроэнергии.Менее 1 процента выбросов парниковых газов в этом секторе приходится на гексафторид серы (SF 6 ), изолирующий химикат, используемый в оборудовании для передачи и распределения электроэнергии.

Выбросы парниковых газов в электроэнергетике по источникам топлива

Сжигание угля более углеродоемкое, чем сжигание природного газа или нефти для получения электроэнергии. Хотя на использование угля приходилось около 61 процента выбросов CO 2 в этом секторе, на него приходилось только 24 процента электроэнергии, произведенной в Соединенных Штатах в 2019 году.На использование природного газа приходилось 37 процентов выработки электроэнергии в 2019 году, а на использование нефти приходилось менее одного процента. Оставшаяся генерация в 2019 году была произведена из источников неископаемого топлива, включая ядерную (20 процентов) и возобновляемые источники энергии (18 процентов), в том числе гидроэлектроэнергию, биомассу, ветер и солнечную энергию.1 Большинство этих неископаемых источников, таких как атомная, гидроэлектростанция, ветровая и солнечная энергия не излучают.

Выбросы и тенденции

В 2019 году электроэнергетика была вторым по величине источником U.S. выбросы парниковых газов, составляющие 25 процентов от общего объема выбросов в США. Выбросы парниковых газов от электричества снизились примерно на 12 процентов с 1990 года из-за перехода на источники производства электроэнергии с меньшими и неизвлекаемыми выбросами и повышения энергоэффективности конечного потребления.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Выбросы парниковых газов конечным потребителем электроэнергии

Сумма процентов не может составлять 100% из-за независимого округления.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019.

Увеличенное изображение для сохранения или печати Электричество используется в других секторах - в домах, на предприятиях и на фабриках. Следовательно, можно отнести выбросы парниковых газов от производства электроэнергии к секторам, которые используют электроэнергию. Анализ выбросов парниковых газов по секторам конечного использования может помочь нам понять спрос на энергию в разных секторах и изменения в использовании энергии с течением времени.

Когда выбросы от производства электроэнергии относятся к сектору конечного промышленного использования, на промышленную деятельность приходится гораздо большая доля выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов от коммерческих и жилых зданий также существенно возрастают, если учитывать выбросы от конечного использования электроэнергии, из-за относительно большой доли использования электроэнергии (например, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; освещения и бытовых приборов) в этих секторах. В транспортном секторе в настоящее время относительно невысокий процент использования электроэнергии, но он растет за счет использования электрических и подключаемых к сети транспортных средств.

Снижение выбросов от электроэнергии

Существует множество возможностей для сокращения выбросов парниковых газов, связанных с производством, передачей и распределением электроэнергии. В таблице ниже приведены категории этих возможностей и приведены примеры. Более полный список см. В главе 7 (PDF) (88 стр., 3,6 МБ) Выход из Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата Выход. 2

Партнеры
Пример возможностей сокращения для сектора электроэнергетики
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Повышение эффективности электростанций, работающих на ископаемом топливе, и переключение видов топлива Повышение эффективности существующих электростанций, работающих на ископаемом топливе, за счет использования передовых технологий; замена менее углеродоемких видов топлива; переключение производства с электростанций с более высокими выбросами на электростанции с меньшими выбросами.
  • Перевод котла, работающего на угле, на использование природного газа или совместного сжигания природного газа.
  • Переоборудование одноцикловой газовой турбины в парогазовую.
  • Перенос отгрузки электрогенераторов на низкоэмиссионные агрегаты или электростанции.
Возобновляемая энергия Использование возобновляемых источников энергии вместо ископаемого топлива для производства электроэнергии. Увеличение доли электроэнергии, вырабатываемой из ветряных, солнечных, гидро- и геотермальных источников, а также из определенных источников биотоплива за счет добавления новых мощностей по производству возобновляемой энергии.
Повышенная энергоэффективность конечного использования Снижение потребления электроэнергии и пикового спроса за счет повышения энергоэффективности и энергосбережения в домах, на предприятиях и в промышленности. EPA ENERGY STAR® Exit избежали выброса более 330 миллионов метрических тонн парниковых газов только в 2018 году, помогли американцам сэкономить более 35 миллиардов долларов на затратах на энергию и сократили потребление электроэнергии на 430 миллиардов кВтч.
Атомная энергия Производство электроэнергии с помощью ядерной энергии, а не сжигания ископаемого топлива. Продление срока эксплуатации существующих атомных станций и строительство новых ядерных генерирующих мощностей.
Улавливание и секвестрация углерода (CCS) Улавливание CO 2 в качестве побочного продукта сгорания ископаемого топлива до его попадания в атмосферу, транспортировка CO 2 , закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно отобранную и подходящую подземную геологическую формацию, где он надежно хранится. Улавливание CO 2 из дымовых труб угольной электростанции, а затем передача CO 2 по трубопроводу, закачка CO 2 глубоко под землю на тщательно выбранном и подходящем близлежащем заброшенном нефтяном месторождении, где он надежно хранится .Узнайте больше о CCS.

Список литературы

  1. Управление энергетической информации США (2019). Объяснение электричества - Основы. Выход
  2. IPCC (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ) Выход. Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I .Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Й. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Стехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Начало страницы

Выбросы в транспортном секторе

Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

Увеличенное изображение для сохранения или печати Сектор транспорта включает перемещение людей и товаров на автомобилях, грузовиках, поездах, кораблях, самолетах и ​​других транспортных средствах. Большинство выбросов парниковых газов от транспорта - это выбросы диоксида углерода (CO 2 ) в результате сгорания продуктов на основе нефти, таких как бензин, в двигателях внутреннего сгорания. К крупнейшим источникам выбросов парниковых газов, связанных с транспортом, относятся легковые автомобили, грузовики средней и большой грузоподъемности и малотоннажные грузовики, включая внедорожники, пикапы и минивэны.На эти источники приходится более половины выбросов от транспортного сектора. Остальные выбросы парниковых газов в транспортном секторе происходят от других видов транспорта, включая коммерческие самолеты, корабли, лодки и поезда, а также трубопроводы и смазочные материалы.

Относительно небольшие количества метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O) выделяются при сгорании топлива. Кроме того, небольшое количество выбросов гидрофторуглерода (ГФУ) относится к транспортному сектору.Эти выбросы возникают в результате использования мобильных кондиционеров и рефрижераторного транспорта.

Выбросы и тенденции

В 2019 году выбросы парниковых газов от транспорта составили около 29 процентов от общего объема выбросов парниковых газов в США, что сделало его крупнейшим источником выбросов парниковых газов в США. Что касается общей тенденции, с 1990 по 2019 год общие выбросы от транспорта увеличились, в значительной степени, из-за увеличения спроса на поездки. Количество пройденных миль (VMT) легковыми автомобилями (легковыми автомобилями и малотоннажными грузовиками) увеличилось на 48 процентов с 1990 по 2019 год в результате совокупности факторов, включая рост населения, экономический рост, разрастание городов. , и периоды низких цен на топливо.В период с 1990 по 2004 год средняя экономия топлива среди новых автомобилей, продаваемых ежегодно, снижалась по мере роста продаж легких грузовиков. Начиная с 2005 года, средняя экономия топлива для новых автомобилей начала расти, в то время как VMT для легких грузовиков росла лишь незначительно в течение большей части периода. Средняя экономия топлива новым автомобилем улучшалась почти каждый год с 2005 года, замедляя темпы увеличения выбросов CO 2 , а доля грузовиков составляет около 56 процентов от новых автомобилей в 2019 модельном году.

Узнайте больше о выбросах парниковых газов на транспорте.

Выбросы, связанные с потреблением электроэнергии для транспортных операций, включены выше, но не показаны отдельно (как это было сделано для других секторов). Эти косвенные выбросы незначительны и составляют менее 1 процента от общих выбросов, показанных на графике.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов от транспорта

Существует множество возможностей для сокращения выбросов парниковых газов, связанных с транспортом.В таблице ниже приведены категории этих возможностей и приведены примеры. Более полный список см. В главе 8 документа «Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата» Exit. 1

Примеры возможностей сокращения в транспортном секторе
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Переключение топлива Использование топлива, которое выделяет меньше CO 2 , чем топливо, используемое в настоящее время.Альтернативные источники могут включать биотопливо; водород; электричество из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце; или ископаемое топливо с меньшей интенсивностью CO 2 , чем топливо, которое они заменяют. Узнайте больше об экологичных автомобилях и альтернативных и возобновляемых источниках топлива.
  • Использование общественных автобусов, которые работают на сжатом природном газе, а не на бензине или дизельном топливе.
  • Использование электрических или гибридных автомобилей при условии, что энергия вырабатывается из низкоуглеродистого или неископаемого топлива.
  • Использование возобновляемых видов топлива, например низкоуглеродного биотоплива.
Повышение топливной эффективности за счет усовершенствованного дизайна, материалов и технологий Использование передовых технологий, дизайна и материалов для разработки более экономичных транспортных средств. Узнайте о правилах EPA в отношении выбросов парниковых газов в автомобилях
  • Разработка передовых автомобильных технологий, таких как гибридные автомобили и электромобили, которые могут накапливать энергию от торможения и использовать ее в дальнейшем для получения энергии.
  • Снижение веса материалов, используемых для изготовления транспортных средств.
  • Снижение аэродинамического сопротивления автомобилей за счет улучшения формы.
Улучшение операционной практики Внедрение методов, минимизирующих расход топлива. Совершенствование практики вождения и технического обслуживания автомобилей. Узнайте о том, как отрасль грузовых перевозок может сократить выбросы с помощью программы SmartWay EPA.
  • Сокращение среднего времени руления воздушных судов.
  • Разумное вождение (избегание резких ускорений и торможений, соблюдение скоростного режима).
  • Уменьшение холостого хода двигателя.
  • Улучшенное планирование рейса для судов, например, за счет улучшенных погодных маршрутов для повышения топливной эффективности.
Снижение потребности в поездках Использование городского планирования для сокращения количества миль, которые люди проезжают каждый день. Снижение потребности в вождении за счет мер по повышению эффективности поездок, таких как программы для пригородных, велосипедных и пешеходных поездок.Узнайте о программе «Умный рост» Агентства по охране окружающей среды.
  • Строительство общественного транспорта, тротуаров и велосипедных дорожек для увеличения выбора транспорта с низким уровнем выбросов.
  • Зонирование для смешанных областей использования, так что жилые дома, школы, магазины и предприятия расположены близко друг к другу, что снижает потребность в вождении.

Ссылки

  1. IPCC (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ) Exit.Вклад Рабочей группы III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Й. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Стехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Начало страницы

Выбросы в промышленном секторе

Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2.Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или распечатки Промышленный сектор производит товары и сырье, которые мы используем каждый день.Парниковые газы, выбрасываемые при промышленном производстве, делятся на две категории: прямых выбросов, , которые производятся на предприятии, и косвенных выбросов, , которые происходят за пределами объекта, но связаны с использованием на предприятии электроэнергии.

Прямые выбросы образуются в результате сжигания топлива для получения энергии или тепла, в результате химических реакций и утечек из промышленных процессов или оборудования. Большинство прямых выбросов связано с потреблением ископаемого топлива для производства энергии.Меньший объем прямых выбросов, примерно одна треть, связан с утечками из систем природного газа и нефти, использованием топлива в производстве (например, нефтепродуктов, используемых для производства пластмасс) и химических реакций при производстве химикатов, чугуна и стали. , и цемент.

Косвенные выбросы образуются в результате сжигания ископаемого топлива на электростанции для производства электроэнергии, которая затем используется промышленным объектом для питания промышленных зданий и оборудования.

Дополнительная информация о выбросах на уровне предприятия из крупных промышленных источников доступна через инструмент публикации данных Программы отчетности по парниковым газам Агентства по охране окружающей среды.Информацию на национальном уровне о выбросах от промышленности в целом можно найти в разделах, посвященных сжиганию ископаемого топлива и главе «Промышленные процессы» в Реестре выбросов и стоков парниковых газов США .

Выбросы и тенденции

В 2019 году прямые промышленные выбросы парниковых газов составили 23 процента от общего объема выбросов парниковых газов в США, что сделало их третьим по величине источником выбросов парниковых газов в США после секторов транспорта и электроэнергетики.С учетом как прямых, так и косвенных выбросов, связанных с использованием электроэнергии, доля отрасли в общих выбросах парниковых газов в США в 2019 году составила 30 процентов, что делает ее крупнейшим источником парниковых газов из всех секторов. Общие выбросы парниковых газов в США от промышленности, включая электричество, снизились на 16 процентов с 1990 года.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Сокращение промышленных выбросов

Существует множество видов промышленной деятельности, вызывающих выбросы парниковых газов, и множество возможностей для их сокращения.В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей промышленности по сокращению выбросов. Для более полного списка см. Главу 10 Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата Exit. 1

Примеры возможностей сокращения для промышленного сектора
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Энергоэффективность Переход на более эффективные промышленные технологии.Программа EPA ENERGY STAR® Exit помогает отраслям стать более энергоэффективными. Определение способов, которыми производители Exit могут использовать меньше энергии для освещения и обогрева предприятий или для работы оборудования.
Переключение топлива Переход на топливо, которое приводит к меньшим выбросам CO 2 , но с таким же количеством энергии при сжигании. Использование природного газа вместо угля для работы машин.
Переработка Производство промышленных продуктов из материалов, которые повторно используются или возобновляются, вместо производства новых продуктов из сырья. Использование стального и алюминиевого лома вместо выплавки нового алюминия или ковки новой стали.
Обучение и повышение осведомленности Информирование компаний и работников о мерах по сокращению или предотвращению утечек выбросов от оборудования. EPA имеет множество добровольных программ, которые предоставляют ресурсы для обучения и других шагов по сокращению выбросов. EPA поддерживает программы для алюминиевой, полупроводниковой и магниевой промышленности. Введение политики и процедур обращения с перфторуглеродами (ПФУ), гидрофторуглеродами (ГФУ) и гексафторидом серы (SF 6 ), которые сокращают количество случайных выбросов и утечек из контейнеров и оборудования.

Ссылки

  1. IPCC (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ) Exit. Вклад Рабочей группы III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Й. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Стехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Начало страницы

Выбросы в коммерческом и жилом секторе

Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

Увеличенное изображение для сохранения или печати Жилой и коммерческий секторы включают все дома и коммерческие предприятия (за исключением сельскохозяйственной и промышленной деятельности). Выбросы парниковых газов в этом секторе происходят из прямых выбросов , включая сжигание ископаемого топлива для отопления и приготовления пищи, управление отходами и сточными водами и утечки хладагентов в домах и на предприятиях, а также косвенных выбросов , которые происходят за пределами объекта, но связаны с использование электроэнергии, потребляемой домами и предприятиями.

Прямые выбросы образуются в результате бытовой и коммерческой деятельности различными способами:

  • При сжигании природного газа и нефтепродуктов для отопления и приготовления пищи выделяются углекислый газ (CO 2 ), метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 O). Выбросы от потребления природного газа составляют 80 процентов прямых выбросов CO 2 от ископаемого топлива в жилищном и коммерческом секторах в 2019 году.Потребление угля является второстепенным компонентом энергопотребления в обоих этих секторах.
  • Органические отходы, отправляемые на свалки, содержат выбросы CH 4 .
  • Очистные сооружения выбрасывают CH 4 и N 2 O.
  • При анаэробном сбраживании на биогазовых установках выделяется CH 4 .
  • Фторированные газы (в основном гидрофторуглероды или ГФУ), используемые в системах кондиционирования и охлаждения, могут выделяться во время обслуживания или в результате утечки оборудования.

Косвенные выбросы образуются в результате сжигания ископаемого топлива на электростанции для производства электроэнергии, которая затем используется в жилых и коммерческих целях, таких как освещение и бытовая техника.

Дополнительную информацию на национальном уровне о выбросах в жилом и коммерческом секторах можно найти в разделах «Энергетика» и «Тенденции» Инвентаризации США.

Выбросы и тенденции

В 2019 году прямые выбросы парниковых газов от домов и предприятий составили 13 процентов от общего количества выбросов U.S. Выбросы парниковых газов. Выбросы парниковых газов от домов и предприятий меняются из года в год, что часто коррелирует с сезонными колебаниями в использовании энергии, вызванными, главным образом, погодными условиями. Общие выбросы парниковых газов в жилых и коммерческих помещениях, включая прямые и косвенные, в 2019 году увеличились на 3 процента с 1990 года. Выбросы парниковых газов в результате прямых выбросов на месте в домах и на предприятиях увеличились на 8 процентов с 1990 года. Кроме того, косвенные выбросы от потребление электроэнергии домами и предприятиями увеличилось с 1990 по 2007 год, но с тех пор снизилось примерно до уровня 1990 года в 2019 году.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов от домов и предприятий

В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей сокращения выбросов от домов и предприятий. Более полный список вариантов и подробную оценку того, как каждый вариант влияет на разные газы, см. В главе 9 и главе 12 документа Вклад Рабочей группы III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата .Выход

Примеры возможностей сокращения в жилом и коммерческом секторе
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Жилые и коммерческие здания Снижение энергопотребления за счет энергоэффективности. Дома и коммерческие здания используют большое количество энергии для отопления, охлаждения, освещения и других функций. Технологии «зеленого строительства» и модернизация могут позволить новым и существующим зданиям использовать меньше энергии для выполнения тех же функций, что приведет к снижению выбросов парниковых газов.Методы повышения энергоэффективности здания включают лучшую изоляцию; более энергоэффективные системы отопления, охлаждения, вентиляции и охлаждения; эффективное люминесцентное освещение; пассивное отопление и освещение для использования солнечного света; и покупка энергоэффективной техники и электроники. Узнайте больше об ENERGY STAR®.
Очистка сточных вод Повышение энергоэффективности систем водоснабжения и канализации. На системы питьевой воды и сточных вод приходится около 2 процентов энергопотребления в Соединенных Штатах.За счет внедрения методов энергоэффективности в свои водопроводные и канализационные предприятия муниципалитеты и коммунальные предприятия могут сэкономить от 15 до 30 процентов энергии. Узнайте больше об энергоэффективности для систем водоснабжения и канализации.
Управление отходами Уменьшение количества твердых отходов, отправляемых на свалки. Улавливание и использование метана, образующегося на существующих полигонах. Свалочный газ - это естественный побочный продукт разложения твердых отходов на свалках. В основном он состоит из CO 2 и CH 4 .Существуют хорошо зарекомендовавшие себя недорогие методы сокращения выбросов парниковых газов из бытовых отходов, включая программы рециркуляции, программы сокращения отходов и программы улавливания метана на свалках.
Кондиционирование и охлаждение Снижение утечки из оборудования для кондиционирования воздуха и холодильного оборудования. Использование хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления. Обычно используемые в домах и на предприятиях хладагенты включают озоноразрушающие хладагенты на основе гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), часто ГХФУ-22, и смеси, полностью или преимущественно состоящие из гидрофторуглеродов (ГФУ), которые являются сильнодействующими парниковыми газами.В последние годы в технологиях кондиционирования воздуха и охлаждения произошло несколько достижений, которые могут помочь розничным торговцам продуктами питания сократить как заправку хладагента, так и выбросы хладагента. Узнайте больше о программе EPA GreenChill по сокращению выбросов парниковых газов в супермаркетах.

Начало страницы

Выбросы в сельском хозяйстве

Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

Увеличенное изображение для сохранения или распечатки Сельскохозяйственная деятельность - растениеводство и животноводство для производства продуктов питания - вносит свой вклад в выбросы различными способами:

  • Различные методы управления сельскохозяйственными почвами могут привести к увеличению доступности азота в почве и привести к выбросам закиси азота (N 2 O).Конкретные виды деятельности, которые способствуют выбросам N 2 O с сельскохозяйственных земель, включают внесение синтетических и органических удобрений, выращивание азотфиксирующих культур, осушение органических почв и методы орошения. На управление сельскохозяйственными почвами приходится чуть более половины выбросов парниковых газов в сельскохозяйственном секторе экономики. *
  • Домашний скот, особенно жвачные, такие как крупный рогатый скот, производят метан (CH 4 ) как часть их нормальных пищеварительных процессов.Этот процесс называется кишечной ферментацией, и на него приходится более четверти выбросов сельскохозяйственного сектора экономики.
  • Способ обращения с навозом домашнего скота также способствует выбросам CH 4 и N 2 O. Различные методы обработки и хранения навоза влияют на количество производимых парниковых газов. На использование навоза приходится около 12 процентов общих выбросов парниковых газов в сельскохозяйственном секторе США.
  • Менее крупные источники сельскохозяйственных выбросов включают CO 2 от известкования и внесения мочевины, CH 4 от выращивания риса и сжигания растительных остатков, в результате чего образуются CH 4 и N 2 O.

Более подробную информацию о выбросах от сельского хозяйства можно найти в главе о сельском хозяйстве в Реестре выбросов и стоков парниковых газов США .

* Управление пахотными землями и пастбищами также может приводить к выбросам или связыванию углекислого газа (CO 2 ).Однако эти выбросы и абсорбция включены в секторы «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».

Выбросы и тенденции

В 2019 году выбросы парниковых газов в сельскохозяйственном секторе экономики составили 10 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве с 1990 года увеличились на 12 процентов. Движущие силы этого увеличения включают 9-процентное увеличение выбросов N 2 O в результате обработки почв, а также 60-процентный рост суммарных выбросов CH 4 и N 2 Выбросы O от систем управления навозом, отражающие более широкое использование жидких систем с интенсивными выбросами в течение этого периода времени.Выбросы из других сельскохозяйственных источников в целом оставались неизменными или изменились на относительно небольшую величину с 1990 года.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов в сельском хозяйстве

В приведенной ниже таблице приведены некоторые примеры возможностей сокращения выбросов в сельском хозяйстве. Более полный список вариантов и подробную оценку того, как каждый вариант влияет на разные газы, см. В главе 11 документа «Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата ».Выход

Примеры возможностей сокращения для сельскохозяйственного сектора
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Управление земельными ресурсами и земледелием Корректировка методов землепользования и выращивания сельскохозяйственных культур.
  • Удобрение сельскохозяйственных культур с соответствующим количеством азота, необходимым для оптимального урожая, поскольку чрезмерное внесение азота может привести к более высоким выбросам закиси азота без повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
  • Слив воды с водно-болотных рисовых почв во время вегетационного периода для сокращения выбросов метана.
Животноводство Корректировка практики кормления и других методов управления для уменьшения количества метана, образующегося в результате кишечной ферментации.
  • Улучшение качества пастбищ для повышения продуктивности животных, что может снизить количество метана, выделяемого на единицу продукции животноводства.Кроме того, повышение продуктивности животноводства может быть обеспечено за счет улучшения методов разведения.
Управление навозом
  • Контроль процесса разложения навоза для снижения выбросов закиси азота и метана.
  • Улавливание метана при разложении навоза для производства возобновляемой энергии.
  • Обработка навоза в твердом виде или хранение его на пастбище вместо хранения в системе на жидкой основе, такой как лагуна, вероятно, снизит выбросы метана, но может увеличить выбросы закиси азота.
  • Хранение навоза в анаэробных лагунах для максимального увеличения производства метана с последующим улавливанием метана для использования в качестве заменителя энергии ископаемым видам топлива.
  • Для получения дополнительной информации об улавливании метана из систем управления навозом см. Программу AgSTAR Агентства по охране окружающей среды, добровольную информационно-просветительскую программу, которая способствует извлечению и использованию метана из навоза.

Начало страницы

Землепользование, изменения в землепользовании и выбросы и секвестрация в лесном секторе

Растения поглощают углекислый газ (CO 2 ) из атмосферы по мере роста, и они накапливают часть этого углерода в виде надземной и подземной биомассы на протяжении всей своей жизни.Почвы и мертвое органическое вещество / подстилка также могут накапливать часть углерода этих растений в зависимости от того, как обрабатывается почва, и других условий окружающей среды (например, климата). Такое хранение углерода в растениях, мертвом органическом веществе / подстилке и почве называется биологическим связыванием углерода. Поскольку биологическое связывание выводит CO 2 из атмосферы и сохраняет его в этих углеродных пулах, его также называют «стоком» углерода.

Выбросы или связывание CO 2 , а также выбросы CH 4 и N 2 O могут происходить в результате управления землями в их текущем использовании или по мере того, как земли переводятся в другое землепользование.Углекислый газ обменивается между атмосферой и растениями и почвой на суше, например, когда пахотные земли превращаются в пастбища, когда земли обрабатываются для выращивания сельскохозяйственных культур или когда растут леса. Кроме того, использование биологического сырья (например, энергетических культур или древесины) для таких целей, как производство электроэнергии, в качестве сырья для процессов, создающих жидкое топливо, или в качестве строительных материалов может привести к выбросам или улавливанию. *

В Соединенных Штатах в целом с 1990 года деятельность в области землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства (ЗИЗЛХ) привела к большему удалению CO 2 из атмосферы, чем выбросам.По этой причине сектор ЗИЗЛХ в Соединенных Штатах считается чистым поглотителем, а не источником CO 2 за этот период времени. Во многих регионах мира верно обратное, особенно в странах, где расчищены большие площади лесных угодий, часто для использования в сельскохозяйственных целях или для строительства поселений. В этих ситуациях сектор ЗИЗЛХ может быть чистым источником выбросов парниковых газов.

* Выбросы и связывание CO 2 представлены в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство» в Перечне.Выбросы метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O) также происходят в результате землепользования и хозяйственной деятельности в секторе ЗИЗЛХ. Другие выбросы CH 4 и N 2 O также представлены в секторе энергетики.

Выбросы и тенденции

В 2019 году чистый CO 2 , удаленный из атмосферы сектором ЗИЗЛХ, составил 12 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. В период с 1990 по 2019 год общее связывание углерода в секторе ЗИЗЛХ снизилось на 11 процентов, в первую очередь из-за снижения скорости чистого накопления углерода в лесах и пахотных землях, а также увеличения выбросов CO 2 в результате урбанизации.Кроме того, хотя и эпизодически по своей природе, увеличенные выбросы CO 2 , CH 4 и N 2 O от лесных пожаров также имели место в течение временного ряда.

* Примечание. Сектор ЗИЗЛХ является чистым «поглотителем» выбросов в Соединенных Штатах (например, улавливается больше выбросов парниковых газов, чем от землепользования), поэтому чистые выбросы парниковых газов от ЗИЗЛХ отрицательны.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Сокращение выбросов и увеличение стоков в результате землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства

В секторе ЗИЗЛХ существуют возможности для сокращения выбросов и увеличения потенциала улавливания углерода из атмосферы за счет увеличения поглотителей. В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей как для сокращения выбросов, так и для увеличения поглотителей. Для более полного списка см. Главу 11 Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата .Выход

Примеры возможностей сокращения в секторе ЗИЗЛХ
Тип Как сокращаются выбросы или увеличиваются стоки Примеры
Изменение землепользования Увеличение накопления углерода за счет другого использования земли или поддержание накопления углерода путем предотвращения деградации земель.
  • Облесение и сведение к минимуму преобразования лесных земель в другие виды землепользования, такие как поселения, пахотные земли или луга.
Изменения в практике землепользования Совершенствование практики управления существующими видами землепользования.
  • Использование сокращенных методов обработки почвы на пахотных землях и улучшенных методов управления выпасом на пастбищах.
  • Посадка после естественного или антропогенного нарушения лесов для ускорения роста растительности и минимизации потерь углерода в почве.

Начало страницы

6,457 миллионов метрических тонн CO

2 эквивалента - что это означает?
Описание единиц

Миллион метрических тонн равен примерно 2.2 миллиарда фунтов или 1 триллион граммов. Для сравнения: небольшой автомобиль, вероятно, будет весить чуть больше 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона небольших автомобилей!

В реестре США используются метрические единицы для согласованности и сопоставимости с другими странами. Для справки: метрическая тонна немного больше (примерно на 10 процентов), чем американская «короткая» тонна.

Выбросы парниковых газов часто измеряются в двуокиси углерода ( CO 2 ) эквивалент .Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления (GWP) газа. ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.

Значения GWP, отображаемые на веб-страницах по выбросам, отражают значения, используемые в реестре США, которые взяты из Второго отчета об оценке (SAR) МГЭИК. Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов парниковых газов с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 к U.S. Перечень и обсуждение GWP в МГЭИК (PDF) (106 стр., 7,7 МБ). Выход

.

About the Author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Related Posts