Prije glavne teme kratko objašnjenje. Usporedba našeg planeta i plinova koji ga održavaju toplim i pogodnim za život sa staklenicima nije ispravna utoliko što su staklenici zatvorene tvorevine u kojima se uvjeti mogu kontrolirati, a Zemlja je svemirsko tijelo koje nema zaštitnu kupolu i putuje ledenim prostranstvima. Ipak, zbog dugogodišnje upotrebe ovaj naziv će se koristiti i u ovom tekstu.

Staklenički plinovi su propusni za ultraljubičasto i vidljivo Sunčevo zračenje i omogućuju Suncu zagrijavanje Zemlje, ali istovremeno odlično upijaju infracrveno zračenje koje Zemlja povratno emitira u prostor. Bez njih, Zemlja bi u svemir isijavala puno više energije, a naš planet bio hladan i bez života kakvog poznajemo. Njihov utjecaj je jednostavnim ali istinitim riječima opisao anglo-irski fizičar John Tyndall 1859. godine: „Kad planet upije toplinu, ona se tako promijeni da zrake koje se emitiraju ne mogu jednakom slobodom odlaziti natrag u svemir. Tako atmosfera dopušta dolazak sunčeve topline, ali kontrolira njen odlazak, a rezultat je sklonost akumuliranja topline na površini planeta.“

Najznačajniji staklenički plin je vodena para koja je zaslužna za dvije trećine toplinskog efekta. Riječima Johna Tyndalla: „Vodena para je prekrivač potrebniji biljnom životu Engleske nego što je to odjeća čovjeku. Maknite samo jedne ljetne noći vodenu paru iz zraka koji se prostire iznad ove zemlje i sigurno ćete uništiti sve biljke osjetljive na mraz. Toplina naših polja i vrtova bi nepovratno otišla u svemir, a sunce bi ujutro zasjalo iznad ledom okovanog otoka.“ Dodajmo i da je u svakom trenutku dvije trećine Zemljine površine pokriveno oblacima, najvećim dijelom iznad oceana. Iako najznačajnija, o vodenoj pari se rijetko govori u kontekstu klimatskih promjena. Žarište interesa javnosti je usmjereno na ugljikov dioksid, a u posljednje vrijeme metan i dušikov(I) oksid.

Najglasnije se čuje pretpostavka da dodavanjem male količine ugljikovog dioksida u atmosferu (obzirom na ukupnu), posljedice čovjekovog korištenja fosilnih goriva, dolazi do zagrijavanja planeta, odnosno klimatskih promjena. U svijetu silnih međuzavisnosti, fizikalno kaotičnih procesa i turbulentnog gibanja, a o širenju svemira da i ne govorimo, izgleda da postoji samo jedna jednostavna relacija koju i „dijete može razumjeti“. Što više ima ugljikovog dioksida u atmosferi – to se planet više grije. I to ide tako unedogled?

Na sreću, ovo uobičajeno mišljenje je potpuno pogrešno kad se radi o fascinantnom načinu na koji priroda uređuje ovo pitanje. Može zvučati nevjerojatno, ali prvih dvadeset dijelova na milijun (ppm) ugljikovog dioksida zaslužno je za pola ukupnog efekta staklenika koji proizvodi ugljikovog dioksida. Dakle, samo prvih pet posto plina je odgovorno za pola ukupno sačuvane energije.

Slika 1. Ovisnost porasta temperature o povećanju koncentracije CO2 u atmosferi. Lijevo – porast temperature, dolje – koncentracija CO2 (van Biezen, 2018.)

Trenutna koncentracija CO2 u atmosferi je oko 400 ppm. Iz grafikona je vidljivo da daljnje dodavanje većih količina ugljikovog dioksida dodaje vrlo malo topline izražene preko globalne temperature.

Kao usporedbu možemo uzeti tlo na kojem dugo nije bilo kiše. Prvi dan tihe jesenske cjelodnevne kiše donijet će toliko potrebnu vodu koju će tlo upiti u potpunosti. Ukoliko kiša potraje nekoliko dana, tlo će upijati sve manje vode jer je sve zasićenije, sve dok najveći dio kiše ne bude praktički izravno odlazio u kanale.

Slično je i s djelovanjem po visini. U prvih stotinu metara je glavni dio spektra zračenja koji ugljikov dioksid može upiti već u potpunosti upijen. Iz kvantne mehanike znamo da je svaka tvar „izbirljiva“ u smislu da neke valne duljine i njihove više i niže harmonike apsorbira odlično, dok je za druge potpuno propusna. Molekule ugljikovog dioksida višak energije sudaranjem predaju okolnim molekulama kisika i dušika i tako se zrak grije. Što se molekule ugljikovog dioksida nalaze više u atmosferi to je zrak rjeđi tako da postoji vrlo mali broj ostalih molekula kojima se može predati višak energije, te veći dio odlazi u svemir.

Jedan od plinova čije smanjivanje se traži, a što može značajno naštetiti stočarstvu,  je metan. Istina je da je metan trideset puta jači staklenički plin (u smislu mogućnosti upijanja energije), ali je isto tako činjenica da ga u atmosferi ima tisuću puta manje. Porast koncentracije ugljikovog dioksida je tri stotine puta brži od porasta metana, tako da je ukupni efekt metana jedna desetina onog od ugljikovog dioksida.

Pri tom se treba podsjetiti da sve emisije metana ne potječu isključivo od goveda. Procjenjuje se da termiti svojom probavom emitiraju oko dvadeset milijuna tona metana godišnje, a tu treba pridodati curenje plina iz plinovoda i industrijske aktivnosti, tako da od stočarske proizvodnje potječe najviše jedna trećina plina. Tome treba dodati da su goveda postojala i prije nego što ih je čovjek počeo uzgajati. Prema novijim istraživanjima početkom 19. stoljeća u Velikoj nizini (SAD) je živjelo od trideset do pedeset milijuna divljih američkih bizona, dok trenutno u SAD-u ima ukupno četrdeset milijuna krava, što znači da bi za utjecaj metana trebalo računati samo porast broja goveda.

Metan je, u osnovi, posljedica postojanja života na Zemlji. Jedan od glavnih produkata koje biljke proizvode fotosintezom je celuloza koja je neprobavljiva za većinu životinja. U buragu krava postoji prava mala kemijska tvornica koja pomoću mikroorganizama pretvara celulozu u niz drugih spojeva, prije svega škrob, proteine i masti koje krava može probaviti, a mi naknadno koristiti meso i mlijeko.  Među nusproduktima probavljanja celuloze nalazi se i metan.

Dušikov(I) oksid je plin koji se povezuje s upotrebom mineralnih gnojiva. Iako je efikasan staklenički plin, u atmosferi ga ima šest puta manje od metana, kojeg jednako tako ima vrlo malo. Pritom se metan i dušikov(I) oksid „nadmeću“ za vrlo slično spektralno područje i tako su konkurencija jedan drugom.

Van Wijngaarden i Happer (2020.) su napravili model koji prikazuje efekte stakleničkih plinova. Za izradu modela su koristili preko tri stotine tisuća pojedinačnih spektroskopskih linija, a rezultate modela su usporedili sa satelitskim mjerenjima zračenja na vrhu atmosfere.

Slika 2. Utjecaj CO2 (a) i N2O (b) na Zemljino zračenje na vrhu atmosfere. Lijevo – energetski tok, dolje frekvencija zračenja. Plavo – atmosfera bez stakleničkih plinova (Planckova krivulja), zeleno – zračenje bez prisustva CO2 i N2O, crno – sadašnje koncentracije, crveno – dvostruko veće koncentracije

Uleknuća od gornje krivulje koja bi postojala da nema stakleničkih plinova je u stvari energija koju su ti plinovi zadržali u atmosferi, odnosno nisu dozvolili da ode u svemir. Nas najviše zanima razlika između crvene i crne krivulje koja pokazuje koliko bi dvostruko veće količine ovih plinova doprinijele zagrijavanju. U slučaju CO2 primjetno je vrlo malo proširenje spektra upijene energije, dok se u slučaju N2O ta razlika praktički ne može uočiti.

Slika 3. Utjecaj metana (CH4) na Zemljino zračenje na vrhu atmosfere. Plavo – bez stakleničkih plinova, zeleno – svi plinovi osim metana, crno – svi plinovi, crveno – dvostruko veća koncentracija metana od sadašnje

Slično dušikovom(I) oksidu, dvostruko veća koncentracija metana ne doprinosi gotovo ništa sačuvanju energije. Navedeni rezultati modela u skladu su s prirodnim mehanizmima djelovanja stakleničkih plinova i satelitskim mjerenjima.

Preostalo je još pretvoriti sačuvanu energiju u povišenje globalne temperature. Od prestanka Malog ledenog doba temperatura je porasla za jedan stupanj. U sljedećoj tablici prikazan je udio pojedinog plina u zagrijavanju planeta.

Tablica 1. Udio ugljikovog dioksida, metana i dušikovog(I) oksida u zagrijavanju. Lijevo – vrsta plina, desno – povišenje temperature po stoljeću, dolje – ukupno zagrijavanje (Happer, 2021.)

Vidi se da je djelovanje metana i dušikovog(I) oksida praktički zanemarivo jer se vremenski radi o porastu za stotinu godina.

Jedna od omiljenih teza koja se ističe u medijima je tema „točke bez povratka“, odnosno situacije u kojoj je ljudska civilizacija nepovratno promijenila prirodne uvjete na planetu. Korištenjem fosilnih goriva,  kao i upotrebom mineralnih gnojiva i stočarstvom općenito čovjek je, navodno, doveo Zemlju do situacije u kojoj će se daljnje zagrijavanje odvijati samo od sebe zahvaljujući pozitivnim povratnim vezama. U najkraćem, povećanje koncentracije ugljikovog diksida u atmosferi dovodi do povišenja temperature, zbog čega se smanjuju ledene površine, što opet uzrokuje daljnje povišenje temperature itd.. Pretpostavka da će Zemlja zbog toga postati užarena kugla ponovno nema osnova u ponašanju prirode. Ako je istina da je, kao što je Ciceron rekao, povijest učiteljica života, onda se zaista ne moramo bojati takvog scenarija budući da je Zemlja već puno puta bila u situacijama kad je razina ugljikovog dioksida bila i do petnaest puta veća od sadašnje. Prije bi se moglo reći da se nalazimo u „siromašnom“ razdoblju jer su ovako niske koncentracije CO2 posljednji put zabilježene u dijelu paleozoika.

Riječima Williama Happera, profesora fizike s Princetona: “Efekt povećanja stakleničkih plinova je zaista malen, ali se svejedno napuhava do veličine prijetnje, koja u stvarnosti ne postoji. Razlog za to napuhavanje su povratne veze od kojih jedan stupanj Celsiusa postaje tri ili pet. U prirodi su, u najvećem broju slučajeva, povratne veze negativne, kao što govori Le Chatelierov princip koji kaže da sustav koji se poremeti nastoji smanjiti utjecaj poremećaja.“

Zahtjevanje smanjivanja emisija stakleničkih plinova, kao što su ugljikov dioksid, metan i dušikov(I)oksid, čak i pod uvjetom da je njihov porast isključivo posljedica čovjekove aktivnosti, neće značajno doprinijeti zagrijavanju planeta, ali će izuzetno jako pogoditi proizvodnju hrane. Pri tome se ne radi o proizvodnji bilo koje robe, nego o pritisku na osnovni faktor čovjekovog preživljavanja, pri čemu se poljoprivrednici, koji su najviše zaslužni za održavanje naših života, potpuno neopravdano prikazuju kao neprijatelji planeta na kojem živimo.