Вплив людини як виду на біосферу Землі
Життя на Землі існує вже неймовірно довго. Палеонтологічний літопис сходить до часів майже 3,5 мільярда років тому, а хімічні свідчення говорять про те, що найбільш рання біосфера Землі могла розвинутись вже 3,8 мільярда років тому. Якщо розглядати в цьому контексті динозавра крейдяного періоду, який жив 70 мільйонів років тому, що здається нам чимось дуже давнім, то насправді він жив тільки в останніх 2% від всієї історії життя на Землі.
Життя — це безперервний ланцюг еволюції від найпростіших клітин-прокаріотів, які жили на Землі мільярд років тому, до організмів, які живуть сьогодні, таких як люди. Весь цей час біосфера була інноваційною, мінливою і адаптувалась під навколишні умови Землі. Перше життя на Землі існувало в системі «атмосфера — океан» без вільного кисню. Потім, близько 2,4 мільярда років тому, клітини розвинули здатність до кисневого фотосинтезу, виділяючи кисень в атмосферу та океани. Цей вільний кисень був побічним продуктом, але він отруїв середовище для найбільш ранніх, анаеробних мікроорганізмів Землі: після мільярда років панування вони були витіснені на узбіччя, у міру того як перебудовувалась біосфера. Ця еволюційна зміна біосфери також змінила хімічний склад океанів і клімат на суші.
Пізніше в біосфері розвинулись клітини з мембранозв'язаними ядрами, статеве розмноження, багатоклітинні структури, а в період між 700 і 540 мільйонами років тому виникли тривимірні структури з диференційованими тканинами — тварини, в тому числі з переднім і заднім кінцем, тобто спрямованістю. Ці зміни відзначають межу між докембрійським світом мікробів і останніми 540 мільйонами років історії Землі, де в океанах переважали екосистеми зі складних живих організмів, які потім поширились на сушу близько 460 мільйонів років тому. Ця на диво складна і стійка біосфера зберігалась, плюс-мінус п'ять випадків масового вимирання, більше 500 мільйонів років. Тобто зберігалась до цих пір, коли світ вступає в ще один період радикальних змін, можливо, настільки ж значний, як і той, що позначив перехід між мікробним і тваринним світом. Тут фактором змін є люди.
Як можна оцінити людський вплив? Деякі автори стверджують, що викликані людиною фрагментація екосистем, забруднення навколишнього середовища і зміна клімату можуть стати причиною шостого періоду масового вимирання. Однак зникнення виду саме по собі не є унікальною рисою сучасної біосфери. Це вже траплялось раніше, хоча і не через єдиний вид (в даному випадку Homo sapiens). Однак деякі компоненти сучасної біосфери можна розглядати як абсолютно унікальні з точки зору еволюції, настільки ж унікально відмінні, як, скажімо, тварина по відношенню до мікроба.
Люди переміщали живі організми по всій планеті, міняючи географічні патерни, які існували тисячоліттями, і реструктуруючи екосистеми. Очевидний приклад таких переміщених, необіотичних видів — кішки і кролики. Хоча самі люди є найкращим зразком необіотичного виду, поширившись на кожен континент Землі з місця свого походження в Африці близько 200 тисяч років тому. Найбільш яскраві приклади величезного впливу необіотичних видів ми бачимо в географічно ізольованих регіонах Землі. У Новій Зеландії, наприклад, кількість привнесених людиною видів рослин майже дорівнює числу тих, що були там спочатку. Деякі з цих нововведень стали по-справжньому «інвазивними», в тому сенсі, що введені різновиди шкодять екосистемам, в які вони вторгаються. Ці мінливі географічні патерни флори і фауни не унікальні самі по собі. Це багато разів траплялось в геологічному минулому і без впливу людини, наприклад, коли Північна і Південна Америка були з'єднані через Панамський перешийок близько 3 мільйонів років тому, в результаті чого стався великий міжамериканський обмін. Що однозначно відрізняється в сьогоденні — глобальний характер необіотичних видів. Люди також в даний час знаходяться на вершині харчової піраміди як для морської, так і для наземної частини біосфери, де вони витіснили вищих хижаків, таких як акули і ведмеді. Цього ніколи раніше не траплялось в історії життя на Землі — одного виду, домінуючого в морських і наземних сферах, і це унікальна особливість біосфери в епоху людини, так само як і споживання людиною приблизно від чверті до третини всієї первинної біомаси.
Люди також суттєво змінили риси тварин і рослин протягом тисячоліть, концентруючи біомасу в декількох видах домашніх тварин, наприклад коровах, вівцях, свинях і конях. Спрямована людиною еволюція зараз вже очевидна в нашому звичайному житті — наприклад, в анатомічних змінах у курчат-бройлерів, яких ми їмо і які істотно збільшили свою індивідуальну біомасу протягом лише півстоліття втручання людини. Або помітна в здатності людини безпосередньо змінювати генетичний матеріал організмів. Людська технологія нині тісно пов'язана з біосферою, одночасно і підтримуючи її і 7 мільярдів представників одного виду, людей, за допомогою технологічних інновацій, таких як процес Габера, і будучи сама по собі залежною від підтримки біосфери.
Нарешті, є техносфера. Техносфера може бути найбільш принципово унікальним компонентом біосфери, яка розвивається в епоху людини, — глобальною новою системою, яка включає людей, технологічні артефакти і пов'язані з ними соціальні та технологічні мережі, які її підтримують. Її можна розглядати як сутність, яка виходить за межі біосфери, хоча біосфера і техносфера взаємозалежні.
Ця зміна структури біосфери розвивалась протягом тисячоліть. Її коріння може лежати на мільйони років тому в минулому, починаючи з перших приматів, які підібрали з землі інструменти для впливу на ліси і савани в пліоцені. Процес прискорювався в міру того, як люди і їх безпосередні предки розвивали все більш складні механізми впливу на середовище, досяг вищого ступеня при створенні сільського господарства більше 10 тисяч років тому і прискорився ще більше завдяки процесам індустріалізації за останні 300 років.
Концепція людини як чинника, який впливає на геологічні зміни, сягає XIX століття, але останнім часом вона знайшла нове життя завдяки дослідній роботі 2000 року нобелівського призера Пауля Крутцена і його колеги Юджина Штермера, яка викликала великий резонанс. Вони запропонували позначити геологічну епоху, яка характеризується глобальним впливом людини на екологію і геологію, так само як, скажімо, геолог може розпізнати юрський період як час, який характеризується певними амонітами і динозаврами.
Біосфера антропоцену є одним з компонентів викликаних людиною змін на Землі, і ці зміни залишать дуже характерний палеонтологічний літопис, відбиваючись не лише в швидкій зміні кісткової анатомії курчат-бройлерів, яких ми їмо на початку XXI століття, в порівнянні з їх недавніми предками в 1950-х роках, але і в інших незліченних біологічних змінах. Необіотичні види, наприклад, залишать у викопних залишках розпізнавальний сигнал про те, що тварин і рослини переміщали з одного континентального регіону в інший. Важливо виміряти ступінь цієї зміни, виходячи з останніх подій в еволюції біосфери.
Нарешті, біосфера — це те, що підтримує наш вид, і вивчення її потенційної траєкторії дуже важливе для виживання людини розумної.
Існує декілька можливих траєкторій експерименту людства з біосферою, і вони варіюються від краху до стійкості. Якщо люди і техносфера використають ресурси Землі занадто швидко, цілком можливо, що біосфера антропоцену завалиться і виявиться недовговічним еволюційним експериментом, після якого залишиться значно зменшена (чи повністю відсутня) людська складова і істотно скоротиться біорізноманіття. У цьому випадку біосфера відновить свою різноманітність через кілька мільйонів років, слідуючи тим же маршрутом, яким вона рухалась в минулому, хоч і з географічними та еволюційними закономірностями, встановленими людським впливом.
Крім того, люди можуть навчитись поводитись з біологічною різноманітністю навколо них як управителі, а не як грабіжники, розвивати політичні та соціальні структури, в яких біосфера могла б контролюватись і підтримуватись належним чином. За такого розвитку подій взаємодія між біосферою і техносферою може прискоритись, стати ще більш взаємозалежною і, по суті, розвинутись у симбіотичні відносини. У цьому випадку біосфера докорінно зміниться, і така зміна може тривати в геологічних масштабах часу. Біосфера б знову перебудувала себе.
Те, як можуть розвиватись ці процеси, — область активного дослідження. Геологи, зокрема, можуть вивчити основні події в еволюції біосфери в минулому. Наприклад, п'ять періодів масового вимирання останніх 500 мільйонів років показують, якою гнучкою може бути біосфера і як відновлюється Земля. Це може дещо нам розповісти про наш майбутній шлях. Це говорить нам про те, що біосфера може і буде відновлюватись, але в масштабах мільйонів років, і тому вона може не відновитись за час «терміну придатності» нашого виду.
Хорошим прикладом буде вплив людини на корали в океані. Коралам загрожує глобальне потепління, зниження лужності океану і забруднення навколишнього середовища. Деякі прогнози показують, що коралові рифи можуть домогтись створення власних скелетів до середини XXI століття. Системи коралових рифів — бастіони океанічної видової різноманітності, але вони вже вимирали раніше, особливо близько 250 мільйонів років тому, під час великої екологічної кризи на межі пермського і тріасового періодів. Якщо люди викликають таку катастрофу в біосфері епохи людини, то геологічні уроки ясні.
Хоча зміни в біосфері та інших компонентах системи Землі, привнесені людьми, вже істотні, розгляд цих проблем з геологічної точки зору може допомогти нам розробити більш ефективні способи справлятися з впливом на навколишнє середовище. Вчені-геологи не можуть робити це самостійно. Вони повинні діяти трансдисциплінарно і працювати зі своїми колегами в соціальних науках і політиці, щоб вплинути на міжнаціональне обговорення проблеми.
Геологи можуть багато чого запропонувати в нинішній дискусії про зміну навколишнього середовища, викликану діяльністю людини. Їх навик подорожі в часі може мати велике значення в опрацюванні сценаріїв зміни біосфери в найближчому майбутньому. В цьому вони можуть допомогти вплинути на політичний і суспільний діалог про те, як краще зберегти прекрасне біорізноманіття, яке все ще існує в самому серці біосфери антропоцену.
Взаємозвязок харчових ланцюгів.
Волков не было в парке 70 лет, и всё это время там царствовали олени, которые за годы бесконтрольного размножения (все усилия людей по контролю их популяции не приносили успеха) нанесли сильнейший урон местной флоре. Четырнадцать волков, конечно, не смогли съесть всех оленей, но они заставили тех осторожнее выбирать места для пастбищ и избегать некоторых участков парка. На тех местах начала возрождаться растительность. За шесть лет количество деревьев увеличилось в пять раз. Появились бобры, которым деревья нужны для постройки плотин. В заводях завелись ондатры, утки и рыбы. Волки уменьшили популяцию шакалов, что привело к увеличению количества зайцев и мышей, а те в свою сторону привлекли в парк ястребов, хорьков и лис. В парк пришли медведи, так как они смогли отгонять волков от их добычи или доедать их объедки. В парке увеличилось количество ягод.
Но самое удивительное, волки изменили течение рек. Их русла выпрямились и стабилизировались, уменьшилась эрозия берегов. Случилось это потому, что влияние волков на оленей привело к взрывному росту деревьев и травы по берегам рек, что привело к их укреплению. Поменялась сама география парка, а всё благодаря четырнадцати волкам, выпущенным туда менее двадцати лет назад.
Доіндустріальне сільське господарство пустило паростки глобального потепління
Ранні фермери збільшили температуру Землі на 0,9°С протягом 8000 років, припускає нове дослідження.
За словами Фена Хі, провідного автора дослідження і кліматолога з Університету Вісконсин-Медісон, це приблизно дорівнює глобальному потеплінню за останні 150 років. Це означає, що раннє сільське господарство настільки ж впливовий чинник, як і всяпромислова революція.
Тим не менш, в дослідженні робиться висновок, що чисте потепління, викликане ранніми людьми, становить всього 0,73°С завдяки невеликому охолодженню на 0,17°С, яке відбулось за рахунок збільшення відбиття сонячного світла від розчищеної землі.
Робота показує, що ранні культури піднімали температуру дуже повільно, протягом тисяч років наповнюючи атмосферу Землі такими парниковими газами, як вуглекислий газ і метан. Натомість постіндустріальне суспільство дуже швидко змінювало температуру, яка зросла приблизно на 0,85°С в період між 1880 і 2012 роками, за даними Міжурядової групи експертів зі зміни клімату.
Дослідження долило олії до вогню триваючої дискусії з приводу впливу доіндустріальної людини на клімат Землі. Хоча 1850 рік часто вважають початком глобального потепління, така діяльність людини, як вирубка лісів і сільське господарство, могли почати впливати на клімат раніше. Це підтверджують крижані керни: концентрації вуглекислого газу і метану за останні 8000 років не вписуються у свої звичайні тенденції, характерні для пост-льодовикового періоду. З ростом людських популяцій газів більшало, а не меншало, як мало би бути. Втім, на думку деяких вчених, це просто природна мінливість.
Ідея, що доіндустріальна людина істотно вплинула на клімат Землі «досі лише гіпотеза, але вона має величезне кліматичне значення, — говорить Хі. — Клімат має певну інерційність, і те, що відбулось за останні 150 років, не може бути достатньо тривалим, щоб сказати нам, що станеться в майбутньому».
Хі та його співавтори оцінили глобальні температури минулого з кліматичних моделей, які розрахували наслідки зміни ґрунтово-рослинного покриву, такі як збезлісення і зрошування. Дослідження порівняло кліматичні моделі вільної від людей Землі та планети, населеної мисливцями-збирачами та фермерами. Вчені використовували оцінки минулого землекористування з дослідження 2011 року, проведеного Джедом Капланом з Швейцарського федерального технологічного інституту, який побудував детальну модель землекористування, ґрунтуючись на історичних та археологічних даних.
Після закінчення останнього льодовикового періоду, концентрації двоокису вуглецю і метану в атмосфері повинні були впасти приблизно до 245 частин на мільйон (ppm) і 445 частин на мільярд (ppb) без впливу людини на планету, говорить Хі. (Частини на мільйон означають концентрацію газу в повітрі, тобто з кожного мільйону молекул повітря, 245 — молекули вуглекислого газу.)
Натомість моделі показують, що, внаслідок вирубки дерев та зрошування рисових полів стародавніми людьми, вуглекислий газ виріс приблизно на 40 ppm, до 285 ppm, а метан підскочив до 790 ppb, зрісши на 345 ppb. «З точки зору довгострокових змін клімату, останні кілька тисяч років є унікальними з огляду на цей людський фактор», — говорить Хі.
Немає коментарів:
Дописати коментар