Ученые восстановили историю атмосферного загрязнения по оперению птиц

Сегодня рогатые жаворонки (лат. Eremophila alpestris) — это маленькие певчие птички с белыми животами и желтыми подбородками. Но столетие назад, в разгар загрязнения городского воздуха в США, их светлые перья были темно-серыми из-за сажи в атмосфере.

В новом исследовании ученые использовали птиц из музейных коллекций, чтобы отследить количество черного углерода в воздухе с течением времени и воздействие экологической политики на загрязнение.

© Carl Fuldner and Shane DuBay, The University of Chicago and The Field Museum

«Сажа на птичьем оперении позволила нам определить, как менялось количество черного углерода в воздухе с течением времени, и мы обнаружили, что на рубеже веков городской воздух был загрязнен еще сильнее, чем предполагалось», — говорит Шейн Дюбэй, аспирант Полевого музея естественной истории при Чикагском университете и один из авторов исследования. Он и его коллега Карл Фалднер проанализировали более тысячи птиц, собранных за последние 135 лет, чтобы количественно оценить выбросы сажи над городами на территории Ржавого пояса (англ. Rust Belt), известного также как Индустриальный или Фабричный. Этот пояс включает часть Среднего Запада и восточного побережья США, где с начала промышленной революции и до 1970-х годов были сосредоточены сталелитейное производство и другие отрасли американской тяжелой промышленности.

«Если вы посмотрите сегодня на чикагское небо, то увидите, какое оно голубое. Но когда-то ситуация с атмосферным загрязнением в таких городах США, как Чикаго и Питтсбург, была не лучше, чем сейчас в Пекине и Дели. Используя музейные коллекции, мы смогли восстановить эту историю», — говорят ученые.

© Carl Fuldner and Shane DuBay, The University of Chicago and The Field Museum

Орнитологи, работающие в Полевом музее, уже давно знали, что образцы птиц в коллекции с начала 1900-х годов заметно темнее, и предполагали, что виной тому атмосферная сажа. «Когда вы прикасаетесь к этим птицам, у вас остаются следы сажи на руках. Дело в том, что сажа в воздухе прилипала к их оперению, как пыль к ворсистой тряпке. Эти птицы действуют как воздушные фильтры, перемещаясь по окружающей среде», — поясняет автор исследования.

Птицы также оказались идеальными кандидатами для изучения, потому что они ежегодно сбрасывают оперение и выращивают новое, а это означает, что сажа на них могла накопиться только в том году, когда они были собраны. И вместе с тем наблюдалась очевидная тенденция: старые птицы были грязнее, а более современные — чище.

© Carl Fuldner and Shane DuBay, The University of Chicago and The Field Museum

Чтобы измерить изменения в загрязнении оперения на протяжении многих лет, Дюбэй и Фалднер решили фотографировать птиц и измерять отраженный от них свет. Было сфотографировано более тысячи птиц из пяти видов, которые размножаются в Индустриальном поясе и имеют много белых перьев.

Изображения показывают впечатляющий контраст между грязными серыми птицами и чистыми белыми. Авторы подсчитали количество света, отраженного от птичьих перьев, сопоставив с годом сбора птиц. Затем они углубились в социальную историю загрязнения воздуха в городах, чтобы связать исторические данные с полученными результатами.

«Изменения в цвете оперения отражают усилия по решению проблемы загрязнения атмосферы вплоть до национальных движений. Мы действительно можем вернуться в прошлое и посмотреть, насколько эффективной была та или иная экологическая политика. И мы были удивлены точностью, которую смогли достичь. Сажа на птицах последовательно отражает использование угля с течением времени», — говорит Фалднер.

Исследование показало, что во время Великой депрессии наблюдается резкое уменьшение загрязнения птиц, потому что из-за кризиса потребление угля снижается. Во время Второй мировой войны, когда активно использовался уголь, количество сажи на птицах больше, чем после ее окончания, когда люди в Индустриальном поясе начали нагревать свои дома с помощью природного газа, поставляемого с Запада.

«Тот факт, что более современные птицы более чистые, не означает, что мы находимся в чистоте, — отмечает Дюбэй. — В то время как США выбрасывают в атмосферу гораздо меньше черного углерода, чем раньше, мы продолжаем заполнять нашу атмосферу загрязнителями, которые просто менее заметны, чем сажа. Кроме того, многие люди по всему миру по-прежнему дышат сажей в своих городах».

Анализ атмосферного черного углерода может помочь ученым, изучающим изменение климата. «Мы знаем, что черный углерод является мощным фактором изменения климата, и на рубеже веков его уровни были выше, чем считалось ранее. Я надеюсь, что наши результаты помогут климатологам и специалистам в области атмосферы лучше понять влияние черного углерода на климат».

«Это исследование показывает переломный момент, когда мы отказались от сжигания угля. И сегодня мы находимся в аналогичном ключевом моменте с ископаемым топливом. В середине XX века мы вложили инвестиции в инфраструктуру и регулируемые источники топлива и надеемся, что сможем осуществить аналогичный переход к более устойчивым, возобновляемым источникам энергии, которые более эффективны и менее вредны для нашей окружающей среды».

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.