Когда мы думаем о пустыне, на ум сразу приходят бескрайние просторы Гоби или Сахары.
На самом деле пустыни очень разнообразны и отличаются по уровню развития растительного и животного мира, а также по степени присутствия человека.
Столица Египта, Каир, является крупнейшим в мире городом, расположенным в пустыне, с населением более 23 миллионов человек.
Но в целом пустыня — это чрезвычайно засушливая среда, где нехватка воды делает жизнь большинства организмов крайне затруднительной.
При этом количество пустынь продолжает расти. По данным Организации Объединенных Наций, ежегодно деградирует около одного миллиона квадратных километров плодородных земель.
По мере уменьшения плодородных земель возникает вопрос: способны ли новые, нестандартные способы получения воды превратить пустыни в места, где могут процветать растения?
Изменение погоды
Ян Ли, профессор географических наук Пекинского педагогического университета в Китае, объясняет, что «опустынивание означает, что природная местность, такая как луга или кустарниковые заросли, по каким-то причинам становится все суше и суше, а затем превращается в пустыню».
В 1970-х годах ученый Джул Чарни обнаружил, что значительную роль в этом процессе играет человеческая активность.
«Когда у вас слишком много скота, животные съедают всю траву, в результате чего трава исчезает, и на ее месте остается голая земля или песок», — рассказывает Ли в программе Би-би-си «CrowdScience».
Когда это происходит, альбедо — то есть коэффициент отражения поверхности — изменяется, поскольку голый песок очень яркий и отражает много солнечного света.
Когда земля отражает тепло, а не поглощает его, воздух над ней нагревается меньше. Это приводит к тому, что испаряется меньше влаги и образуется меньше облаков — таким образом, эта местность становится еще более сухой.
Ли задумался, не сработает ли противоположный подход: «А что, если мы сможем уменьшить альбедо поверхности? Увеличится ли от этого количество осадков?»
Он говорит, что солнечные панели отлично подходят для этой задачи. Они темные, а темные поверхности поглощают тепло, что помогает нагревать воздух, поднимать влагу вверх и формировать облака.
Его команда создала модельную симуляцию того, что произойдет, если 20% территории Сахары будет покрыто темными солнечными панелями.
Кроме того, они добавили ветряные турбины.
«Если у нас будут ветряные турбины, это изменит шероховатость поверхности, — объясняет Ли. — При увеличении трения в атмосферу будет поступать больше энергии за счет турбулентности. А турбулентность формирует погодные явления и создает те самые облака».
Его модель спрогнозировала, что среднее количество осадков на всей территории пустыни Сахара увеличится вдвое.
Однако на данный момент это всего лишь модель, и количество солнечных панелей и ветряных турбин, необходимых для ее реализации, было бы огромным — они заняли бы почти два миллиона квадратных километров. Это практически площадь Мексики или Индонезии.
Ли также объясняет, что этот метод работает только в таких местах, как Сахара, которые расположены недалеко от океана, откуда влажный воздух может поступать вглубь суши.
Многие другие пустыни, такие как Гоби или те, что находятся на Ближнем Востоке, просто расположены слишком далеко от моря.
Ловля облаков
В месте, которое часто называют самым засушливым на Земле — пустыне Атакама в Чили — существует технология, позволяющая извлекать воду из воздуха.
Вирджиния Картер, географ и доцент Университета Майор в Чили, — эксперт по созданию таких систем для сбора тумана.
«Технология сбора тумана появилась в Чили около 50 лет назад, — говорит она. — Суть заключается в том, чтобы добывать воду из облаков в пустыне».
Собирать воду из тумана на удивление просто: между столбами натягивается сетка, и когда насыщенные влагой облака проходят через эту мелкую сетку, на ней образуются капли. Затем вода стекает по трубам в резервуары для хранения.
Картер отмечает, что на самом севере Чили в среднем можно собрать два литра воды с квадратного метра в день, тогда как в других местах этот показатель может достигать семи литров.
Так может ли сбор тумана когда-нибудь помочь в озеленении пустыни?
Картер говорит, что это вполне возможно. В настоящее время ее команда занимается проектом в пустыне Атакама. Они используют воду из тумана для гидропоники — выращивания растений в водных питательных растворах вместо почвы.
Но есть и недостатки. Количество воды, которое можно собрать таким способом, значительно ниже, чем при использовании других методов, и для его использования нужно находиться в месте, где бывает туман, а это, как правило, вблизи побережья.
От морской воды к пресной воде
Может быть, из-за повышения глобального уровня моря брать воду прямо из него?
Несмотря на невероятную эффективность опреснения морской воды, современные методы этого процесса требуют огромных затрат энергии и зачастую опираются на ископаемое топливо.
Кристофер Сэнсом, профессор Дербийского университета, занимается разработкой более компактных установок для опреснения воды, работающих за счет солнечной энергии. Они используют зеркала для фокусировки солнечного света на трубах, которые затем доводят морскую воду до кипения и отделяют соль.
Но даже для удовлетворения растущих потребностей людей, не говоря уже об озеленении пустынь, необходимо значительно расширить масштабы опреснения воды.
При этом вне зависимости от выбранного метода образуются большие объемы остаточной соли, которая может нанести ущерб окружающей среде вокруг этих установок.
Стоит ли нам этим заниматься?
Теоретически мы могли бы озеленить пустыню, преобразуя морскую воду в пресную, собирая воду из облаков или даже изменяя погодные условия.
Но пустыни сами по себе не являются чем-то плохим. Ли говорит, что пустыни — это «естественное явление на Земле».
«Если пустыня стабильна, то в этом нет ничего страшного. Мы можем оставить ее там, где она есть», — говорит она.
«Вместо того чтобы пытаться озеленить пустыню или обеспечить ее водой, я считаю, что нам нужно защищать ту жизнь, которая там уже существует», — говорит Зинния Гонсалес Карранса, ботаник из Ноттингемского университета.
По ее словам, попытки озеленить пустыню могут в долгосрочной перспективе нанести вред окружающей среде и людям, для которых она является домом.
«Внедряя новые растения, мы, возможно, сможем на время обеспечить хороший урожай, но это будет достигнуто за счет огромных затрат воды. И мы убедились: если на выращивание этих культур уходит много воды, страдают от этого именно сообщества, проживающие вблизи пустыни», — объясняет она.
«Я думаю, что лучшее, что мы можем сделать, — это по-настоящему понять пустыню, уважать ее и постараться жить в гармонии с ней», — добавляет она.
Данный материал был подготовлен на основе программы Би-би-си «CrowdScience».