Весенний сезон аллергии может начаться раньше и продлиться на несколько недель дольше к концу столетия благодаря изменению климата, свидетельствует новый анализ.
Ученые из Мичиганского университета использовали компьютерные модели для моделирования того, как изменение погодных условий и уровня углекислого газа повлияет на выбросы пыльцы распространенных деревьев, сорняков и трав на территории США. Они обнаружили, что сроки и продолжительность весенних и осенних пыльцевых сезонов к концу века изменятся, что приведет к значительному увеличению количества пыльцы, выбрасываемой ежегодно.
Полученные результаты позволяют предположить, что более продолжительные и обильные пыльцевые сезоны в стране приведут к обострению астмы и сенной лихорадки, от которых в настоящее время страдает примерно от 10 до 30 процентов населения Земли, сообщила группа 15 марта в журнале Nature Communications.
"Это исследование может стать отправной точкой для будущих исследований последствий изменения климата для выбросов пыльцы, а также последующих последствий для здоровья", - говорит Йинсяо Чжан, ученый-атмосферник, соавтор статьи.
Предыдущие исследования показали, что пыльцевые сезоны чувствительны к изменению климата. Однако эти наблюдения, как правило, ограничены небольшими территориями, охватывают короткие периоды времени или включают лишь несколько видов растений. "У нас нет тонны данных о пыльце в пределах Соединенных Штатов, - говорит Элисон Штайнер, другой соавтор статьи.
Чтобы пролить свет на то, чего мы можем ожидать от будущих сезонов аллергии, она и Чжан исследовали, когда, где и сколько пыльцы будет выброшено над континентальной частью США. "Такая информация может потенциально помочь аллергикам в планировании лечения и приема лекарств", - говорит Штайнер.
Исследователи использовали компьютерную модель, разработанную Американской академией аллергии, астмы и иммунологии, для имитации выбросов 13 наиболее распространенных групп растений, производящих пыльцу в США, при двух сценариях выбросов парниковых газов. Команда сравнила свои прогнозы на период с 2081 по 2100 год с историческими наблюдениями с 1995 по 2014 год.
Чжан и Штайнер исследовали, как температура, осадки и концентрация углекислого газа могут определять будущие пыльцевые сезоны. Более теплые условия и повышенный уровень углекислого газа могут стимулировать рост растений и производство большего количества пыльцы, в то время как осадки могут иногда смывать пыльцу.
Специалисты обнаружили, что более теплые температуры могут сдвинуть начало весеннего пыльцевого сезона на 10-40 дней раньше, а летне-осенний пыльцевой сезон для сорняков и трав на 5-15 дней позже. При сценарии, при котором выбросы парниковых газов не прекратятся, сезон пыльцы будет длиться на 19 дней дольше, в то время как при более умеренном сценарии выбросов сезон удлинится на 10 дней.
Повышение температуры также может привести к увеличению ежегодного выброса пыльцы на 16-40%. Когда исследователи учли потенциальное влияние углекислого газа, уровень которого может резко повыситься в конце этого столетия, ежегодные выбросы пыльцы увеличились более чем в два раза. Однако информация о том, как этот газ влияет на производство пыльцы, относительно скудна и в основном получена в результате лабораторных экспериментов на небольшом количестве растений.
"Температура играет главную роль в смене пыльцевого сезона; она как бы продлевает сезон цветения, - говорит Чжан. А большее цветение означает больше пыльцы". "В настоящее время мы думаем, что углекислый газ может стать очень важным фактором в будущем, но это очень неопределенно".
Она и Штайнер также изучили, как могут измениться ботанические сообщества, поскольку глобальное потепление делает различные районы более или менее благоприятными для таких растений, как амброзия и дуб. Они пришли к выводу, что эти изменения в растительном покрове могут ухудшить пыльцевые сезоны в некоторых районах, но они, вероятно, окажут меньшее влияние, чем температура или углекислый газ.
"В целом в северных широтах наблюдается большее потепление, поэтому в этих широтах мы видим большее продвижение [пыльцевого сезона]", - говорит Штайнер.
По ее словам, в будущем оценки, разработанные ею и Чжаном, можно улучшить, собрав больше информации о том, как климатические переменные, такие как углекислый газ и засухи, влияют на растения, производящие пыльцу.
Другой ключевой вопрос - как углекислый газ и температура могут привести к тому, что цветы производят пыльцу, к которой более чувствительны люди, говорит Льюис Зиска, доцент кафедры экологического здравоохранения Медицинского центра Ирвинга при Колумбийском университете, который не принимал участия в исследовании. Есть некоторые доказательства того, что повышение уровня углекислого газа может изменить белки на поверхности пыльцевых зерен таким образом, что они становятся более сильными аллергенами.
Тем не менее, новые результаты "очень согласуются" с тем, что Зиска и его коллеги наблюдали в отношении атмосферных условий и производства пыльцы.
"Они являются важным подтверждением, особенно в контексте будущего климата", - говорит он. "Они дают очень детальную оценку масштаба изменений в отношении аллергии на растительную основу".
Хотя остается много неопределенностей относительно того, как будут протекать будущие сезоны аллергии в условиях изменения климата, говорит Штайнер, все данные указывают на то, что мы можем ожидать значительных изменений в сроках и интенсивности производства пыльцы.
"Мы все еще контролируем траекторию того, что произойдет к 2100 году, и сокращение выбросов будет ключевым фактором в снижении концентрации углекислого газа и потенциальном смягчении некоторого влияния на пыльцу", - говорит она.