Две ноги хорошо, шесть ног плохо

[i_eron]

Предположим, что в ближайшую полночь по гринвичскому времени все насекомые на Земле магическим образом исчезнут. Как будут развиваться дальнейшие события?

Да, я слышал, что существуют виды, опыляемые насекомыми или питающиеся исключительно ими. У них, наверное, начнутся серьёзные неприятности. Но мой собственный вид напрямую на насекомых полностью не полагается - ни при опылении, ни при питании. Эффект на людей будет только косвенным. Каким именно? Есть ли убедительный сценарий, при котором человечество от такой магии тоже вскоре полностью исчезнет? Если так, то в каких странах люди вымрут первыми? И наоборот, есть ли сценарий, при котором люди выживут и не почешутся? И что именно придётся для этого делать?

Дисклеймер: это мысленный эксперимент. Бегемо Гипотетический вопрос. В надежде на ответ по существу (существу вопроса, а не бьющий по какому-то реальному существу). Это не пропаганда ненависти к хитиноамериканцам. Не партийная программа. Не практическое предложение. Не пытайтесь повторить это дома! То есть, почему, дома-то как раз пожалуйста всё равно ничего не выйдет. Просто я книжку прочитал и захотелось спросить, из чувства противоречия.

Comments

[lubech.livejournal.com]

Очень плодотворное обсуждение!
Основное уже написано у celen_me и cranequinier.
Отмечу еще две вещи, которые не упомянули уважаемые комментаторы.

1. Плодородие тропических почв, а точнее - кор выветривания, обеспечивается в первую очередь термитами и муравьями, которые затаскивают органику на большую глубину, до нескольких метров. Через несколько десятилетий или столетий элементы минерального питания растений там истощатся, из-за чего начнут сохнуть сначала большие деревья с мощной проникающей вглубь корневой системой, а затем и вообще деревья. В умеренной зоне последствия вымирания насекомых мы почувствуем позже - у нас перемешивают почву в основном дождевые черви и энхитреиды, а разрушают мертвую растительную органику опять же дождевые черви и многоножки, которых Вы милостиво оставили в живых.

2. Насекомые с водными личинками (те же комары) очень важны в круговороте фосфора, который они возвращают из водоемов обратно на водоразделы. Последствия мы почувствуем еще более нескоро, чем с корами выветривания, но они будут даже более фатальны - за тысячелетия в большинстве почв фосфор кончится полностью. К тому же, амфибиотических насекомых в качестве агентов транзита элементов некем заменить - черви и многоножки не имеют водных личинок, и вообще личинок.

[i_eron]

Спасибо. Да, много интересных утверждений, я за них очень благодарен. Мне, к сожалению, часто мешает их общность, а попытки конкретизировать почему-то идут ужасно трудно (да, тут проявляется сочетание моих занудства и привередливости, я очень виноват). Например, уважаемый celen_me, к сожалению, пока не ответил на мои дополнительные вопросы к его информативному комментарию.

1. Да, важность насекомых для плодородия почвы уже многократно упоминалась. А то, что черви необходимы для чернозёма и не-чернозёма, знает каждый ребёнок, выросший в СССР. Очень рад, что в этом всё-таки есть разница между тропическими и умеренными почвами - советские черви против тропических термитов. Но я всё-таки опять позволю себе уточняющие вопросы. Термиты и муравьи затаскивают органику на глубину нескольких метров. А если они перестанут, органика останется на глубине меньше метра. а) Почему из-за этого высохнут деревья? Я думал, они могут доставать корнями нужное с большой глубины, а могут и с небольшой. Или дело в том, что с небольшой оно всё пропадает из-за выветривания, а на большой - сохраняется? б) Что именно обеспечивает плодородие почв - "органика" или "элементы минерального питания"? Я думал, что деревьям нужны химические элементы - например, калий, связанный азот, фосфор. А органику растения в основном синтезируют себе сами. Что из необходимого растениям "затаскивают на большую глубину муравьи и термиты"?

2. О, в важности фосфора я не сомневаюсь. Очень интересно, что комары вытаскивают фосфор из озера, спасибо. Обязательно попробую об этом почитать. а) А без комаров фосфор кончится полностью, потому что весь уйдёт в озёра-болота и навсегда выпадет из доступа растений? Я думал, что, если мы говорим о тысячелетиях, то водоёмы высыхают или зарастают всякого рода камышами, так что фосфор в них опять становится доступным растениям. б) Может, фосфор попадёт не в озёра, а в реки, и вымоется в океаны? Комары ведь плодятся в стоячей, а не текучей воде, так что в случае рек они, кажется, ни при чём. Конечно, в реках есть разные другие насекомые - они тоже возвращают нам фосфор в заметных количествах?

1+2. Каким образом это всё угрожает существованию человечества? Мы умеем вспахивать и искусственно удобрять почву, на которой растим себе еду (а тропические деревья вообще едим мало). Если мы захотим через несколько сотен лет начать удобрять фосфатами тропические леса, чтобы помочь сохнущим там деревьям, мы с этим вполне справимся. Ну, или не справимся. Жалко, конечно, но что тут "фатального"?

[lubech.livejournal.com]

1. Разумеется, растениям нужна не какая-то "органика", а "элементы минерального питания". Из них первые - азот, фосфор, калий. А также много чего другого - для хлорофилла, например, необходим цинк. Их можно в усвояемой форме внести напрямую, а можно получить из разложения органических веществ, что в большинстве биогеоценозов и происходит. Если человечество будет до того сильное, чтобы кормить леса, то это возможно, хотя и то просчитается, и получится неизвестно что. Давйте считасть, что оно тропические леса не кормит.

В составе почвы находится много гумуса - это очень сложные молекулы, продукты неполного разложения целлюлозы и лигнина, и результаты черт знает каких реакций, идущих в почве, в которых, например, работают бактерии-нитрификаторы и нитролиберанты. И в этих молекулах, как звезды, с помощью водородных, хелатных и разных других химических связей включены атомы, ионы и свободные радикалы исходных элементов. Гумус (совокупность гуминовых и фульвокислот, не очень понятно, что это такое, но они разного молекулярного веса (десятки-сотни тысяч дальтон) и разной прочности, их отдает постепенно. Так что время у нас есть.

Что будет происходить в тропиках: огромные деревья (высотой от 40-50 м) обязаны иметь глубоко зарывшуюся корневую систему, иначе их повалит ветром. Соответственно, минеральные элементы они будут способны получать только с самых тонких корешков (а они все на большой глубине). "Нет ножек - нет мультиков" (человекоядный российский анекдот про безногого сына и отца-пьяницу).

{Есть, конечно, извращения - минеральное питание через листья (как у всяких хищных растений типа росянок, или бромелиевых, которые из своих листьев устраивают маленькие водоемчики; - но они питаются насекомыми, так что на них тоже крест ставим), или мангровые растения с воздушными корнями и пневматофорами (дышащими корнями, которые ведут к азотфиксирующим бактериям), но это копейки в биосфере. Хотя мангры - это значительная часть тропического побережья.}

Так стало быть, чо: Большие деревья в тропическом лесу перестают получать элементы минерального питания. Они засыхают и падают, добавляя свою биомассу в вал мелких и средних деревьев, которые не съели никакие термиты и слегка надкусили многоножки (в тропиках тоже есть многоножки, всякие там полидесмиды по 10 см в длину и по 5 в толщину, которые даже покруче наших - но перед разрушительной мощью термитов они мутная капелька). Ярусность лесов пропадает, возможность воспроизведения лесов таких типов тоже пропадает, потому что поляны не расчищаются, а заваливаютя все новой древесиной. Снаружи древесины сидит плесень. Точно, наступает новый каменноугольный период!

Я продолжу позже, сейчас события сильно чередой идут!

[i_eron]

Большое спасибо. Конечно, продолжайте, когда получится.

Из того, что большие деревья "обязаны иметь глубоко зарывшуюся корневую систему", мне недостаточно понятно, что они не могут отрастить неглубокие корни для питания в дополнение к глубоким для устойчивости. Но, кажется, понял, что так или иначе скорость получения ими минеральных веществ уменьшится.

Значит, "минеральные вещества" включены внутри массы гумуса, и насекомые, "затаскивая органику на глубину", заодно затаскивают и фосфор с цинком и калий с железом. Хорошо. А если перестанут затаскивать, что будет с этими элементами? Гумус будет постепенно разлагаться на поверхности и они будут проникать вглубь с водой? Будут оставаться на небольшой глубине? Вымываться в реки? Наверное, всего понемногу и для каждого элемента по-своему, и в разных почвах по-разному.

Да, мёртвой биомассы в лесах прибавится, но не на порядки величины, ведь общее количество биомассы ограничено хотя бы тем, что в воздухе не хватит углекислого газа, да и борьбой за место в лесу. Просто рост новых деревьев замедлится, доля мёртвых станет выше, они будут разлагаться медленнее (но всё-таки будут).

Для каменноугольного периода необходим источник атмосферного углерода. Если в тропическом лесу будет откладываться медленно гниющая биомасса, углекислого газа в атмосфере будет становиться всё меньше, отчего рост лесов замедлится и каменноугольного периода не получится. Если углекислый газ будем поставлять мы, частично компенсируя откладывание биомассы ускоренным сжиганием углеводородов - отлично! Зелёные активисты наверняка будут очень рады такому развитию событий, а, с другой стороны, энергетики получат неистощимый новый источник углеводородов. Вообще, углеводороды станут возобновляемым ресурсом - это же мечта! Лев-энергетик возляжет с ягнёнком-гринписовцем (или наоборот - смотря кому Вы симпатизируете).

Моё главное недоумение опять то же самое, как всегда. Вы описываете серьёзные эффекты. Будут виды растений, которые приспособятся к ним лучше или хуже, а будут такие, которым это вообще будет полезно - хотя бы через ущерб для их конкурентов. Вид и состав тропического леса заметно изменится. Даже полному невежде было бы понятно, что без насекомых он изменится. И что? Где трагедия? Что тут фатального? Как это может угрожать выживанию человечества? Пока что меня только убедили, что лесным жителям Конго и Папуа придётся быстрее переселяться в деревни более современного сорта, а многим бедным деревенским индийцам придётся искать в изменившемся лесу замену своему вкусному манго или мохве.

[lubech.livejournal.com]

Из того, что большие деревья "обязаны иметь глубоко зарывшуюся корневую систему", мне недостаточно понятно, что они не могут отрастить неглубокие корни для питания в дополнение к глубоким для устойчивости.

"Человеку бы например неплохо бы отрастить для ощущения радиации и ГМО-продуктов специальные органы". Давайте вырастим руки в районе шеи.
Все это явления одного плана - десятки тысяч лет эволюции, а надо уже сегодня. Нет, они не могут отрастить прямо щяс. Это эволюция нужна.

Да, мёртвой биомассы в лесах прибавится, но не на порядки величины, ведь общее количество биомассы ограничено хотя бы тем, что в воздухе не хватит углекислого газа, да и борьбой за место в лесу. Просто рост новых деревьев замедлится, доля мёртвых станет выше, они будут разлагаться медленнее (но всё-таки будут).

Именно на порядки (два или даже три), о чем Вам писали. А в воздухе очень много лишнего углекислого газа (за последние 50-60 лет его концентрация возросла с 230 до 400 частей на миллион (ppm), смотрите обсерваторию Мауна-Лоа). Так что есть куда его утилизировать, но возможно нас удивит место, куда его биосфера будет загонять. ПЛЕСЕНЬ!

А еще, негде будет произрастать новым деревьям. Они привыкли произрастать на чистом поле, с травами, с деревцами - а через 5 м толщины древесных стволов они возобновляться не будут - и это уже НАШИ растения (почва затенена, влажность высокая, и все такое).

Для каменноугольного периода необходим источник атмосферного углерода. Если в тропическом лесу будет откладываться медленно гниющая биомасса, углекислого газа в атмосфере будет становиться всё меньше, отчего рост лесов замедлится и каменноугольного периода не получится.

Рост лесов и так замедлится из-за отсутствия элементов питания.

Если углекислый газ будем поставлять мы, частично компенсируя откладывание биомассы ускоренным сжиганием углеводородов - отлично!

Ах вы солнцы! Некому его утилизировать. Растения не возобновятся по изложенным выше причинам. Разве что русские и канадские торфяники помогут отложить немного углерода в торфе! Сфагнум вырастет рекордно. Тут насекомые почти ни при чем. Но много ли они могут съесть? Там же холодно, и нет большого прироста биомассы.

Зелёные активисты наверняка будут очень рады такому развитию событий, а, с другой стороны, энергетики получат неистощимый новый источник углеводородов. Вообще, углеводороды станут возобновляемым ресурсом - это же мечта!

Это правда. Сколько насрешь - столько и получишь энергии, а так же фосфора, селитры и прочего. Читайте Войновича "Москва 2042"

Лев-энергетик возляжет с ягнёнком-гринписовцем (или наоборот - смотря кому Вы симпатизируете).
Если бы. Баланс перекривится, и неизвестно что будет лучше. Уроборос, а не лев с ягненком.

Нет, биосфера не погибнет. Но она будет другая, и не очень быстро, и не факт, что Вам (и мне) понравится. И прокормит меньше людей, это уж точно.

Напутал с тэгами. Про фосфор утром напишу.

[i_eron]

1. Я думал, что изменение, когда часть корней идёт вбок больше чем вглубь - легче, чем нам руки из шеи отрастить. Форма деревьев вообще сильно зависит от окружения - густо ли вокруг стоят другие деревья, надо ли корням обойти большой камень и т.д. Видимо, деревья приспосабливают свою форму труднее, чем я думал.

2. Я плохо выразился, имел в виду не долю, которая вырастет "не на порядки", а общую биомассу на гектар, живую+мёртвую, которая вырастет, скажем, раза в два.

3. До-индустриальный уровень CO2 - 270-280ppm, а в Мауна Лоа начали мерить с 310 (1958г), не с 230. Теперь 402, да. Это соответствует 8.5*10^14 кг углерода в атмосфере, меньше половины того, что в биомассе (1.9*10^15 кг). Конечно, углерод в атмосфере возобновляется, но если растения будут гнить медленнее, он будет возобновляться медленнее. Если считать, что мы будем компенсировать уменьшение гниения повышением сжигания, то давайте иметь в виду, что теперь мы выпускаем в атмосферу ~1*10^13 кг в год. Если даже станем вдвое больше сжигать, то прибавка будет тоже ~1*10^13 кг, полпроцента углерода биомассы. Если характерное время гниения станет 100 лет, углерода от гниения всё равно будет выпускаться больше, чем от сжигания. Короче говоря, в атмосфере просто недостаточно углерода для многократного роста (живой+мёртвой) биомассы.

4. Я Вас не понимаю. Будет каменноугольный период, или не будет его? Тут одно из двух. Каменноугольный сценарий: растения растут, умирают, гниют во много раз медленнее, чем теперь, общее количество биомассы в тропическом лесу из стабильного превращается в постоянно растущее из-за отложения не-сгнившей биомассы, через сотню лет в тропический лес приходят энергетики и радуются. Не-каменноугольный сценарий: лес постепенно заполняется медленно гниющей биомассой, новым растениям нет места и минеральный голод, они растут всё медленнее, общее количество биомассы в лесу стабилизируется на новом уровне ненамного выше нынешнего, причём большая часть этой биомассы мёртвая. Энергетикам лень пачкаться.

5. >Нет, биосфера не погибнет. Но она будет другая, и не очень быстро, и не факт, что Вам (и мне) понравится. И прокормит меньше людей, это уж точно.

Опять этот прыжок мысли. Я начинаю подозревать, что у меня какой-то дефект психики - почему все так надо мной издеваются :-)? Если Вам нужно мне угрожать, пожалуйста, угрожайте понятно - туманные угрозы меня не пугают, а только путают.

Да, Вы отлично объяснили, что биосфера изменится (да я и сам это худо-бедно понимал). Тропический лес будет выглядеть иначе. Плесень, мёртвые стволы. Да, мне тоже больше нравится более живой лес. Но ПОЧЕМУ из-за этого биосфера прокормит меньше людей? Теперь людей кормит в основном не тропический лес, а рисовые-пшеничные-кукурузные поля. Они от насекомых не зависят. Человечество с лёгкостью может увеличить производство еды на этих полях и компенсировать калории, которые потеряют жители тропических лесов. Тем более, если мы говорим об изменениях с характерным временем во многие десятки лет.

[lubech.livejournal.com]

А чё там до утра ждать. Земная кора состоит преимущественно из алюмосиликатов. Фосфор - редкий элемент. А он необходим для ДНК, например. Месторождения фосфоритов (откуда человечество берет удобрения) находятся в тех местах, где палеозойские морские фосфорные залежи выдавило на сушу и метаморфизировало чуть-чуть. Биосфера их брать почти не может, а крутит то, что есть.

Посмотрите, например, старую книжку М.С. Гилярова "Закономерности приспособления насекомых к жизни на суше", а вот более новые есть оценки: водные насекомые - выносят вещества до 20 кг на га (водные насекомые это не только комары, но и мухи более чем 20 семейств - мокрецы, мошки и бог знает сколько не входящих в состав гнуса, а также безвредные веснянки, поденки, стрекозы, вислокрылки...).

Нет, человечеству не угрожает, но оно за несколько десятков лет сократится раз в 10.

[i_eron]

Спасибо, я буду само-образовываться про насекомых и фосфор.

Пожалуйста, объясните, каким образом "[человечество] за несколько десятков лет сократится раз в 10" из-за того, что насекомые не будут возвращать фосфор из водоёмов на водоразделы.

По ссылке Вы можете видеть обсуждение, в котором мы соглашаемся, что фосфатных месторождений по нынешней технологии хватит на сотню лет или больше, и спорим о том, сможет ли "человечество" за столько времени развить новые технологии, например, добычи фосфатов из морской воды. Фосфор - не редкий элемент, его целых 0.1% в земной коре.