Климат 12 % поверхности планеты ученые считают смертельным для человека. В связи с наступлением глобального потепления области, не подходящие для жизни людей, предположительно расширятся до 45–70 % уже к концу этого столетия. В условиях постоянного стресса из-за действия жары рискуют оказаться 44–75 % населения земного шара. При каких температурах всему живому начинает угрожать опасность, предупреждает международная группа ученых. Результаты исследования опубликованы в The Lancet Planetary Health.
Как изменения климата влияют на жизнь на Земле?
Первый эпизод экстремальной жары в новом веке был зафиксирован в 2003 году. Это явление унесло жизни 70 тысяч жителей Европы. Пострадало и сельское хозяйство: во Франции, например, в этот год смертность крупного рогатого скота достигла 24 %.
По данным ВОЗ, с 1998 по 2017 год от жары в мире скончалось более 160 тысяч человек. А в докладе The Lancet утверждается, что примерно за тот же период в одной только возрастной группе старше 65 лет экстремальная жара унесла около 300 тысяч жизней. Если же учесть все температурные катаклизмы, вызванные изменениями климата, то ежегодно их жертвами, по оценкам The Lancet Planetary Health, становятся более 5 млн человек.
В конце весны журнал Nature опубликовал статью, посвященную влиянию высоких температур на уровень смертности от любых причин в разных регионах мира. В анализе приняли участие 70 климатологов и эпидемиологов из 43 стран. По их подсчетам, вклад человеческого фактора в глобальное потепление несет ответственность за 37 % общего числа погибших от жары. В таких странах, как Колумбия или Эквадор, эта доля превышает 75 %.
Распространение зон тепла уже сейчас сказывается на людях, сельскохозяйственных культурах, домашнем скоте и дикой природе в Австралии. Например, в 2018 году из-за двухдневной жары с температурой выше 42 °C погибла треть популяции летучих мышей, известных как очковая летучая лисица. В ближайшей перспективе тепловые волны однозначно будут более частыми и продолжительными. Наступление глобального потепления постепенно станет смертоносным для многих видов, если они не смогут мигрировать или иным образом защитить себя от экстремального или продолжительного температурного стресса. Ожидается, что южная Азия — бассейны рек Ганг и Инд, где проживает примерно пятая часть мирового населения, — подвергнется интенсивному воздействию убийственно высоких температур и влажности к концу 21-го века.
Нельзя не принимать во внимание и опосредованные угрозы, например, связанные с продовольственным обеспечением. У животных, обитающих на фермах, тепловая нагрузка возникает при 24 °С в условиях высокой влажности и 29 °С при низкой. Надои снижаются на 10–20 % при тепловом стрессе, ведь у коров наблюдается сильное обезвоживание, 12 % массы их тела теряется в виде воды (у верблюдов и коз этот эффект достигает 30–40 %). Комфортный температурный режим для птицы — не более 20 °С. Цыплята испытывают легкую тепловую нагрузку при 30 °С. При 37 °С и выше яйценоскость резко снижается.
Тепловой стресс приводит к замедлению роста молочных коров, свиней, другого домашнего скота, что означает снижение репродуктивной способности. Есть примеры эволюционной адаптации к теплой погоде — например, трансильванские голые куры более устойчивы к жаре, чем другие разновидности, из-за сложной генетической мутации, подавляющей рост перьев.
Растения, эволюционно приспособленные к умеренно-холодному климату, например пшеница, лучше растут при более низких температурах, в то время как культуры, адаптированные к теплу, такие как кукуруза, чувствительны к морозу, но легко переносят более высокие температуры. Стратегии снижения теплового стресса в растениеводстве включают изменение сроков посадки, орошение (если оно возможно), селекцию и переход на более термостойкие культуры.
Генетическая адаптация к изменению климата часто занимает несколько поколений. Оставшегося в запасе времени слишком мало для высших форм жизни. Если текущие тенденции сохранятся, многие живые организмы сильно пострадают либо полностью исчезнут.
Принятое в 2016 году Парижское климатическое соглашение призвано работать над удержанием среднегодовых глобальных температур в пределах 1,5–2 °С по сравнению с доиндустриальным периодом. В реальности же далеко не все факторы зависят от человека. По последним данным, ежегодно ледники сокращаются почти на 90 тысяч км2, а разогрев планеты происходит крайне неравномерно — участки суши нагреваются значительно быстрее, чем поверхность Мирового океана. В Великобритании, например, средняя температура календарного лета за последние 100 лет выросла на 2–3 °С. В Канаде и на северо-западе США в июне была зафиксирована температура, превышающая рекордные показатели прошлых лет сразу на 5°С. Побиты все температурные рекорды этим летом в Восточной Европе.
Британские ученые рассчитали, что к 2070 году планета в среднем нагреется на 3 °C, но тогда привычные нам среднегодовые температуры на суше вырастут примерно на 7,5 °C.
При какой температуре погода превращается в проблему?
Когда температуры остаются высокими в течение продолжительного времени, увеличивается физиологический стресс у людей, животных и растений. Профессор Зентхольд Ассенг, директор Всемирного центра сельскохозяйственных систем Мюнхенского технического университета (TUM), один из соавторов статьи, говорит: «Мы изучили, какие температуры предпочтительны, а какие вредны для людей, крупного рогатого скота, свиней, птицы и сельскохозяйственных культур, и обнаружили, что они на удивление похожи».
Проанализировав научные данные о наиболее оптимальных температурах для жизни человека, животных и растений, которые публиковались на английском и немецком языках с 1950 по 2020 год, ученые обнаружили, что человек начинает ощущать легкий тепловой стресс, когда при умеренной и высокой влажности температура поднимается выше 23 °С, а при низкой влажности — выше 27 °С.
Согласно исследованию, предпочтительная температура составляет от 17 °С до 24 °С. Пороговые значения стрессовой температуры тем ниже, чем выше влажность. Однако воздействие температур выше 25 °C при условии высокой влажности может вызвать тепловой стресс у многих организмов. Продолжительное воздействие температур выше 35 °C при высокой влажности или выше 40 °C при низкой может привести к летальному исходу.
Люди вообще не должны подвергаться воздействию температуры, превышающей 35 ° C при умеренной и высокой влажности (> 50 %), поскольку метаболическое тепло не может рассеиваться в такой среде. Увеличение воздействия, частоты и продолжительности стрессовых и смертельных температур вызывает физиологический дисбаланс и телесные повреждения.
Когда для людей становится слишком жарко?
При высокой влажности умеренная тепловая нагрузка для человека начинается примерно при 23 °С , при низкой влажности — 27 °С. «Если люди подвергаются воздействию температур выше 32 °С при чрезвычайно высокой влажности или выше 45 °С при крайне низкой значительное время, это может стать для них фатальным, — говорит профессор Ассенг. — Во время экстремальной жары с температурами намного выше 40 °С, как те, которые в настоящее время часто наблюдаются на северо-западном побережье США и в Канаде, людям требуется техническая поддержка, например, обязательное пребывание, хотя бы периодическое, в помещениях с кондиционированием воздуха».
Хотя температурный порог, несомненно, является важным показателем для человека, продолжительность воздействия температурного стресса также влияет на прогноз. При длительном воздействии высоких температур степень обезвоживания не должна превышать 5 % от массы тела. Во избежание сильной тепловой нагрузки ректальная температура должна быть ниже 38 °C. Оба параметра (максимальное обезвоживание и ректальная температура) используются для оценки возможного времени пребывания человека в жарких условиях без необратимых негативных последствий. В очень влажных условиях (влажность около 100 %) нельзя пребывать более 6 часов при температуре около 31 °C, более высокие температуры допустимы в сухой среде (например, 6 часов при 42 °C и 50 % влажности). Следует также учесть, что эти параметры рассчитывались для военнослужащих и спортсменов и не слишком репрезентативны для пожилых людей, детей или беременных женщин, для которых следует применять более низкие пороговые значения.
Авторы статьи ссылаются на различные защитные стратегии, в том числе на усиление таких факторов, как естественная тень от деревьев или структурное затенение с целью смягчения возрастающей тепловой нагрузки. Строения следует делать более термостабильными, например, используя изоляцию крыш и стен и/или применяя более светлые, светоотражающие цвета, чтобы уменьшать теплоемкость. Первостепенное значение следует придавать вентилированию и увеличению воздушного потока, кондиционированию воздуха в помещениях и использованию систем охлаждения.
Организмы реагируют на тепловой стресс физиологически и изменением своего поведения. Физиологические реакции включают повышение температуры тела, учащение сердцебиения и дыхания, расширение сосудов, повышенное потоотделение и мышечные судороги (ранний симптом перегрева). Поведенческие механизмы предполагают потребность в большем количестве питья, меньшем — еды, ограничение активности, а также стремление к минимализму в одежде. Повышенное потоотделение может привести к потере влаги и солей, которую необходимо компенсировать усиленным потреблением воды, чтобы избежать обезвоживания.
Продолжение материала читайте здесь.