Умирает планета погибает планета засоряются реки моря: Песни-переделки об экологии для школьников

Мы должны думать об океане как об источнике решений, а не как об очередной части окружающей среды, которую нам необходимо сохранить. В настоящее время океан — это то, что поддерживает климат достаточно стабильным, чтобы поддерживать человечество, и это неотъемлемая часть борьбы с изменением климата. Естественные климатические решения доступны благодаря работе с нашими водными системами, в то время как мы одновременно сокращаем выбросы парниковых газов.

Карлсон, Д. (2020 г., 14 октября) В течение 20 лет повышение уровня моря затронет почти все прибрежные округа и их облигации. Устойчивое инвестирование.

Увеличение кредитных рисков из-за более частых
и сильные наводнения могут повредить муниципалитеты, проблема, которая была
усугубляется кризисом COVID-19. Государства с большим прибрежным населением и
экономики сталкиваются с многолетними кредитными рисками из-за более слабой экономики и высокой
издержки повышения уровня моря. Наиболее подвержены риску штаты США: Флорида, Нью-Джерси,
и Вирджиния.

Джонсон, А. (8 июня 2020 г.). Чтобы спасти климат, посмотрите на океан. Научный американец. PDF.

Океан находится в ужасном положении из-за деятельности человека, но есть возможности в возобновляемой морской энергии, улавливании углерода, биотопливе из водорослей и регенеративном земледелии в океане. Океан — это угроза для миллионов людей, живущих на побережье, из-за наводнения, жертва человеческой деятельности и возможность спасти планету одновременно. Синий Новый курс необходим в дополнение к предлагаемому Зеленому Новому курсу, чтобы справиться с климатическим кризисом и превратить океан из угрозы в решение.

Церера (2020 г., 1 июня) Климат как систематический риск: призыв к действию. Церера. https://www.ceres.org/sites/default/files/2020-05/Financial%20Regulator%20Executive%20Summary%20FINAL.pdf

Изменение климата представляет собой систематический риск из-за его способности дестабилизировать рынки капитала, что может привести к серьезным негативным последствиям для экономики. Ceres предоставляет более 50 рекомендаций по ключевым финансовым положениям для действий по борьбе с изменением климата. К ним относятся: признание того, что изменение климата создает риски для стабильности финансового рынка, требование к финансовым учреждениям проводить климатические стресс-тесты, требование к банкам оценивать и раскрывать климатические риски, такие как выбросы углерода в результате их кредитной и инвестиционной деятельности, интегрировать климатические риски в реинвестирование сообществ. процессов, особенно в сообществах с низким доходом, и объединять усилия для усиления скоординированных усилий по борьбе с климатическими рисками.

Гаттузо, Дж., Маньян, А., Галло, Н., Герр, Д., Рошетт, Дж., Вальехо, Л., и Уильямсон, П. (2019, ноябрь) Возможности для увеличения воздействия океана на климат Краткий обзор стратегии. IDDRI Устойчивое развитие и международные отношения.

Опубликовано в преддверии Blue 2019
COP (также известный как COP25), в этом отчете утверждается, что продвижение знаний и
Решения, основанные на океане, могут поддерживать или расширять океанские услуги, несмотря на климат.
сдача. По мере того, как раскрывается все больше проектов, направленных на решение проблемы изменения климата, и страны
работать над своим определяемым на национальном уровне вкладом (ОНВ), страны должны
отдавать приоритет расширению действий по борьбе с изменением климата и отдавать приоритет решительным и низким
сожаление о проектах.

Грэмлинг, К. (2019, 6 октября). Стоит ли геоинженерия рисков в условиях климатического кризиса? Новости науки. PDF.

Для борьбы с изменением климата люди
предложили крупномасштабные геоинженерные проекты, чтобы уменьшить потепление океана и
улавливать углерод. Предлагаемые проекты включают: создание больших зеркал в космосе,
добавление аэрозолей в стратосферу и засев океана (добавление железа в виде
удобрения для океана, чтобы стимулировать рост фитопланктона). Другие предполагают, что
эти геоинженерные проекты могут привести к мертвым зонам и угрожать морским
жизнь. Общее мнение состоит в том, что необходимы дополнительные исследования из-за значительного
неуверенность в долгосрочных последствиях геоинженерии.

Хёг-Гулдберг, О., Нортроп, Э., и Любехенко, Дж. (2019, 27 сентября). Океан является ключом к достижению климатических и социальных целей: подход, основанный на океане, может помочь закрыть пробелы в смягчении последствий. Форум политики Insights, журнал Science. 265 (6460), DOI: 10.1126/science.aaz4390.

В то время как изменение климата неблагоприятно
влияет на океан, океан также служит источником решений: возобновляемые
энергия; доставка и транспорт; защита и восстановление прибрежных и морских
экосистемы; рыболовство, аквакультура и сменный рацион; и хранение углерода в
морское дно. Все эти решения были предложены ранее, но очень мало
страны включили хотя бы один из них в свои национально определяемые
Взносы (NDC) по Парижскому соглашению. Только восемь NDC включают
поддающиеся количественной оценке измерения связывания углерода, в двух из них упоминаются океанические
возобновляемые источники энергии, и только один упомянул устойчивое судоходство. Остается
возможность направлять привязанные ко времени цели и политику для
смягчение для обеспечения достижения целей по сокращению выбросов.

Кули С., Беллой Б., Бодански Д., Мэнселл А., Меркл А., Первис Н., Руффо С., Тараска Г., Зивиан А. и Леонард Г. (2019, 23 мая). Упущенные из виду стратегии борьбы с изменением климата в отношении океана. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2019.101968.

Многие
страны обязались ограничить выбросы парниковых газов в рамках Парижского соглашения.
Чтобы добиться успеха, стороны Парижского соглашения должны: защищать
океан и ускорить борьбу с изменением климата, сосредоточиться на CO ₂ сокращений,
понять и защитить хранение углекислого газа на основе океанической экосистемы, а также
устойчивые стратегии адаптации к океану.

Хелварг, Д. (2019). Погружение в План действий по изменению климата океана. Оповещение дайвера онлайн.

У дайверов есть уникальный вид на разрушающийся океан
окружающей среды, вызванное изменением климата. Таким образом, Хелварг утверждает, что дайверы
должны объединиться для поддержки Плана действий по изменению климата океана. План действий будет
подчеркнуть необходимость реформирования Национальной системы страхования от наводнений США
Программа, крупные инвестиции в прибрежную инфраструктуру с упором на природную
барьеры и живые береговые линии, новые руководящие принципы для оффшорных возобновляемых источников энергии,
сеть морских охраняемых территорий (MPA), помощь в озеленении портов и
рыбацкие сообщества, увеличение инвестиций в аквакультуру и пересмотренный Национальный
Аварийное восстановление
Рамки.

НАВЕРХ

13. Ищете больше? (Дополнительные ресурсы)

Эта исследовательская страница представляет собой тщательно отобранный список ресурсов наиболее влиятельных публикаций об океане и климате. Для получения дополнительной информации по конкретным темам мы рекомендуем следующие журналы, базы данных и коллекции: 

• Мейер, А. и Спалдинг, М. (2021, март). Критический анализ воздействия удаления углекислого газа на океан путем прямого улавливания в воздухе и в океане — безопасное и устойчивое решение? (Часть официальной заявки в Национальные академии наук, инженерии и медицины для рассмотрения в открытом доступе для исследования CDR океана NASEM)
• Journal of Ocean and Climate
• Ocean and Coastal Management
• NOAA’s 1991 Oceans and Climate Bibliography
• History of the Discovery of Global Warming
• Сборник глобальных законов, связанных с изменением климата Нью-Йоркского университета

3 Back to 2 Top

3

Назад к исследованиям

Может ли изменение климата быть более экстремальным, чем мы думаем?

Фотоиллюстрации Брендана Паттенгейла | Карты La Tigre

Изображения вверху: Ледники ледяной шапки Ватнайокудль, Исландия

Брендан Паттенгейл — фотограф, который исследует, как цвет может передавать эмоции на изображении. В его фотоиллюстрациях в этой статье цвета исходных фотографий были скорректированы, но в остальном изображения не изменились.

Эта статья была опубликована в сети 3 февраля 2021 г.

Обновлено в 13:53 11 февраля 2021 г. по восточному времени.

Мы живем на дикой планете, шатком, извергающемся, залитом океаном шаре, который кренится вокруг гигантского термоядерного взрыва в пустоте. Большие камни со свистом проносятся над головой, а здесь, на поверхности Земли, целые континенты сталкиваются, разрываются, а иногда и выворачиваются наизнанку, убивая почти все. Наша планета переменчива. Например, когда невидимое притяжение небесных тел указывает Земле на новую Полярную звезду, смещение солнечного света может высушить Сахару или наполнить ее гиппопотамами. Более непосредственный интерес сегодня представляет изменение состава атмосферы Земли всего на 0,1 процента, означающее разницу между душными арктическими тропическими лесами и полумилью льда на вершине Бостона. Этот ничтожный клочок воздуха — углекислый газ.

Примерно со времен Гражданской войны в США ключевая роль CO ₂ в потеплении планеты хорошо известна. И не только на основе математических моделей: на планете было проведено множество экспериментов с различными уровнями содержания CO ₂ в атмосфере. В некоторые моменты истории Земли большое количество CO ₂ выбрасывалось из земной коры и выбрасывалось из морей, и планета нагревалась. В других случаях много CO ₂ было спрятано в скалах и в глубинах океана, и планета похолодела. Уровень моря, тем временем, пытался не отставать — поднимаясь и опускаясь на протяжении веков, с береговыми линиями, бегущими по континентальному шельфу, только для того, чтобы снова вернуться. В течение всего полмиллиарда лет фанерозойской эры животной жизни CO ₂ был основной движущей силой климата Земли. А иногда, когда планета выбрасывает в атмосферу поистине титанический выброс CO ₂ , все идет ужасно неправильно.

Сегодня концентрация CO ₂ в атмосфере составляет 410 частей на миллион, что является более высоким уровнем, чем когда-либо за более чем 3 миллиона лет. И люди выбрасывают в атмосферу больше CO ₂ с одной из самых высоких скоростей за всю историю. Когда торгаши говорят вам, что климат постоянно меняется, они правы, но это не очень хорошая новость, как они думают. «Климатическая система — злобный зверь, — любил говорить покойный колумбийский климатолог Уолли Брокер, — и мы тыкаем в нее палками».

Зверь только начал рычать. Вся зарегистрированная история человечества — всего несколько тысяч лет, всего лишь мгновение по геологическим меркам — разыгралась, возможно, в наиболее стабильном климатическом окне за последние 650 000 лет. Мы были защищены от жестокости климата нашей короткой цивилизационной памятью и нашей удивительной удачей. Но продолжающийся химический эксперимент человечества на нашей планете может подтолкнуть климат далеко за пределы этих тонких исторических параметров, в состояние, которого оно не видело десятки миллионов лет, в мир, для которого Homo sapiens не эволюционировал.

Когда в воздухе было столько углекислого газа, сколько сейчас, не говоря уже о том, сколько его может быть через 50 или 100 лет, мир был намного, намного теплее, а уровень моря на 70 футов выше, чем сейчас. Cегодня. Почему? Сегодня планета еще не находится в равновесии с искривленной атмосферой, которую совсем недавно создала индустриальная цивилизация. Если CO ₂ останется на нынешнем уровне, а тем более неуклонно будет расти, планете потребуются столетия и даже тысячелетия, чтобы полностью обрести новую опору. Переход будет тяжелым как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе, и когда он закончится, Земля будет сильно отличаться от той, что вскормила человечество. Это мрачный урок палеоклиматологии: планета, похоже, гораздо агрессивнее реагирует на небольшие провокации, чем предполагалось многими нашими моделями.

Чтобы по-настоящему оценить грядущие изменения на нашей планете, нам нужно изучить историю изменения климата. Итак, давайте совершим путешествие в далекое прошлое, путешествие, которое начнется в знакомом климате из письменной истории и закончится в лихорадочной оранжерее с высоким содержанием CO ₂ ранней эпохи млекопитающих, 50 миллионов лет назад. Это отрезвляющее путешествие, которое предупреждает о катастрофических сюрпризах, которые могут быть в запасе.

Первые два шага назад во времени не перенесут нас в более теплый мир, но они прольют свет на то, с какой злобной планетой мы имеем дело. Если мы хотя бы немного отступим от промежутка записанной истории — нашего крошечного кусочка геологического времени, — мы почти сразу же заметим, что вся летопись человеческой цивилизации находится на краю климатического обрыва. Ниже суровый ледниковый период. Как оказалось, мы живем на планете ледникового периода, отмеченного набуханием и разрушением массивных полярных ледяных щитов в ответ на крошечные изменения солнечного света и CO 9.0439 2 уровней. Наш нынешний более теплый период — это всего лишь одна вершина горного хребта, где каждая вершина — это межледниковая весна, как сегодня, а дно каждой долины — это глубокий мороз. Чтобы выйти из этого цикла, нужно приложить некоторые усилия, но с CO ₂ , как сейчас, мы не вернемся в ледниковый период в обозримом будущем. И чтобы достичь аналогов того потепления, которое мы, вероятно, увидим в ближайшие десятилетия и столетия, нам нужно будет полностью выйти за пределы последних 3 миллионов лет ледниковых периодов и совершить резкие скачки обратно на чужие Земли десятков миллионов лет назад. лет назад. Наше будущее может стать похожим на эти странные затерянные миры.

Прежде чем мы переместимся назад во времени, давайте ненадолго остановимся на истории цивилизации, а затем еще немного. Десять тысяч лет назад крупные млекопитающие только что исчезли от рук человека в Евразии и Америке. Степи, когда-то населенные мамонтами и верблюдами, и водно-болотные угодья, кишащие гигантскими бобрами, вдруг стали поразительно пустынными.

Береговые линии, которые цивилизация считает вечными, все еще были далеко за горизонтом сегодняшнего дня. Но моря поднимались. Обреченные остатки ледниковых щитов толщиной в милю, покрывавших треть территории Северной Америки, отступали в дальние уголки Канады, преследуемые там тундрой и тайгой. Примерно 13 квинтиллионов галлонов талой воды, которые эти ледяные щиты должны были истечь, за несколько тысячелетий подняли уровень моря на сотни футов, оставив коралловые рифы, которые были залиты солнечным светом под мелкими волнами, теперь утонули в глубине.

9 000 лет назад люди в Плодородном Полумесяце, Китае, Мексике и Андах самостоятельно развили сельское хозяйство и после 200 000 лет скитаний начали оставаться на месте. Начали расцветать оседлые поселения. Люди, от избытка калорий, стали делить свой труд, а ремесленники осваивали новые искусства. В самых древних городах Земли, таких как Иерихон, царила суета.

5000 лет назад солнечный свет северным летом угас, и дожди снова сместились на юг, к экватору. Зеленая Сахара начала умирать, как уже много раз до этого.

Легко забыть, что Земля — уютная, пасторальная, знакомая — тем не менее небесное тело, и астрономия по-прежнему имеет право голоса в земных делах. Каждые 20 000 лет или около того планета поворачивается вокруг своей оси, а 10 000 лет назад, при первых лучах цивилизации, верхняя половина Земли была направлена ​​к Солнцу на ближайшем участке своей орбиты — такое расположение сегодня характерно для Южного полушария. В результате тепло северного лета окрасило Сахару в зеленый цвет. Озера, в которых обитают бегемоты, крокодилы, черепахи и буйволы, пестрели Северной Африкой, Аравией и повсюду между ними. Озеро Чад, которое сегодня оказывается перегруженным и склоняющимся к забвению, было «Мега-Чадом», пресноводным морем площадью 115 000 квадратных миль, растянувшимся по всему континенту. Сегодня под Средиземным морем сотни слоев темной грязи чередуются с более белой грязью — штрих-код, который отмечает ритмичное переключение Сахары от пышной зелени к охватывающей весь континент пустыне.

В верхней части этого цикла были запечатлены последние вздохи ледникового периода, охватившего планету в течение предыдущих 100 000 лет. Земля все еще оттаивала, и во время последнего приближения приливов огромные равнины и леса, такие как Доггерленд — низменность, которая соединяла материковую Европу с Британскими островами, — были покинуты кочевниками и отданы бушующим морям. Огромные острова, такие как Джорджес-Бэнк в 75 милях от Массачусетса, где когда-то обитали мастодонты и гигантские наземные ленивцы, увидели, что их зверинец настигнут. Гребешковые драггеры до сих пор вытягивают свои бивни и зубы далеко от берега.

5 000 лет назад, когда человечество оправилось от тысячелетий безграмотности, лед перестал таять, и океаны, бушующие 15 000 лет, наконец-то обосновались на современных береговых линиях. Солнечного света северным летом стало меньше, и дожди снова сместились на юг, к экватору. Зеленая Сахара начала умирать, как уже много раз до этого. Охотники-рыболовы-собиратели, которые на протяжении тысячелетий усеивали зеленые внутренние районы Северной Африки рыболовными крючками и наконечниками для гарпунов, покинули ныне засушливые пустоши и собрались вдоль Нила. Началась эпоха фараонов.

По геологическим меркам климат был на удивление стабильным с тех пор, вплоть до внезапного потепления последних нескольких десятилетий. Это тревожит, потому что история говорит нам, что даже локальные, тривиальные климатические злоключения в этот мирный период могут привести к краху общества. Фактически, 3200 лет назад целая сеть цивилизаций — настоящая глобализированная экономика — распалась, когда случился небольшой климатический хаос.

«Голод в [нашем] доме; мы все умрем с голоду. Если вы не приедете сюда быстро, мы сами умрем с голоду. Ты не увидишь ни одной живой души из своей земли». Это письмо было разослано сотрудниками коммерческой фирмы в Сирии с аванпостами, разбросанными по всему региону по мере того, как пали города от Леванта до Евфрата. В Средиземноморье и Месопотамии династии, правившие веками, рушились. Стены погребального храма Рамзеса III — последнего великого фараона периода Нового Царства в Египте — говорят о волнах массовой миграции по суше и по морю и войне с таинственными захватчиками издалека. В течение десятилетий весь мир бронзового века рухнул.

Историки выдвинули множество виновников аварии, включая землетрясения и восстания. Но, как и наш собственный шатающийся мир, напряженный из-за ухудшения торговых отношений, с капризным населением, возглавляемым непостоянными, недобросовестными лидерами и теперь пораженный чумой, Восточное Средиземноморье и Эгейское море были плохо подготовлены к ухудшению климата. Хотя нужно сопротивляться экологическому детерминизму, тем не менее это говорит о том, что, когда регион слегка похолодал и около 1200 г. до н.э. разразилась многовековая засуха, эта сеть древних цивилизаций распалась. Был разрушен даже Мегиддо, библейское место Армагеддона.

Ледниковая лагуна Йокульсарлон в Исландии

Та же самая история рассказывается в других местах, снова и снова, в течение чрезвычайно мягкого периода времени, который составляет историю. Имперское могущество Римской империи было подтверждено веками теплой погоды, но в ее конце снова наступил засушливый холод, возможно, вызванный далекими барометрическими системами над Исландией и Азорскими островами. В 536 году нашей эры, известном как худший год для жизни, взорвался один из исландских вулканов, и тьма опустилась на Северное полушарие, принеся летний снег в Китай и голод в Ирландию. Несколько столетий спустя в Центральной Америке, когда надежная полоса тропических дождей, окружавшая Землю, покинула низменности майя и направилась на юг, мегалитическая цивилизация над ней увяла. В Северной Америке мегазасуха около 800 лет назад заставила предков пуэбло покинуть деревни на скалах, такие как Меса-Верде, поскольку Небраска была охвачена гигантскими песчаными дюнами, а Калифорния сожжена. В 15 веке 30-летняя засуха, сопровождавшаяся столь же бесполезными наводнениями, привела к упадку кхмеров в Ангкоре. «Гидравлическая империя» питалась и поддерживалась сложной ирригационной системой каналов и резервуаров. Но когда эти каналы десятилетиями пересыхали, а затем забивались дождями, захватчики легко свергли империю в 1431 году, и кхмеры уступили свои храмы джунглям.

Играя в классики через эти человеческие бедствия до наших дней, мы проходим, пожалуй, самое знакомое историческое климатическое событие из всех: Малый ледниковый период. Продлившийся примерно с 1500 по 1850 год холод сделал ледяные катки на голландских каналах и вздул швейцарские горные ледники. На замерзшей Темзе возникали палаточные городки, а Джордж Вашингтон пережил зиму холода и лишений в Вэлли-Фордж в 1777 году (которая даже не была особенно суровой для того времени). Малый ледниковый период мог быть региональным событием, возможно, результатом исключительной активности вулканизма, приглушающего солнечный свет. В 1816 году, в его annus horribilis, так называемый год без лета, когда в августе в Новую Англию выпал снег, глобальная температура упала примерно на полградуса Цельсия. Хотя историки постоянно используют его для понимания будущих изменений климата, он даже отдаленно не приближается к тому же масштабу разрушения, что может произойти в нашем будущем.

Когда Европа вышла из холода, уголь из джунглей, которым 300 миллионов лет, загружали в английские печи. Хотя сейчас Земля находилась в той же конфигурации, которая в предыдущие несколько миллионов лет предполагала возврат к глубоким, немыслимым ледниковым периодам, по какой-то причине следующий ледниковый период так и не наступил. Вместо этого планета приступила к почти беспрецедентному глобальному химическому эксперименту. В середине 20 века климат стал вести себя очень странно.

Итак, это климат письменной истории, кажущийся полным событий отрезок, который на самом деле был случайным шумом и изменчивостью климата, по существу, мирного. В самом деле, если бы вы оказались в промышленной цивилизации где-нибудь еще во вселенной, вы почти наверняка заметили бы такие же странные и невероятно приятные тысячелетия позади себя. Такого рода климатическая стабильность представляется необходимым условием существования организованного общества. Другими словами, это настолько хорошо, насколько это возможно.

Когда мы прыгаем на 20 000 лет назад, во вчерашний день, геологически, мир перестает быть узнаваемым. В то время как вся зарегистрированная история разыгрывалась в климате, колеблющемся в диапазоне 1 градуса Цельсия, мы теперь видим, к чему может привести разница в 5–6 градусов — масштаб изменений, подобный тому, который люди могут произвести только в следующем столетии. или около того, хотя в этом случае мир на 5-6 градусов холоднее, а не теплее.

Льда Антарктики теперь покоится на Северной Америке. Подобные листы закрывают северную Европу, и в результате уровень моря сейчас на 400 футов ниже. Средний Запад Соединенных Штатов покрыт насаждениями низкорослых елей, которые сегодня выглядели бы как дома в северном Квебеке. Скалистые горы изрезаны не пестрыми горными долинами, а полноводными реками изо льда и камня. Калифорния — страна ужасных волков. Там, где тихоокеанский северо-запад граничит с американской Антарктидой, это суровое и безлесное место. Невада и Юта наполняются холодными дождями.

Во время Второй мировой войны в Топазе, заброшенном лагере для интернированных американцев японского происхождения в штате Юта, заключенные прочесывали равнины пустыни Севьер в поисках невероятных морских ракушек, изготовляя удивительные маленькие брошки из крошечных раковин мидий и улиток, чтобы скоротать свое изгнание. Раковинам пустыни примерно 20 000 лет, они были найдены в исчезнувших глубинах гигантского озера Бонневиль эпохи плейстоцена, образовавшегося в результате струйного течения, отклонившегося на юг из-за ледяного щита. Когда-то это было озеро Верхнее в штате Ютахан, местами глубина которого превышала 1000 футов. К нему присоединялись бесконечные другие зеленые озера, разбросанные по сегодняшнему унылому бассейну и хребту.

В других местах из-за отступления морей большая часть Индонезии превратилась в полуостров материковой Азии. Огромные саванны и болота связывали Австралию и Новую Гвинею, и, конечно же, Россия разделяла тундровое рукопожатие с Аляской. В Испании были северные олени, а в Марокко — ледники. И везде лесс, лесс и еще раз лесс. Это был век пыли.

Лед — это течет камень. Отправьте его массивными стерилизующими плитами через континенты, и он будет копать горные склоны, измельчать коренные породы и стирать все на своем пути. В разгар последнего ледникового периода по осыпающимся краям материковых ледяных щитов в тундру высыпались каменистые, пыльные остатки всех этих разрушений. Сухие ветры разносили этот ил по всему миру огромными пыльными бурями, накапливая его в лёссовых морях, погребших центральную часть США, Китай и Восточную Европу под безликими наносами. В Австрии, недалеко от того места, где находилась пышная статуэтка Венеры Виллендорфской, вырезанной около 30 000 лет назад, находятся остатки кемпинга того же возраста — палатки, очаги, сожженные мусорные ямы, клады украшений из слоновой кости — все брошено в лицо этих жестоких, удушающих хабубов. Ледяные керны как из Антарктиды, так и из Гренландии зафиксировали местную среду, которая была в 10 раз более запыленной, чем сегодня. Вся эта пыль насыщала моря железом, жизненно важным питательным веществом для поглощающего углерод планктона, который цвел вокруг Антарктиды и вытягивал гигатонны углекислого газа.0439 2 из воздуха и глубоко в океан, замораживая планету еще больше.

Этот иссохший плейстоценовый мир из космоса казался бы более унылым, поскольку в нем было на четверть меньше растительности. CO ₂ в атмосфере зарегистрирован лишь ничтожные 180 частей на миллион, меньше половины того, что есть сегодня. На самом деле, CO ₂ был настолько низким, что он, возможно, не смог бы падать дальше. Фотосинтез начинает останавливаться на таком пустяковом уровне, эффект отрицательной обратной связи, который мог оставить больше CO ₂ — не используется растениями — в воздухе наверху, действует как тормоз глубокой заморозки.

Это был странный мир ледникового периода, который, с геологической точки зрения, все еще удивительно молод. На самом деле это произошло так недавно, что сегодня большая часть Канады и Скандинавии все еще восстанавливается после исчезнувших ледяных щитов, которые отягощали эти земли.

Наводнение несло 30-футовые валуны библейскими волнами через то, что внезапно стало самым диким порогом в мире.

В 2021 году мы оказываемся в необычной ситуации: мы живем в мире с огромными ледяными щитами, один из которых покрывает один из семи континентов и имеет глубину более мили. На протяжении большей части прошлого планеты на ней практически не было льда. Периоды экстремальных холодов — как ультрадревние фантасмагорические кошмары Земли-снежка, когда океаны могли быть задушены ледяными щитами вплоть до тропиков — являются исключениями. Тут и там было еще несколько неожиданных вспышек мороза, но они просто подчеркивали благоухающие отрезки палеонтологической летописи. На протяжении почти всей истории Земли планета была гораздо более теплым местом, чем сегодня, с гораздо более высоким содержанием CO ₂ уровней. Это не тема для обсуждения, отрицающая климат; это физический факт, и признание его не избавляет от потенциальной катастрофы будущего потепления. В конце концов, мы, люди, как и все живое сегодня, эволюционировали, чтобы жить в знакомом нам мире с низким содержанием CO ₂ — процесс, который занял много времени.

Как долго, точно? Пятьдесят миллионов лет назад, когда наши крошечные предки-млекопитающие все еще боролись с тепличным климатом джунглей с высоким содержанием CO ₂ , унаследованным ими от динозавров, Индия подходила к концу долгого пути. Давно отчужденный от Африки и ушедшего в прошлое суперконтинента Гондвана, этот субконтинент мчался на северо-восток через прото-Индийский океан и медленно врезался в Азию. Столкновение не только успокоило CO ₂ — извергающиеся вулканы вдоль азиатских зон субдукции; оно также подтолкнуло к звездам Гималаи и Тибетское плато, которые постоянно подвергались выветриванию и эрозии.

Как оказалось, выветривание горных пород, то есть их разрушение дождевой водой, богатой CO ₂ , является одним из самых эффективных долгосрочных механизмов удаления углекислого газа из атмосферы, который современные геоинженеры отчаянно пытаются пытаясь воспроизвести в лаборатории, по понятным причинам.

Вдобавок к этой колоссальной гималайской впадине CO ₂ , более поздние изгибы тектонического беспорядка, которые подняли Индонезию и ее соседей из моря за последние 20 миллионов лет или около того, также эксгумировали обширные участки океанской коры, способной выветриваться, подвергая все это воздействию иссушающее нападение тропических ливней. Сегодня на эту корродирующую породу приходится примерно 10 процентов поглотителей углерода на планете. Таким образом, на протяжении десятков миллионов лет величественный марш тектоники плит — баланс вулканического CO ₂ и выветривание горных пород — кажется, привели к долгосрочному изменению климата, в нашем случае к более холодному миру с низким содержанием CO ₂ . Как мы увидим, люди теперь угрожают отменить всю эту эпическую эволюцию климата геологического масштаба кайнозойской эры — и всего за несколько десятилетий.

Когда земной слой CO ₂ наконец стал достаточно тонким, регулярных колебаний планеты наконец стало достаточно, чтобы вызвать глубокие оледенения. Начались ледниковые периоды. Но климат в этот период не был стабильным. Лед наступал и отступал, и хотя погружение в дикие эпизоды эпохи плейстоцена могло быть неторопливым — глубины планетарной зимы наступали через десятки тысяч лет — прыжок из холода, как правило, был внезапным и резким. Вот где вступают в действие петли положительной обратной связи: когда закончился последний ледниковый период, он закончился быстро.

Ледниковый лед возле вулкана Торфайокудль в Исландии

Коралловые рифы, отмечающие уровень моря в древности, но сегодня лежащие глубоко у берегов Таити и Индонезии, свидетельствуют о том, что около 14 500 лет назад уровень моря внезапно подскочил примерно на 50 футов всего за несколько секунд. столетий, когда талая вода позднего великого североамериканского ледяного щита бушевала вниз по Миссисипи. Когда озеро талой ледниковой воды глубиной 300 футов, охватывающее не менее 80 000 квадратных миль центральной Канады, катастрофически слилось в океан, это остановило водоворот Северной Атлантики и остановило поток тепла, переносимый морем на север. В результате тундра продвинулась вперед, чтобы вернуть себе большую часть Европы на 1000 лет. Но когда циркуляция океана возобновилась, и плотная соленая морская вода снова начала опускаться, система перезагрузилась, и течения снова понесли тепло экватора к Арктике. Температура в Гренландии внезапно подскочила на 10 градусов по Цельсию примерно за десятилетие, распространились пожары, а реваншистские леса навсегда вернули Европу.

В Айдахо ледяные дамбы, которые сдерживали гигантские озера талой ледниковой воды, примерно в шесть раз превышающие объем озера Эри, рухнули, когда мир потеплел, и каждая из них выпустила в 10 раз больше воды, чем все реки на Земле, в восточный Вашингтон. Наводнения несли 30-футовые валуны библейскими волнами через то, что внезапно стало самым диким порогом в мире. Они оставили после себя лабиринт изрытых скальной породой каньонов, который до сих пор покрывает весь юго-восточный угол штата, как шрам. Когда климат Земли меняется, вот как это может выглядеть на земле.

Когда ледяные щиты Северного полушария, наконец, потеряли свою хватку, более темная земля вокруг краев таяния впервые за 100 000 лет стала подвергаться воздействию солнца, что ускорило отступление льда. Вечная мерзлота таяла, и из оттаивающих болот пузырился метан. Более холодные, более растворимые в CO ₂ океаны нагревались и выделяли углерод, украденный в ледниковый период, нагревая Землю еще больше. Избавившись от своего ледникового бремени, проснулись вулканы в Исландии, Европе и Калифорнии, добавив еще больше CO ₂ в атмосферу.

Вскоре Сахара снова зазеленеет, родится Иерихон, и люди начнут что-то записывать. Они сделали бы это, предполагая, что мир, который они видели, был таким, каким он был всегда. «Мы только вчера родились и ничего не знаем», — писал один из них. «И дни наши на земле всего лишь тень».

Снова совершая прыжок назад во времени, мы оказываемся перед последним плейстоценовым оледенением. Мы ушли очень далеко назад, на 129 000 лет, хотя в некотором смысле мы всего лишь вернулись в свой собственный мир. Это был самый последний межледниковый период, последний из многих перерывов между ледниковыми периодами, и в последний раз планета была примерно такой же теплой, как сегодня. И снова уровень моря поднялся на сотни футов, но что-то пошло не так.

Поскольку колебание Земли и орбита сговорились растопить больше льда, чем полюса сбросили за сегодняшний день, планета поглотила больше солнечного света. В результате глобальные температуры были немногим более чем на 1 градус выше, чем сегодняшние лидеры антропоцена, а может быть, даже такие же. Но уровень моря был на 20-30 футов выше, чем сейчас. (Полная треть Флориды ушла под воду.) Это «отрезвляет», как выразилась одна газета.

Серные источники Даллол во впадине Данакиль, Эфиопия, одно из самых жарких мест на Земле

Разработчики моделей пытались, но по большей части не смогли понять, как такой теплый мир, как сегодняшний, может создавать волны такого странного высокого уровня. Предварительные, хотя и кошмарные, объяснения, такие как безудержный, катастрофический обвал чудовищных ледяных утесов высотой более 300 футов в Антарктиде, который может быть приведен в движение или не приведен в движение в наше время, яростно обсуждают в конференц-залах и на факультетах наук о Земле.

Очень скоро мы, возможно, достаточно нагреем планету, чтобы вызвать такое же резкое повышение уровня моря, даже если на это уйдут столетия. Именно это имел в виду ученый компании Exxon Джеймс Блэк в 1977, когда он предупредил начальство о грядущем «супермежледниковье», которое будет вызвано — с точки зрения простой физики атмосферы — сжиганием ископаемого топлива. Но наша траектория как цивилизации выходит далеко за пределы тепла последнего межледниковья или любого другого межледникового периода плейстоцена, если уж на то пошло. Так что пора продолжать движение. Мы должны совершить наш первый по-настоящему героический прыжок в геологическое время, на миллионы лет в прошлое.

Сейчас мы более чем на 3 миллиона лет в прошлом, а содержание углекислого газа в атмосфере составляет 400 частей на миллион, уровень, которого планета не увидит до сентября 2016 года. Этот мир на 3-4 градуса по Цельсию теплее, чем наши, а уровень моря на 80 футов выше. Низкорослые буковые деревья и болота выстилают предгорья Трансантарктических гор недалеко от Южного полюса — последние представители почтенной череды некогда величественных лесов, существовавших задолго до эпохи динозавров.

То, что мы упустили из виду в нашем путешествии обратно в это древнее настоящее: вся эволюционная история Homo sapiens , три Йеллоустонских суперизвержения, тысячи мегапотопов, последний из гигантских ужасных птиц, массовое вымирание китов , а также ледниковое создание и разрушение бесчисленных островов и морен. По мере того, как мы продвигаемся назад во времени к плиоцену, оледенения становятся короче, а сами ледяные щиты становятся тоньше и темпераментнее. Около 2,6 миллионов лет назад они практически исчезли в Северной Америке, так как CO ₂ уровней продолжают свой медленный подъем.

Когда мы прибудем в середину плиоцена, чуть более 3 миллионов лет назад, уровни CO ₂ будут достаточно высокими, чтобы мы полностью избежали цикла ледниковых периодов и теплых межледниковий. Люси Австралопитек бродит по густым лесам Восточной Африки. Сейчас мы находимся за пределами эволюционной оболочки нашего современного мира, созданного темпераментными северными ледяными щитами и глубокими морозами плейстоцена. Но что касается атмосферного углекислого газа, 3 миллиона лет — это то, как далеко мы должны вернуться, чтобы получить аналог на 2021 год9.0019

Несмотря на сходство нашего мира с миром плиоцена, различия заметны. В канадской Арктике, где сегодня тундра простирается до самого горизонта, вечнозеленые леса подходят прямо к краю свободного ото льда Северного Ледовитого океана. Хотя в мире в целом теплее всего на несколько градусов, Арктика, как всегда, получает основной удар от дополнительного тепла. Это называется «полярным усилением», и именно поэтому карты современного потепления увенчаны тревожным темно-бордовым туманом. Модели изо всех сил пытаются воспроизвести экстремальный уровень потепления в плиоценовой Арктике. В длинных сумерках северной Канады на целых 10–15 градусов по Цельсию теплее, а сосновые и березовые леса этих арктических берегов заполнены гигантскими лесными верблюдами. Время от времени этот бореальный мир вспыхивает лесными пожарами, и этому явлению вторят пожары, которые сегодня охватывают все дальше на север. В других местах ледяной щит Западной Антарктиды, возможно, полностью исчез, а ледяной щит Гренландии, если он вообще существует, сморщен и выглядит жалко.

Обычный прогноз для нашего собственного потепления состоит в том, что в то время как влажные места будут становиться более влажными, сухие места станут еще суше. Но плиоцен, кажется, бросает вызов этой пиле по причинам, которые еще полностью не изучены. Это странно влажный мир, особенно субтропики, где — в Сахаре, глубинке, Атакаме, на юго-западе Америки и в Намибии — озера, саванны и леса заменяют пустыни. Эта древняя влажность может быть связана с неадекватностью того, как мы моделируем облака, которые не обязаны вести себя в физической реальности так, как они ведут себя в упрощенных строках компьютерного кода. Ураганы почти наверняка более последовательно наказывали 3 миллиона лет назад, как и наши бури будущего. А более вялая циркуляция атмосферы могла усыпить пассаты, превратив Эль-Ниньо в «Эль-Падре». Возможно, именно это принесло в Мохаве в то время дожди и озера.

Национальный лес Анхелес, Калифорния

Наши современные береговые линии были бы настолько глубоко под водой, что вам пришлось бы приложить огромные усилия, чтобы избежать поворотов, если бы вы попытались нырнуть к ним с аквалангом. Сегодня, путешествуя на восток через Вирджинию, или Северную, или Южную Каролину, или Джорджию, на полпути вы пройдете пологий 100-футовый обрыв. Это Оранжбургский уступ, обрыв длиной в сотни миль, разделяющий широкую плоскую прибрежную равнину юго-востока Америки. Он состоит из размытых и сглаженных слухов о некогда величественных морских скалах. Здесь волны плиоценового открытого моря размывают середину Каролины — Биг-Сур восточного побережья. Эта древняя береговая линия видна из космоса по изменению цвета почвы, которая разделяет штаты, а также видна при более внимательном рассмотрении: к востоку от этого странного обрыва гигантские зубы акулы-мегалодона и кости китов усеивают Каролину-Лоу. Страна. Хотя и искаженные веками тайными работами мантии далеко внизу, эти тонкие берега 90 миль вглубь суши, тем не менее, отмечают самую высокую береговую линию плиоцена, когда уровень моря был на десятки футов выше, чем сегодня. Но даже в этот теплый период плиоцена уровень моря подскакивал и падал на целых 60 футов каждые 20 000 лет в соответствии с ритмом колебаний Земли в космосе. Это связано с тем, что при этом режиме с более высоким содержанием CO ₂ неустойчивый ледяной щит в Антарктиде приобрел изменчивый темперамент, который 1 миллион лет спустя станет характерным для ледяного щита Северной Америки, играя с древней береговой линией, как если бы она была марионетка.

Итак, это плиоцен, мир далекого настоящего. В то время как сегодняшние прогнозы будущего потепления, как правило, заканчиваются в 2100 году, плиоцен показывает, какие долгосрочные изменения могут быть неизбежно вызваны атмосферой, которую мы уже создали. По мере того как огромные ледяные щиты тают, вечная мерзлота пробуждается, а более темные лесные массивы вторгаются в мировую тундру, положительные обратные связи могут в конечном итоге перевести нашу планету в совершенно другое состояние, которое может напоминать этот ушедший мир. Тем не менее, человеческая цивилизация вряд ли удержит атмосферный CO ₂ на уровне плиоцена, поэтому необходимо найти более древние и крайние аналоги.

Теперь мы углубились в прошлое, и планета кажется поистине экзотической. Амазонка бежит назад и собирается в большие лужи у подножия Анд. Морской путь тянется от Западной Европы до Казахстана и впадает в Индийский океан. Центральная долина Калифорнии — это открытый океан.

То, что сегодня представляет собой северо-запад США, особенно неузнаваемо. Сегодня просторные каньоны реки Колумбия на границе Орегона и Вашингтона кишат крошечными кайтбордерами, проносящимися через базальтовые ущелья. Но 16 миллионов лет назад это было черное, непригодное для дыхания место, омываемое реками раскаленной породы. Базальты реки Колумбия — старые потоки лавы, которые распространяются по Вашингтону, Орегону и Айдахо, в некоторых местах толщиной более двух миль — были созданием класса чрезвычайно редких и изменяющих мир вулканических извержений, известных как большие магматические провинции, или LIP. .

Некоторые LIP в истории Земли охватывают миллионы квадратных миль, извергаются в течение миллионов лет, выбрасывают в воздух десятки тысяч гигатонн CO ₂ и несут ответственность за большинство самых страшных массовых вымираний в истории планеты. . Они оправдывают свое название — они большие. Но эти извержения в середине миоцена были все же довольно небольшими по сравнению с LIP, и поэтому планета избежала массовой гибели. Тем не менее, извергающиеся вулканы подняли содержание CO ₂ в атмосфере примерно до 500 частей на миллион, уровень, который сегодня представляет собой что-то близкое к самому амбициозному и оптимистичному сценарию, возможному для ограничения наших будущих выбросов углерода.

В миоцене этот вулканический CO ₂ нагрел мир как минимум до 4 градусов по Цельсию и, возможно, на 8 градусов выше современной температуры. В результате в Сибири появились черепахи и попугаи. Канадский остров Девон в высоких широтах Арктики сегодня представляет собой безлюдную пустошь, самый большой необитаемый остров в мире, который НАСА использовало для имитации жизни на Марсе. В миоцене его флора напоминала флору Нижнего Мичигана.

Широкие луга, характерные для нашего более прохладного, сухого, с низким содержанием CO ₂ мир еще не успел захватить планету, а потому леса были повсюду — и в центре Австралии, и в Средней Азии, и в Патагонии. Вся эта растительность была одной из причин, по которой было так тепло. Леса и кустарники делали эту планету темнее, чем наш собственный мир, который во многих местах все еще окрашен в бледные тона из-за голой земли и льда, и позволяли ей поглощать больше тепла. Это изменение цвета планеты — лишь одна из многих долгосрочных петель обратной связи, ожидающих нас после таяния льда. Спустя долгое время после нашего первоначального импульса CO ₂ , они сделают наш будущий мир еще теплее и чужероднее.

Что касается фауны, то сейчас мы настолько далеки во времени от нашего собственного мира, что большинство существ, населявших эту покрытую листвой планету, варьируются от совершенно незнакомых до сверхъестественных. Были большие кошки, которые не были кошками, и «адские свиньи» размером с носорога, которые не были свиньями. Были ленивцы, которые жили в океане, и моржи, которые не были связаны с современными моржами. Крупнейшие на Земле плотоядные наземные млекопитающие, африканские джаггернауты, такие как Megistotherium и Simbakubwa, не имеющие близкого родства ни с одним из ныне живущих млекопитающих, разорвали ранних слонов на части своими лезвиями.

А с CO ₂ при 500 частей на миллион уровень моря был примерно на 150 футов выше, чем сегодня. При приближении к Антарктиде в среднем миоцене по морю вода была бы теплее, чем сегодня, и практически не была бы покрыта льдом. Чтобы добраться до ледяного щита, вам придется пройти далеко мимо озер и хвойных лесов, окаймляющих побережье. Пробираясь мимо деревьев и, наконец, через бескрайнюю тундру, вы, наконец, подошли бы к краю гораздо меньшего ледяного щита, лучшие дни которого были еще впереди. Аксиома об этом наземном антарктическом ледяном щите в палеоклиматологии заключается в том, что он невероятно упрям. То есть, как только у вас появляется ледяной щит в сердце Антарктиды, срабатывает обратная связь, и от него чрезвычайно трудно избавиться. За исключением настоящего климатического безумия, наземный антарктический ледяной щит, по сути, никуда не денется.

Облака в Долине Смерти, Калифорния

Но в среднем миоцене этот молодой антарктический ледяной щит, казалось, имел характер. Возможно, это было «удивительно динамично», как весело выразилась одна газета. По мере того, как CO ₂ увеличился с чуть ниже сегодняшнего уровня до примерно 500 частей на миллион, миоценовая Антарктида потеряла то, что сегодня составляет от 30 до 80 процентов современного ледяного щита. В миоцене Антарктида, казалось, прекрасно приспособлена к небольшим изменениям содержания CO 90 439 2 90 440 в атмосфере, способами, которые мы не до конца понимаем и которые не учитываем в наших моделях будущего. Нас, несомненно, будут ждать сюрпризы в нашем высокоуглеродном ₂ будущего, точно так же, как существовали для жизни, существовавшей в миоцене. На самом деле антарктический ледяной щит сегодня может быть более уязвим для быстрого отступления и распада, чем когда-либо за всю его 34-миллионную историю.

В течение 16 миллионов лет, прошедших после этой жары середины миоцена, вулканическая горячая точка, ответственная за базальты реки Колумбия, блуждала под Йеллоустоуном. Сегодня он питает гораздо более укрощенный вид вулкана. Он мог бы покрыть несколько штатов несколькими дюймами пепла и нарушить мировое сельское хозяйство на годы, но он не мог бы отправить планету в новый климат на сотни тысяч лет или убить большую часть жизни на поверхности. К сожалению, сегодня на Земле действует такой супервулкан: индустриальная цивилизация. С СО ₂ , вероятно, превысит 500 ppm из-за будущих выбросов, даже пропитанный потом мир среднего миоцена, населенный сибирскими попугаями, может не рассказать нам всего, что нам нужно знать о нашем будущем климате. Пришло время вернуться к глобальному парниковому климату, который входит в число самых теплых климатических режимов, которые когда-либо переживала сложная жизнь. В нашем последнем прыжке назад CO ₂ , наконец, достигает уровней, которые люди могут воспроизвести в ближайшие 100 лет или около того. Далее следует что-то вроде наихудшего сценария будущих выбросов углерода. Но эти прогнозы наихудшего случая до сих пор продолжали оставаться упрямо точными в 21 веке, и они остаются возможным путем для нашего будущего.

Сейчас мы собираемся совершить самый большой прыжок в геологическое прошлое. Мы преодолеваем более 40 миллионов лет истории, миновали извержения вулканов, в тысячи раз превышающие извержение вулкана Сент-Хеленс, миновали удары астероида, образовавшие гигантский кратер на том месте, где сегодня находится Чесапикский залив. Гималаи падают; Индия отцепляется от Азии; и чем дальше мы заходим, тем выше поднимается уровень CO ₂ и тем теплее становится Земля. Ледяной щит Антарктики в предсмертной агонии полностью исчезает, а полярный континент вместо этого уступает место обезьянам-головоломкам и сумчатым. Наконец, в конце нашего пути, мы прибыли в оранжерейный мир ранней эры млекопитающих.

Сегодня последняя суша, на которую ступишь в Канаде перед тем, как отправиться через забитые льдом моря к Северному полюсу, — это остров Элсмир на вершине мира. Но когда-то здесь был тропический лес. Мы знаем это, потому что пни деревьев все еще выветриваются из бесплодных склонов холмов, и им более 50 миллионов лет. Это все, что осталось от древних полярных джунглей, которые сейчас хлещут равнодушные арктические ветры. Но когда-то этот остров был болотистым собором из секвойи, своды которого были заполнены летающими лемурами, гигантскими саламандрами и гиппоподобными тварями, которые пронзали воду. На этой полярной широте одним поздним осенним вечером раннего эоцена солнце безуспешно пыталось подняться над горизонтом. Розовые сумерки тянулись глубоко в джунгли, но вскоре солнце полностью зайдет здесь более чем на четыре месяца. В этой нескончаемой арктической тьме тишину нарушали осиротевшие крики крошечных ранних приматов, которые бесстрашно прыгали через замерших аллигаторов, которые снова начинали двигаться, когда солнце возвращалось из-за горизонта. В эту нескончаемую ночь тапиры охотились за грибами и жевали опавшие листья, оставшиеся от солнечных дней прошлого и которые в далеком будущем станут углем.

Люди теперь угрожают отменить всю эволюцию климата кайнозойской эры — и всего за несколько десятилетий.

У нас нет современного аналога болотистого тропического леса, кишащего рептилиями, который, тем не менее, переносит месяцы арктических сумерек и полярной ночи. Но на каждый градус Цельсия, который нагревает планета, в атмосфере содержится примерно на 6 процентов больше водяного пара, а учитывая, что глобальные температуры в начале эпохи млекопитающих были примерно на 13 градусов выше, чем сегодня, трудно представить, насколько неудобной была бы эта планета. для существ ледникового периода, таких как мы. На самом деле большая часть планеты станет для нас закрытой, слишком жаркой и влажной для человеческой физиологии.

Мало того, что это был знойный век, он также был одним из самых глубоких и внезапных событий глобального потепления, вызванных CO ₂ , в геологической истории — вдобавок к этому уже лихорадочному исходному уровню. Глубоко под Северной Атлантикой эпоха эоцена началась 56 миллионов лет назад, когда массивные пласты магмы распространились вбок через земную кору, воспламенив обширные рассеянные залежи ископаемого топлива на дне океана. Это возгорание подземного мира выбросило в моря и атмосферу примерно углеродный эквивалент всех известных в настоящее время запасов ископаемого топлива менее чем за 20 000 лет, согрев планету еще на 5–9градусов Цельсия. Существует множество свидетельств сильных штормов и меганаводнений во время этого древнего спазма изменения климата — эпизодических волн проливных дождей, не похожих ни на что на Земле сегодня. В некоторых местах такие бури были бы обычным явлением, разделенным беспощадной засухой и длительной жестокой безоблачной жарой. Моря у экватора могли быть почти такими же горячими, как джакузи, — слишком горячими для самой сложной жизни. Что же касается остальной части планеты, то весь этот избыток CO ₂ закислил океаны, и коралловые рифы мира разрушились. Химии океана потребовалось 200 000 лет, чтобы восстановиться.

Однако самое неприятное в раннем возрасте млекопитающих — это не просто сильная жара. Это свидетельство растений. В условиях более высокого содержания CO ₂ растения уменьшают количество пор на своих листьях, а ископаемые листья из джунглей раннего эоцена имеют значительно меньше пор, чем сегодня. По некоторым оценкам, CO ₂ 50 миллионов лет назад составляло около 600 частей на миллион. Другие косвенные данные указывают на более высокое содержание CO ₂ , немногим более 1000 частей на миллион, но даже это количество уже давно мешает нашим компьютерным моделям изменения климата. Фактически, в течение многих лет модели говорили нам, что для воспроизведения этого лихорадочного мира нам нужно увеличить выбросы CO 9.0439 2 до более чем 4000 частей на миллион.

Эта древняя планета гораздо более экстремальна, чем что-либо, предсказываемое на конец века Организацией Объединенных Наций или кем-либо еще. В конце концов, в мире, где обитали тропические леса острова Элсмир, было на 13 градусов по Цельсию теплее, чем в нашем, в то время как нынешняя глобальная цель, закрепленная в Парижском соглашении, состоит в том, чтобы ограничить потепление менее чем на 2 или даже на 1,5 градуса. Часть того, что объясняет это вопиющее несоответствие, заключается в том, что большинство климатических прогнозов заканчиваются в конце века. Обратные связи, которые могут привести вас к теплу уровня эоцена или миоцена, проявляются в гораздо более длительных временных масштабах, чем столетие. Но другой, гораздо более пугающий вывод, о котором история Земли очень прямо говорит нам, заключается в том, что мы упускаем что-то важное в моделях, которые мы используем для предсказания будущего.

Вулканы горы Руапеху и гора Нгаурухо в Новой Зеландии

Некоторые модели начинают догонять. В 2019 году исследователи из Калифорнийского технологического института смоделировали одну из самых требовательных к вычислительным ресурсам климатических моделей, смоделировав глобальные температуры, которые внезапно подскочат на 12 градусов по Цельсию к следующему столетию, если атмосферный CO ₂ достигнет 1200 частей на миллион — очень плохой результат. , но не невозможный путь выбросов. А позже в том же году ученые из Мичиганского и Аризонского университетов аналогичным образом смогли воспроизвести тепло эоцена, используя более сложную модель поведения воды в самых мелких масштабах.

Палеоклиматолог Джессика Тирни считает, что ключом могут быть облака. Сегодня туман Сан-Франциско надежно стелется, наматывая башни моста высоко над морским слоем, как свечи на день рождения. Эти облака являются опорой западных побережий по всему миру, отражая солнечный свет обратно в космос из прибрежной Калифорнии, Перу и Намибии. Но в условиях более высокого содержания CO ₂ и более высоких температурах капли воды в зарождающихся облаках могут увеличиваться и падать быстрее. В эоцене это могло привести к тому, что эти облака распались и исчезли, что привело к тому, что больше солнечной энергии достигло океанов и согрело их. Возможно, поэтому эоцен был таким невероятно жарким.

Эта сауна наших ранних предков млекопитающих представляет собой что-то близкое к наихудшему сценарию будущего потепления (хотя некоторые исследования утверждают, что люди при действительно нигилистических сценариях выбросов могут сделать планету еще теплее). Хорошая новость заключается в том, что инерция климатической системы Земли такова, что у нас еще есть время быстро изменить курс, чтобы в ближайшие десятилетия выйти на бис этого мира, или миоцена, или даже плиоцена. Все, что для этого потребуется, — это мгновенно остановить супер-извержение CO ₂ выброшены в атмосферу, которая началась с промышленной революции.

Мы знаем, как это сделать, и не можем преуменьшать срочность. Дело в том, что ни один из этих древних периодов на самом деле не является подходящим аналогом для будущего, если что-то пойдет не так. Потребовались миллионы лет, чтобы создать климат миоцена или эоцена, и скорость изменений прямо сейчас почти беспрецедентна в истории жизни животных.

В настоящее время люди выделяют CO ₂ в воздух в 10 раз быстрее, чем даже в самые экстремальные периоды в эпоху млекопитающих. И вам не нужно, чтобы планета стала такой же горячей, как в раннем эоцене, чтобы катастрофически окислить океаны. Подкисление связано со скоростью CO ₂ выбросов, и мы вне графика. Закисление океана может достичь того же уровня, что и 56 миллионов лет назад, к концу этого века, а затем продолжится.

Когда он ввел термин массовое вымирание в статье 1963 года «Кризисы в истории жизни», американский палеонтолог Норман Ньюэлл предположил, что это происходило, когда окружающая среда менялась быстрее, чем могла приспособиться эволюция. Жизнь имеет ограничения скорости. И на самом деле, жизнь сегодня все еще пытается догнать оттепели последнего ледникового периода, около 12 000 лет назад. Тем временем наши знакомые времена года становятся все более странными: мухоловки прилетают через несколько недель после того, как вылупится их гусеница; орхидеи цветут, когда нет пчел, желающих их опылить. Раннее таяние морского льда выгнало белых медведей на берег, и их рацион сместился с тюленей на гусиные яйца. И это после всего лишь 1 градуса потепления.

Субтропическая жизнь, возможно, была счастлива в более теплой эоценовой Арктике, но нет никаких оснований полагать, что такая тесно адаптированная экосистема, развившаяся на тепличной планете в течение миллионов лет, может быть восстановлена ​​за несколько столетий или тысячелетий. Затопите Эверглейдс во Флориде, и его крокодилам будет нелегко перебраться на север, в свои старые миоценовые колонии в Нью-Джерси, не говоря уже о том, чтобы мигрировать в нетронутые арктические заливы, если люди воссоздадут мир эоцена. Они наткнутся на дамбы и укрепления тонущих окраин Флориды. Мы навязываем планете скорость изменений, которой почти никогда не было в геологической истории, в то же время в значительной степени не позволяя жизни на Земле приспособиться к этим изменениям.

Взглянув на всю историю Земли, мы теперь видим, насколько неестественным, кошмарным и глубоким на самом деле является наш нынешний эксперимент на планете. Небольшая популяция нашего особого вида приматов всего за несколько десятилетий открыла массивный резервуар старого углерода, дремлющего в Земле, который собирался с самого начала жизни, и отправилась в глобальное сожжение земной истории, чтобы питать современный мир. Мир. В результате погибло до половины тропических коралловых рифов на Земле, растаяли 10 триллионов тонн льда, кислотность океана стала на 30 процентов выше, а глобальные температуры резко подскочили. Если мы продолжим идти по этому пути еще на геологическую наносекунду, кто знает, что произойдет? Следующие несколько мимолетных мгновений принадлежат нам, но они будут отдаваться эхом в течение сотен тысяч, даже миллионов лет. Это один из самых важных периодов жизни в истории жизни.

Эта статья появилась в печатном издании за март 2021 года под заголовком «Тёмные тайны глубокого прошлого Земли».

Как именно углекислый газ вызывает глобальное потепление?

Климат

«Вы спрашивали» — это серия, в которой эксперты Института Земли отвечают на вопросы читателей о науке и устойчивом развитии. За последние несколько лет мы получили много вопросов об углекислом газе — как он удерживает тепло, как он может иметь такой большой эффект, если он составляет лишь крошечный процент атмосферы и многое другое. С помощью Джейсона Смердона, климатолога из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета, мы отвечаем здесь на некоторые из этих вопросов.

Как углекислый газ задерживает тепло?

Вы, наверное, уже читали, что углекислый газ и другие парниковые газы действуют как одеяло или колпак, улавливая часть тепла, которое Земля могла бы излучать в космос. Это простой ответ. Но как именно определенные молекулы удерживают тепло? Ответ там требует погружения в физику и химию.

Упрощенная диаграмма, показывающая, как Земля преобразует солнечный свет в инфракрасную энергию. Парниковые газы, такие как углекислый газ и метан, поглощают инфракрасную энергию, переизлучая часть ее обратно на Землю, а часть — в космос. Предоставлено: свободный галстук на Викискладе 9.0019

Когда солнечный свет достигает Земли, поверхность поглощает часть энергии света и переизлучает ее в виде инфракрасных волн, которые мы воспринимаем как тепло. (Проведите рукой по темному камню в теплый солнечный день, и вы сами сможете ощутить это явление.) Эти инфракрасные волны поднимаются в атмосферу и уходят обратно в космос, если им не препятствовать.

Кислород и азот не мешают инфракрасным волнам в атмосфере. Это потому, что молекулы разборчивы в диапазоне длин волн, с которыми они взаимодействуют, объяснил Смердон. Например, кислород и азот поглощают энергию с плотно упакованными длинами волн около 200 нанометров или меньше, тогда как инфракрасная энергия распространяется с более широкими и более ленивыми длинами волн от 700 до 1 000 000 нанометров. Эти диапазоны не перекрываются, поэтому для кислорода и азота инфракрасные волны как будто вообще не существуют; они позволяют волнам (и теплу) свободно проходить через атмосферу.

Диаграмма, показывающая длины волн различных типов энергии. Энергия Солнца достигает Земли в основном в виде видимого света. Земля переизлучает эту энергию в виде инфракрасной энергии, которая имеет более длинную и медленную длину волны. В то время как кислород и азот не реагируют на инфракрасные волны, парниковые газы реагируют. Кредит: НАСА

С CO2 и другими парниковыми газами дело обстоит иначе. Углекислый газ, например, поглощает энергию на различных длинах волн от 2 000 до 15 000 нанометров — диапазон, который совпадает с диапазоном инфракрасной энергии. Когда CO2 поглощает эту инфракрасную энергию, он вибрирует и повторно излучает инфракрасную энергию обратно во всех направлениях. Около половины этой энергии уходит в космос, а около половины возвращается на Землю в виде тепла, что способствует «парниковому эффекту» 9.0019

Измеряя длины волн инфракрасного излучения, достигающего поверхности, ученые знают, что углекислый газ, озон и метан вносят значительный вклад в повышение глобальной температуры. Авторы и права: Эванс, 2006 г., Skeptical Science

.

Смердон говорит, что причина, по которой некоторые молекулы поглощают инфракрасные волны, а некоторые нет, «зависит от их геометрии и состава». Он объяснил, что молекулы кислорода и азота просты — каждая из них состоит только из двух атомов одного и того же элемента — что сужает их движения и разнообразие длин волн, с которыми они могут взаимодействовать. Но парниковые газы, такие как CO2 и метан, состоят из трех или более атомов, что дает им больше возможностей растягиваться, изгибаться и скручиваться. Это означает, что они могут поглощать более широкий диапазон длин волн, включая инфракрасные волны.

Как я могу лично убедиться, что CO2 поглощает тепло?

В качестве эксперимента, который можно провести дома или в классе, Смердон рекомендует наполнить одну бутылку с газировкой CO2 (возможно, из автомата по продаже газированных напитков), а вторую бутылку наполнить атмосферным воздухом. «Если вы поместите их обоих на нагревательную лампу, баллон с CO2 нагреется намного сильнее, чем баллон с обычным воздухом», — говорит он. Он рекомендует проверять температуру бутылок бесконтактным инфракрасным термометром. Вы также должны убедиться, что вы используете один и тот же стиль бутылок для каждой, и что обе бутылки получают одинаковое количество света от лампы. Вот видео похожего эксперимента:

Более сложный с точки зрения логистики эксперимент, который рекомендует Смердон, заключается в размещении инфракрасной камеры и свечи на противоположных концах закрытой трубки. Когда трубка заполнена окружающим воздухом, камера четко улавливает инфракрасное тепло от свечи. Но как только трубка наполняется углекислым газом, инфракрасное изображение пламени исчезает, потому что СО2 в трубке поглощает и рассеивает тепло от свечи во всех направлениях и, следовательно, размывает изображение свечи. В сети есть несколько видео эксперимента, в том числе и это:

Почему углекислый газ пропускает тепло, но не выпускает?

Энергия входит в нашу атмосферу в виде видимого света, но пытается уйти в виде инфракрасной энергии. Другими словами, «энергия, поступающая на нашу планету от Солнца, поступает в одной валюте, а уходит в другой», — сказал Смердон.

молекул CO2 на самом деле не взаимодействуют с длинами волн солнечного света. Только после того, как Земля поглотит солнечный свет и излучит энергию в виде инфракрасных волн, CO2 и другие парниковые газы смогут поглотить энергию.

Как CO2 может удерживать столько тепла, если он составляет всего 0,04% атмосферы? Не расположены ли молекулы слишком далеко друг от друга?

До того, как люди начали сжигать ископаемое топливо, естественные парниковые газы помогли сделать климат Земли пригодным для жизни. Без них средняя температура планеты была бы ниже нуля. Итак, мы знаем, что даже очень низкие естественные уровни углекислого газа и других парниковых газов могут иметь огромное значение для климата Земли.

Сегодня уровни CO2 выше, чем они были по крайней мере за 3 миллиона лет. И хотя они по-прежнему составляют лишь 0,04% атмосферы, это все равно составляет миллиарды и миллиарды тонн удерживающего тепло газа. Например, в 2019 г.только люди выбросили в атмосферу 36,44 миллиарда тонн CO2, где он будет задерживаться на сотни лет. Таким образом, молекул CO2 достаточно, чтобы обеспечить теплоулавливающую оболочку по всей атмосфере.

Кроме того, «следовые количества вещества могут оказывать большое влияние на систему», — объясняет Смердон. Заимствуя аналогию у профессора метеорологии штата Пенсильвания Дэвида Титли, Смердон сказал: «Если кто-то моего размера выпьет две бутылки пива, содержание алкоголя в моей крови составит около 0,04 процента. Это правильно, когда человеческий организм начинает ощущать воздействие алкоголя». Коммерческие водители с содержанием алкоголя в крови 0,04% могут быть осуждены за вождение в нетрезвом виде.

«Точно так же не нужно столько цианида, чтобы отравить человека», — добавляет Смердон. «Это связано с тем, как это конкретное вещество взаимодействует с более крупной системой и как оно влияет на эту систему».

В случае с парниковыми газами температура планеты представляет собой баланс между тем, сколько энергии поступает и сколько энергии уходит. В конечном счете, любое увеличение количества удерживаемого тепла означает, что поверхность Земли становится более горячей. (Для более подробного обсуждения вовлеченной термодинамики посетите эту страницу НАСА.)

Если в атмосфере больше воды, чем CO2, откуда мы знаем, что вода не виновата в изменении климата?

Вода действительно является парниковым газом. Он поглощает и переизлучает инфракрасное излучение, тем самым делая планету теплее. Однако Смердон говорит, что количество водяного пара в атмосфере является следствием потепления, а не движущей силой, потому что более теплый воздух содержит больше воды.

«Мы знаем это на сезонном уровне, — объясняет он. «Зимой, как правило, суше, когда наша местная атмосфера холоднее, и более влажно летом, когда теплее».

Поскольку углекислый газ и другие парниковые газы нагревают планету, в атмосферу испаряется больше воды, что, в свою очередь, еще больше повышает температуру. Однако гипотетический злодей не сможет усугубить изменение климата, пытаясь накачать больше водяного пара в атмосферу, говорит Смердон. «Все будет идти дождь, потому что температура определяет, сколько влаги на самом деле может удерживать атмосфера».

Точно так же нет смысла пытаться удалить водяной пар из атмосферы, потому что естественное, обусловленное температурой испарение от растений и водоемов немедленно заменит его. Чтобы уменьшить количество водяного пара в атмосфере, мы должны снизить глобальные температуры за счет сокращения выбросов других парниковых газов.

Если у Венеры есть атмосфера, которая на 95% состоит из CO2, разве она не должна быть намного горячее, чем Земля?

Густые облака серной кислоты окружают Венеру и не позволяют 75% солнечного света достигать поверхности планеты. Без этих облаков Венера была бы еще жарче, чем сейчас. Кредит: НАСА

Концентрация CO2 в атмосфере Венеры примерно в 2400 раз выше, чем на Земле. Тем не менее, средняя температура Венеры лишь примерно в 15 раз выше. Что дает?

Интересно, что часть ответа связана с водяным паром. По словам Смердона, ученые считают, что давным-давно Венера испытала безудержный парниковый эффект, в результате которого выкипела почти вся вода на планете, а водяной пар, как вы помните, также является теплоулавливающим газом.

«В его атмосфере нет водяного пара, что является важным фактором», — говорит Смердон. «И еще один важный фактор — на Венере есть все эти сумасшедшие облака серной кислоты».

Высоко в атмосфере Венеры, объяснил он, облака серной кислоты блокируют около 75% падающего солнечного света. Это означает, что у подавляющего большинства солнечного света никогда не будет шанса достичь поверхности планеты, вернуться в атмосферу в виде инфракрасной энергии и попасть в ловушку всего этого CO2 в атмосфере.

Разве растения, океан и почва не поглотят весь избыток CO2?

В конце концов… через несколько тысяч лет или около того.

Растения, океаны и почва являются естественными поглотителями углерода — они удаляют некоторое количество углекислого газа из атмосферы и сохраняют его под землей, под водой или в корнях и стволах деревьев. Без деятельности человека огромные количества углерода в месторождениях угля, нефти и природного газа остались бы под землей и в основном отделены от остальной части углеродного цикла. Но сжигая эти ископаемые виды топлива, люди добавляют гораздо больше углерода в атмосферу и океан, а поглотители углерода не работают достаточно быстро, чтобы очистить наш беспорядок.

Упрощенная диаграмма, показывающая круговорот углерода. Предоставлено: Джек Кук/Океанографический институт Вудс-Хоул

Это как поливать сад из пожарного шланга. Несмотря на то, что растения поглощают воду, они могут делать это только с определенной скоростью, и если вы продолжите пускать пожарный шланг, ваш двор затопит. В настоящее время наша атмосфера и океан заполнены СО2, и мы видим, что поглотители углерода не успевают за ним, потому что концентрация СО2 в атмосфере и океанах быстро растет.

Количество углекислого газа в атмосфере (малиновая линия) увеличилось вместе с выбросами человека (синяя линия) с начала промышленной революции в 1750 году. Фото: NOAA Climate.gov

К сожалению, у нас нет тысяч лет, чтобы ждать, пока природа поглотит поток CO2. К тому времени миллиарды людей пострадали бы и умерли от последствий изменения климата; произошли бы массовые вымирания, и наша прекрасная планета стала бы неузнаваемой. Мы можем избежать большей части этого ущерба и страданий, сочетая обезуглероживание нашего энергоснабжения, удаление CO2 из атмосферы и разработку более устойчивых способов процветания.

Примечание редактора (17 марта 2021 г.): этот пост был дополнен дополнительными ссылками на видеоролики Youtube с экспериментами, демонстрирующими воздействие углекислого газа. Наслаждаться!

Теги:

изменение климатаCO2парниковый эффектпарниковые газыОбсерватория Земли Ламонт-Доэртивы спрашивали

Воздействие на окружающую среду: концепция, последствия, измерение

• Список журналов
• Коллекция Elsevier для чрезвычайных ситуаций в области общественного здравоохранения
• PMC7157458

Справочный модуль по наукам о жизни. 2017: B978-0-12-809633-8.02380-3.

Опубликовано в Интернете 31 октября 2016 г. doi: 10.1016/B978-0-12-809633-8.02380-3

PMCID: PMC7157458

Информация об авторских правах и лицензии Отказ от ответственности

Окружающая среда на Земле постоянно меняется, и в ней развиваются живые системы. На протяжении большей части своей истории люди поступали так же. Но за последние два столетия люди стали доминирующим видом на планете, беспрецедентным образом изменяя и часто ухудшая окружающую среду и живые системы Земли, включая человеческие культуры. Современные мировоззрения, которые разорвали древние связи между людьми и окружающей средой, которая нас сформировала, плюс наше потребление и рост населения, усугубили эту деградацию. Понимание, измерение и управление сегодняшним воздействием человека на окружающую среду, наиболее важным последствием которого является обеднение живых систем, является величайшей задачей человечества в 21 веке.

Ключевые слова: Биоразнообразие, Биологическая целостность, Биосфера, Биотическое обеднение, Кумулятивные эффекты, Экологическое здоровье, Оценка экологического риска, Экосистема, Экосистемные инженеры, Экологическая несправедливость, Индекс биологической целостности, Показатели экосистемы и благополучия человека, Устойчивость

Биологическая целостность

Целостность живой системы, включая способность поддерживать весь спектр организмов и процессов, развившихся в регионе.

Биосфера

Совокупность жизни на Земле, части мира, где существует жизнь.

Биота

Живые организмы.

Биотическое обеднение

Систематическое снижение способности Земли поддерживать жизнь.

Экосистемные инженеры

Организмы, которые формируют свою среду, включая организмы, которые создают или модифицируют среду для других организмов.

Окружающая среда

Окружающая среда; комплекс физических, химических и биотических факторов, действующих на живую систему и влияющих на ее форму, функции и выживание; биофизические реальности, управляющие всем на Земле.

Здоровье

Цветущее состояние, благополучие; способность к самообновлению.

Удар

Силовой контакт; сильное влияние одного явления на другое.

Все организмы меняют окружающую среду по мере того, как они живут, растут и размножаются. На протяжении тысячелетий организмы эволюционировали, чтобы противостоять изменениям в окружающей их среде. Те, кто не приспосабливаются, вымирают. Те, что выживают, формируются в результате естественного отбора по мере изменения окружающей среды. Даже необычные или кажущиеся катастрофическими события, такие как извержения вулканов, являются неотъемлемой частью экологического контекста, к которому организмы адаптируются в течение длительного времени.

Некоторые организмы, такие как бобры и слоны, настолько сильно меняют свое окружение, что их называют инженерами экосистем. Бобровые плотины изменяют течение рек, увеличивают количество растворенного кислорода в водах ниже по течению, создают заболоченные земли и модифицируют прибрежные зоны. Африканские слоны превращают лесистую саванну в открытые пастбища, сваливая деревья во время пашни. С точки зрения эволюции, подобные изменения, вызванные живыми существами, в том числе инженерами экосистем, были медленными и постепенными. Экосистемные инженеры и их эффекты уже давно являются частью развивающихся экологических систем.

Люди, напротив, стали инженерами экосистем совершенно нового масштаба во времени и пространстве. Человеческие эффекты со времен промышленной революции, в том числе многие из тех, которые могут быть невидимы для случайного наблюдателя, появились недавно и находятся за пределами эволюционного опыта большинства организмов. Более того, такие эффекты развиваются быстрее и в гораздо большем масштабе, чем любые эффекты инженеров экосистем прошлого. В результате за последние два столетия — немногим более двух человеческих жизней — люди повсюду разрушали живые и неживые системы. Понимание характера и последствий воздействия человека на окружающую среду — и управление этим воздействием для защиты благополучия человеческого общества и других живых существ на Земле — является величайшей задачей человечества.

Эволюционная линия человека началась в Африке около 7 миллионов лет назад (млн лет назад). Протолюдям потребовалось около 5 или 6 миллионов лет (Мои), чтобы распространиться из Африки в Азию, а затем в Европу. Эти ранние люди, как и другие приматы, зарабатывали на жизнь, ища пищу и убежище от окружающей среды, собирая растительную пищу и охотясь на добычу, которую легко убить. Иногда они также сталкивались с угрозами из окружающей их среды, включая несчастные случаи, засухи, трансмиссивные болезни и нападения хищников. На этом этапе, при относительно низкой плотности населения и ограниченных технологиях, люди не были инженерами экосистем.

Однако примерно 50 000 лет назад люди научились использовать огонь и готовить пищу; они разработали сложные инструменты, оружие и язык и создали искусство. В местных масштабах эти современные люди были в значительной степени инженерами экосистем. Иногда их расширенные возможности зарабатывать на жизнь превышали возможности их местной среды для обеспечения этой жизни, и они нарушали местные экологические системы. Например, на нескольких континентах люди охотились на крупных млекопитающих до такой степени, что многие из них, такие как сумчатый лев в Австралии, вымерли. По мере того, как люди становились более эффективными в использовании своей местной среды, они распространялись дальше. К 13 000 лет назад современные люди распространились по всем континентам и многим островам по всему миру. Затем, около 10 000 лет назад, люди начали одомашнивать растения и животных. Вместо того, чтобы искать пищу, они начали производить пищу.

Производство продуктов питания изменило ход истории человечества и окружающей среды. Одомашнивание растений и животных позволило людям вести оседлый образ жизни. Как подробно описали географ и эколог Даймонд, 1997, Даймонд, 2002, население росло по мере развития сельского хозяйства, потому что большее оседлое население требовало и позволяло производить больше продуктов питания. Локальные экологические нарушения становились более многочисленными, масштабными и интенсивными. При одомашнивании животных заразные болезни домашних животных и домашнего скота адаптировались к новым хозяевам-людям. Болезни распространяются быстрее в условиях скопления людей; неадекватная санитария усугубляла последствия. Из сельского хозяйства последовала цивилизация, а вместе с ней и города, письменность, передовые технологии и политические империи. Всего за 10 000 лет эти разработки привели к появлению на Земле около 7,5 миллиардов человек, индустриальных обществ и глобальной экономики, основанной на сложных технологиях и ископаемом топливе. Люди стали инженерами экосистем в глобальном масштабе. Экологические нарушения, которые мы вызываем, уже не только локальны или региональны, но и глобальны, и мы стали главной угрозой 9от 0045 до среды.

Тем не менее, несмотря на современные передовые технологии, люди так же сильно зависят от окружающей среды, как и другие организмы. История, а не только экология, высказалась по этому поводу очень ясно. От Древнего царства Египта более 4000 лет назад до культуры, которая создала огромные каменные монолиты на острове Пасхи между 1000 и 1550 годами нашей эры, до Пыльного котла 1930-х годов на Великих равнинах Северной Америки, цивилизации или образ жизни процветали и терпели неудачу. используя и (в основном непреднамеренно) злоупотребляя природными ресурсами.

В Древнем Египте ресурсом была долина Нила, обильно удобренная отложениями при каждом разливе реки, пронизанная каналами и боковыми потоками, благословленная пышной дельтой. Сельское хозяйство процветало, а население росло, пока необычайно сильные засухи не привели к краху цивилизации. На острове Пасхи ресурсом были деревья, которые дали полинезийцам, колонизировавшим остров, средства для строительства убежища, каноэ для рыбалки в открытых водах вокруг острова и катки для бревен для перемещения церемониальных каменных памятников, которыми славится остров. Вырубка лесов не только уничтожила источник древесины для людей, но и еще больше лишила и без того бедную почву питательных веществ и сделала невозможным поддержание сельского хозяйства, которое поддерживало цивилизацию острова. На засушливых Великих равнинах Северной Америки поселенцы были убеждены, что дождь последует за плугом, и поэтому они вспахивали усадьбу за усадьбой только для того, чтобы наблюдать, как земля их усадьбы буквально уносится ветром.

В этих и многих других случаях человеческие цивилизации наносили ущерб своей окружающей среде, и их действия также усугубляли воздействие на их цивилизации климатических или других природных циклов. В каждом случае краткосрочный успех ставил под угрозу долговременную стабильность культуры: культура Египта Древнего Царства позволяла его народу процветать благодаря природным богатствам Нила, но беспрецедентная затяжная засуха принесла голод и политические беспорядки. Жители острова Пасхи процветали и заселяли остров, пока его ресурсы не были исчерпаны. Фермеры Пыльного котла воплотили в жизнь представление своей культуры о господстве и эксплуатации земли в полной мере. Неизбежным исходом во всех трех случаях была катастрофа для ближайшего окружения и людей, которых оно поддерживало, не только потому, что люди были не готовы справиться с драматическими естественными изменениями в их окружении, но и потому, что их собственные действия усугубляли пагубные последствия этих изменений.

В 21 веке люди являются инженерами экосистем в планетарном масштабе, угрожая жизнедеятельности всех экологических «сфер» Земли:

• •

  Геосфера (литосфера): земная кора и верхняя мантия, содержащие невозобновляемое ископаемое топливо, минералы и питательные вещества, необходимые растениям . Деятельность растений, животных и микроорганизмов выветривает минеральные почвы и горные породы, создает органические почвы и изменяет скорость эрозии и осадконакопления. Люди добывают полезные ископаемые, металлы и драгоценные камни; добывать ископаемое топливо, включая уголь, нефть и природный газ; и увеличить эрозию и отложение отложений за счет удаления или изменения естественного растительного покрова за счет сельского хозяйства, лесозаготовок и урбанизации.

• •

  Атмосфера: тонкая газовая оболочка, окружающая планету . Живые системы изменяют атмосферу, ее температуру и количество содержащейся в ней воды, постоянно вырабатывая кислород и потребляя углекислый газ посредством фотосинтеза, а также влияя на количество и формы других газов. Люди выбрасывают токсичные химические вещества в воздух и изменяют климат, повышая концентрацию парниковых газов в атмосфере, таких как двуокись углерода и метан, за счет промышленно развитого сельского хозяйства; вырубка леса; и сжигание ископаемого топлива в автомобилях, кораблях, поездах, самолетах и ​​электростанциях.

• •

  Гидросфера: водяной пар атмосферы Земли; его жидкие поверхностные и подземные воды; его горные снега и ледники; и его полярные ледяные шапки, океанические айсберги и наземная вечная мерзлота . Живые системы изменяют круговорот воды, изменяя температуру Земли и количество водных растений, выбрасываемых в атмосферу посредством процесса, называемого эвапотранспирацией. Люди строят плотины, оросительные каналы, системы доставки питьевой воды и очистные сооружения. Они используют воду для производства электроэнергии; они добывают подземные воды из истощающихся подземных водоносных горизонтов как для сельского хозяйства, так и для питья; они изменяют потоки поверхностных вод для всего: от транспорта до борьбы с наводнениями; они осушают водно-болотные угодья, чтобы увеличить площадь суши и уменьшить болезни, передающиеся через воду; они даже закачивают огромное количество воды под землю для извлечения природного газа, загрязняя грунтовые воды и вызывая землетрясения. Более того, воздействие современного человека на глобальный климат нарушает весь планетарный круговорот воды.

• •

  Биосфера: совокупность жизни на Земле, части мира, где существует жизнь . Жизнь возникла на Земле 3,9 миллиарда лет назад и с тех пор поддерживает себя за счет изменений формы, разнообразия и деталей. Ни одна из обнаруженных планет не поддерживает сложную жизнь в том виде, в каком мы ее знаем на Земле. Будучи хищниками, люди уничтожили или уничтожили популяции диких животных по всему миру. Как одомашниватели животных и растений, люди в значительной степени изменили ландшафты, вырубая леса, сжигая и вспахивая пастбища, строя города, опустошая обширные территории и чрезмерно вылавливая рыбу и моллюсков. Действия человека спровоцировали спазм вымираний, который сегодня соперничает с пятью предыдущими массовыми вымираниями, вызванными астрономическими или геологическими силами, каждое из которых уничтожило более 70% существовавших тогда видов.

Сами люди могут рассматриваться как сфера внутри большей биосферы: этносфера , или совокупность всех мыслей и интуиций, мифов и верований, идей и вдохновений, воплощенных в жизнь человеческим воображением с самого начала сознания. Как отмечает антрополог Дэвис (2009, стр. 2), придумавший и определивший этот термин в 2002 году, подобно тому, как большая биосфера подвергается серьезной эрозии, то же происходит и с этносферой, причем гораздо более быстрыми темпами.

Сегодня научный консенсус состоит в том, что впервые в истории Земли один вид — Homo sapiens — конкурирует с астрономическими и геологическими силами в своем воздействии на жизнь на Земле. Добро пожаловать в антропоцен.

Первым шагом в борьбе с нынешним воздействием человеческой деятельности является правильное определение характера отношений человечества с окружающей средой и того, как действия человека влияют на эти отношения. Многие люди по-прежнему считают окружающую среду чем-то, что люди должны преодолевать, или рассматривают экологические потребности как нечто, что должно быть сбалансировано с человеческими потребностями (например, рабочие места и окружающая среда). Большинство людей по-прежнему считают окружающую среду поставщиком товаров или вместилищем отходов.

Когда людей просят назвать основные экологические проблемы человечества, люди обычно думают об исчерпании невозобновляемых источников сырья и энергии или о загрязнении воды и воздуха. Учреждения экологических исследований и разработок сосредоточены на том, как технологии могут помочь решить каждую проблему, например, топливные элементы для производства чистой, потенциально возобновляемой энергии или скрубберы для ограничения загрязнения дымовых труб. Даже когда люди беспокоятся об утрате биоразнообразия, они озабочены прежде всего остановкой вымирания видов, а не пониманием основных потерь, ведущих к исчезновению видов или более широкому биологическому кризису, о котором сигнализируют вымирания.

Эти точки зрения упускают важный момент: причина, по которой загрязнение, потребление энергии, вымирание и десятки других антропогенных воздействий имеют значение, заключается в их влиянии на жизнь. Экосистемы, особенно их живые компоненты, всегда обеспечивали капитал для подпитки человеческой экономики. Когда популяции были небольшими, люди, живущие за счет природных богатств, причиняли не больше вреда, чем другие виды. Но поскольку более 7,5 миллиардов человек занимают или используют ресурсы со всех уголков Земли, люди подавляют способность других форм жизни зарабатывать на жизнь и истощают природные богатства планеты. Один вид ставит под угрозу способность Земли поддерживать живые системы, которые развивались на планете в течение миллионов лет. Систематическое снижение способности Земли поддерживать жизнь, которое Вудвелл (1990), называемое биотическим обеднением, — таким образом, является наиболее важным антропогенным воздействием на окружающую среду. В лучшем случае этичность такого воздействия сомнительна; в худшем случае это ставит под угрозу наше собственное выживание.

Связь между биотическим обеднением и вымиранием интуитивно очевидна. Чрезмерно вылавливая рыбу, вырубая леса, чрезмерно выпасая пастбища или закладывая землю городами, мы явно убиваем другие организмы или уничтожаем их среду обитания, тем самым ведя виды к вымиранию и обедняя разнообразие жизни. Но биотическое обеднение принимает множество форм помимо вымирания. Он охватывает три категории антропогенного воздействия на биосферу: (1) косвенное истощение живых систем за счет изменений в физической и химической среде, (2) прямое истощение нечеловеческой жизни и (3) прямое ухудшение человеческой жизни (
; Карр и Чу, 19 лет95). Выявление и понимание биологического значения наших действий — их воздействия на живые системы, включая наши собственные социальные и экономические системы — являются ключом к разработке эффективных способов управления нашим воздействием.

Таблица 1

Многоликое биотическое обеднение ^a

Таблица 1

Открыть в отдельном окне

^a Изменено из Karr, J. R., Chu, E.W., 1995. Экологическая целостность: восстановление потерянных соединений. В: Вестра, Л., Лемонс, Дж. (ред.), Перспективы экологической целостности, стр. 34–48. Дордрехт: Kluwer Academic.

Косвенное биотическое истощение

Люди влияют практически на все физические и химические системы, от которых зависит жизнь: вода, почвы, воздух и связывающие их биогеохимические циклы. Некоторые физические и химические изменения, вызванные деятельностью человека, не сказываются на биоте; другие делают это, становясь агентами биотического обеднения.

Деградация воды

Люди, вероятно, тратят больше энергии, денег и времени, пытаясь контролировать движение и доступность воды, чем на управление любым другим природным ресурсом. При этом мы загрязняем воду, перемещаем воду через естественные бассейны и из них, истощаем поверхностные и подземные воды; изменить время и количество стока в реках, спрямить или построить дамбы для ограничения рек и изменить естественные схемы паводков. Мы меняем количество, время и химический состав пресной воды, достигающей прибрежных районов, и иссушаем водно-болотные угодья, озера и внутренние моря. Наши потребности превышают запасы этого невозобновляемого ресурса, и масштабы наших преобразований рискуют изменить планетарный круговорот воды.

Физические изменения вод Земли в сочетании с массовым промышленным, сельскохозяйственным и бытовым загрязнением нанесли тяжелый урон водной жизни. К 2015 году почти пятая часть мировых коралловых рифов была уничтожена, более трети находились под угрозой исчезновения и менее половины были относительно здоровы. В глобальном масштабе количество океанических мертвых зон, в которых мало или совсем нет растворенного кислорода, утроилось за последние 30 лет 20-го века. Не лучше обстоят дела и с биотой пресноводных систем. Четырехлетнее обследование пресноводных рыб, обитавших в реках Малайзии в конце XIX в.В 80-х годах было найдено только 46% из 266 известных малазийских видов. Около 40% пресноводных рыб Северной Америки находятся под угрозой исчезновения; две трети пресноводных мидий и раков и одна треть амфибий, которые зависят от водной среды обитания в Соединенных Штатах, редки или находятся под угрозой исчезновения.

Люди используют не менее 54% доступного водного стока Земли, и к 2025 году эта цифра, вероятно, вырастет до 70%. К тому времени более трети населения мира может страдать от нехватки пресной воды для питья и орошения. Водоносные горизонты подземных вод во многих наиболее важных сельскохозяйственных регионах мира истощаются быстрее, чем могут быть восполнены: исследование, опубликованное в 2010 году, показало, что темпы истощения подземных вод во всем мире более чем удвоились с 19с 60 по 2000 год. Естественные режимы паводков, как в бассейне реки Нил, больше не распространяют богатый питательными веществами ил через поймы для питания сельского хозяйства. Действительно, Высокая плотина в Асуане удерживает за собой столько ила, что дельта Нила, необходимая для современной экономики Египта, погружается в Средиземное море. Целые внутренние моря, такие как Аральское море в Узбекистане, пересыхают, потому что питающие их ручьи содержат очень мало воды. Помимо уничтожения среды обитания для резидентных организмов, высыхание моря приносит болезни окружающему человеческому населению. Действительно, болезни, вызываемые переносимыми через воду патогенами, возвращаются даже в промышленно развитых странах.

За последние пять-шесть десятилетий количество крупных плотин на реках мира выросло более чем в семь раз и сегодня составляет более 40 000. Гигантская плотина «Три ущелья» на реке Янцзы в Китае, строительство которой было завершено в 2006 году, создала за собой извилистое озеро длиной 660 км. Плотина переселила более 1 миллиона человек и может привести к переселению еще 4 миллионов человек из района водохранилища, которое на 58 000 км 92 264 2 92 265 больше, чем Швейцария. Плотина сильно изменила экосистемы в среднем течении Янцзы, усугубив опасности, с которыми уже столкнулись ценные и эндемичные рыбы и водные млекопитающие. Огромный вес воды и ила за бетонной плотиной повышает риск оползней и деформирует геологическую структуру региона, в то время как вода, сбрасываемая плотиной, разъедает берега нижнего течения и размывает дно. И, замедляя течение Янцзы и близлежащих притоков, плотина блокирует способность реки вымывать и обезвреживать загрязняющие вещества от предприятий, расположенных выше по течению.

Истощение почвы

Почва – это не просто грязь, а живая система, позволяющая физически и химически собирать, разбирать и собирать необработанные элементы из воздуха, воды и коренных пород с помощью живых макро- и микроорганизмов в жизнь над землей. Накопленная за тысячи лет, почва не может быть обновлена ​​в какие-либо сроки, полезные для людей, живущих сегодня, или даже для их правнуков.

Люди разрушают почвы, когда они уплотняют их, размывают, нарушают органическую и неорганическую структуру, повышают уровень засоления и вызывают опустынивание. Урбанизация, лесозаготовки, добыча полезных ископаемых, чрезмерный выпас скота, изменение влажности почвы, загрязнение воздуха, пожары, химическое загрязнение и выщелачивание полезных ископаемых — все это повреждает или разрушает почвы. Благодаря удалению растительного покрова, горнодобывающей промышленности, сельскому хозяйству и другим видам деятельности верхний слой почвы в мире разрушается ветром и водой в десять-сотню раз быстрее, чем обновляется (примерно 10 т га ⁻¹ год ⁻¹ ).

Почвы составляют основу человеческого сельского хозяйства, однако сельское хозяйство, включая животноводство, является главным виновником деградации почв. Сельскохозяйственные методы привели к эрозии или деградации более 40% нынешних пахотных земель. За последние полвека около 24 000 деревень в северном и западном Китае были захвачены зыбучими песками опустынивания. Помимо эрозии пахотного слоя, ущерб включает засоление и насыщение плохо управляемых орошаемых земель; уплотнение тяжелой техникой и копытами скота; и загрязнение от чрезмерных удобрений, отходов животноводства и пестицидов.

Живое, мертвое и разлагающееся органическое вещество является ключом к структуре и плодородию почвы. Почва, обедненная органическим веществом, менее проницаема для воды и воздуха и, следовательно, менее способна поддерживать как надземные растения, так и почвенные организмы. Связи между неорганическими компонентами почвы и почвенной биотой — «мелочи, которые управляют миром» натуралиста Уилсона (1987) — это то, что придает почве ее способность поддерживать жизнь. Вторя Уилсону, Монтгомери и Бикле (2016, стр. 88), это становится предельно ясным в Скрытая половина природы , что «плодородие почвы проистекает из биологии — всех взаимодействий между грибами, растениями и другими почвенными организмами», большинство из которых невидимы. Сплошные рубки, например, уничтожающие почвенную биоту, особенно тесные ассоциации между грибами и корнями растений, вызывают целый ряд обедняющих биотических эффектов как под землей, так и над землей.

Химическое загрязнение

В 1962 г. вышла знаковая книга Рэйчел Карсон Тихая весна предупредил мир о повсеместном распространении синтетических химикатов, произведенных после Второй мировой войны. Сегодня используется около 100 000 синтетических химикатов. Верные лозунгу одной компании, многие из них принесли «лучшую жизнь с помощью химии», предоставив новые ткани и более легкие производственные материалы, антибиотики и жизненно важные лекарства.

Но промышленно развитые страны небрежно закачивают химикаты во все среды. Химические вещества — такие же разнообразные, как пестициды, тяжелые металлы, отпускаемые по рецепту лекарства, вытекающие из очистных сооружений, и вызывающие рак побочные продукты бесчисленных производственных процессов — теперь проникают в воду, почву, воздух и тела всех живых существ, включая людей. . Химические вещества непосредственно отравляют организмы; они накапливаются в физическом окружении, проходят и во многих случаях концентрируются в частях пищевой сети. Химические вещества вызывают рак, нарушают работу гормональной системы, провоцируют астму и нарушают работу иммунной системы. Они имеют межпоколенческие эффекты, такие как умственная отсталость у детей, матери которых ели зараженную рыбу. Более того, более полувека чрезмерного использования пестицидов и антибиотиков выработали устойчивость к этим химическим веществам у насекомых, растений и микробов, что привело к возникновению новых и вновь возникающих болезней.

Многие химические вещества переносятся океаническими и атмосферными течениями в места, удаленные от их источника. Выбросы серы со Среднего Запада США, например, снова выпадают на землю в виде кислотных дождей в Европе, убивая леса и настолько окисляя ручьи и озера, что они тоже фактически умирают. Сжигание мягкого угля в Китае загрязняет воздух вплоть до северо-запада Северной Америки; тяжелый туман, нависший над главными сельскохозяйственными районами Китая, может привести к сокращению сельскохозяйственного производства на треть. Хлорфторуглероды (ХФУ), когда-то широко использовавшиеся в качестве хладагентов, повредили озоновый слой атмосферы, который снижает количество ультрафиолетового излучения, достигающего Земли, и открыли озоновые дыры над Арктикой и Антарктикой.

Еще большую тревогу вызывает беспрецедентное закисление океанов, которое лишь недавно привлекло внимание крупных научно-исследовательских консорциумов. Кислота, добавленная в мировой океан в результате деятельности человека, понизила рН океана; сейчас она ниже, чем была за 20 млн лет назад, что означает 30-процентное увеличение кислотности поверхности моря с начала индустриализации. Будущее морской флоры и фауны выглядит безрадостным в условиях окисления океана с такой скоростью и интенсивностью. По мере повышения концентрации ионов водорода карбонат кальция начинает растворяться из раковин или скелетов таких организмов, как тропические кораллы, микроскопические фораминиферы и моллюски. Кроме того, по мере того как ионы водорода объединяются со строительными блоками карбоната кальция, в которых нуждаются организмы, им становится все труднее извлекать это соединение из воды и в первую очередь строить раковины.

Хотя многие наиболее смертоносные химические вещества были запрещены в 1970-х годах, они продолжают истощать биоту. Полихлорированные бифенилы — стабильные негорючие соединения, которые когда-то использовались в электрических трансформаторах и во многих других промышленных и бытовых целях — остаются в окружающей среде в течение длительного времени, циркулируя между воздухом, водой и почвой и сохраняясь в пищевой цепи. Они обнаружены вдали от своих источников у белых медведей и жителей арктических деревень; они связаны с репродуктивными нарушениями, особенно у таких животных, как морские млекопитающие, чья долгая жизнь, толстые жировые слои, в которых концентрируются химические вещества, и положение высших хищников делают их особенно уязвимыми.

Сельскохозяйственный пестицид ДДТ, широко распыляемый в 1940-х и 1950-х годах даже непосредственно на детей, сильно истончил яичную скорлупу диких птиц к тому времени, когда он был запрещен в Соединенных Штатах. Популяции таких птиц, как коричневый пеликан и белоголовый орлан, резко сократились к 1970-м годам, хотя они достаточно восстановились, чтобы этот вид был исключен из списка исчезающих видов США (лысый орел в 2007 году и коричневый пеликан в 2009 году). Напротив, размножению популяций калифорнийского кондора в центральной Калифорнии по-прежнему угрожают продукты распада ДДТ, которые спустя десятилетия после того, как пестицид был запрещен, все еще обнаруживаются в тушах морских львов, которыми иногда кормятся птицы.

Книга Карсона показала реальную опасность химических загрязнителей: они не просто нарушили химический состав воды, почвы и воздуха, но и нанесли вред биоте. Список воздействия химических веществ на живые существа настолько длинный, что химическое загрязнение в сознании большинства людей равносильно воздействию человека на окружающую среду, но это лишь одна из форм биотического обеднения.

Измененные биогеохимические циклы

Все вещества, содержащиеся в живых существах, такие как вода, углерод, азот, фосфор и сера, проходят через экосистемы в рамках биогеохимических циклов. Деятельность человека изменяет или может изменить все эти циклы. Иногда результаты связаны с изменением количества или точного химического состава циклируемого вещества; в других случаях человек изменяет биогеохимические циклы, изменяя саму биоту.

Использование пресной воды, плотины и другие инженерные сооружения влияют на количество и скорость речного стока в океаны и увеличивают скорость испарения, напрямую влияя на круговорот воды и косвенно обедняя водную жизнь. Прямые модификации живых систем человеком также изменяют круговорот воды. В Южной Африке европейские поселенцы дополнили безлесный местный кустарник, или финбос, такими деревьями, как сосны и австралийские акации из похожего средиземноморского климата. Но из-за того, что эти деревья крупнее и более влаголюбивы, чем местные кустарники, уровень грунтовых вод в регионе резко упал.

Человеческая деятельность нарушила глобальный азотный цикл, значительно увеличив количество азота, фиксируемого из атмосферы (объединяемого в соединения, используемые живыми существами). Увеличение происходит в основном за счет преднамеренного добавления азота в почву в качестве удобрения, а также в качестве побочного продукта сжигания ископаемого топлива. Сельское хозяйство, животноводство и содержание жилых дворов хронически добавляют тонны избыточных питательных веществ, включая азот и фосфор, в почву и воду.

Добавления часто невидимы; их биологическое воздействие часто драматично. Например, повышенное содержание питательных веществ в прибрежных водах вызывает цветение токсичных динофлагеллят — водорослей, вызывающих красные приливы, гибель рыб, опухоли и другие заболевания у различных морских существ. Когда огромные цветки водорослей умирают, они падают на морское дно, где их разложение лишает воду кислорода, так что рыбы и другие морские организмы больше не могут там жить. Поскольку концентрация азота в реке Миссисипи в два-три раза выше, чем 50 с лишним лет назад, каждое лето в Мексиканском заливе образуется гигантская мертвая зона. Летом 2010 г. эта мертвая зона покрывала 20 000 км ² , и каждый год после этого он более чем в два раза превышал целевой размер, установленный учеными, изучавшими это явление в течение последних 30 лет.

Сжигание ископаемого топлива изменяет углеродный цикл, в первую очередь за счет повышения концентрации углекислого газа в атмосфере. Вместе с другими парниковыми газами, такими как метан и оксиды азота, углекислый газ помогает поддерживать на поверхности Земли температуру, пригодную для жизни, и стимулирует фотосинтез растений. Но со времен промышленной революции концентрация углекислого газа в атмосфере выросла почти на 40% и теперь нарушает климат планеты. Кроме того, последствия катастрофических разливов нефти, подобных тому, что последовал за взрывом буровой установки Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в апреле 2010 года, а также воздействие химических веществ, используемых для рассеивания образовавшихся нефтяных шлейфов, отражались на протяжении десятилетий.

Глобальное изменение климата

В своем отчете за 2014 год, написанном и проанализированном более чем 3800 учеными из 195 стран мира, типично осторожная Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) (2014) заявила: «Потепление климатической системы однозначно ». Отражая всемирный научный консенсус, в отчете говорится: «Влияние человека на климатическую систему очевидно», а недавние антропогенные «выбросы парниковых газов являются самыми высокими в истории» (стр. 2). «Атмосфера и океан потеплели, количество снега и льда уменьшилось, а уровень моря поднялся». Атмосферные концентрации парниковых газов являются самыми высокими, какими они были «по крайней мере за последние 800 000 лет», и их воздействие, «крайне вероятно, было основной причиной наблюдаемого глобального потепления» (стр. 4). ХХ век в Северном полушарии был самым теплым за последнее тысячелетие. Все, кроме одного, из первых 15 лет 21 века были самыми теплыми в мире в истории, а 2015 год был самым жарким годом из когда-либо зарегистрированных.

Повышение концентрации парниковых газов, в том числе двуокиси углерода, и более высокая глобальная температура вызывают целый ряд эффектов. Там, где другие питательные вещества не являются ограничивающими, повышение концентрации углекислого газа может усилить фотосинтез и рост растений. При более высоких температурах весна наступает на одну или несколько недель раньше в Северном полушарии. Повышение температуры приводит к смещению ареалов обитания многих растений и животных — как диких, так и домашних — потенциально изменяя состав и распределение мировых биомов, а также биомов сельскохозяйственных систем. Возникающие в результате перемещения будут иметь далеко идущие последствия не только для перемещенных растений и животных, но и для товаров и услуг, от которых люди зависят от этих живых систем.

Кроме того, как показано в исследовании Gleckler et al . (2016), количество тепловой энергии, поглощенной океанами с 1865 г. – всего около 300 ЗДж, или 300×10 ²¹ Дж – удвоилось всего за 18 лет с 1997 по 2015 гг. Более того, полярные ледники и ледяные щиты отступают. Арктика нагревается в два раза быстрее, чем остальная часть планеты, а арктический морской лед таял почти рекордными темпами в 2010 году. Поскольку солнце нагревает недавно открытые воды, повторное замерзание зимой занимает больше времени, и в результате более тонкий лед тает легче. следующим летом. Повышение глобального уровня моря уже угрожает низменным островным государствам. Также меняется крупномасштабная циркуляция глобальных воздушных масс, а вместе с ней и крупномасштабные циклы океанских течений, включая периодическое потепление и похолодание в тропической части Тихого океана, известные как Эль-Ниньо и Ла-Нинья соответственно.

Все эти изменения влияют на распределение, время и количество дождя и снега, делая погоду еще более непредсказуемой, чем когда-либо. Прогнозируется, что необычно теплые или холодные зимы, мощные ураганы, подобные тем, что опустошили побережье Мексиканского залива в 2005 году, сильные засухи и наводнения, а также ущерб, наносимый человеческим жизням и имуществу, связанный с погодными условиями, будут увеличиваться по мере глобального изменения климата. Фактически, согласно отчету Центра исследований эпидемиологии бедствий (связанного со Всемирной организацией здравоохранения) за 2015 год, частота связанных с климатом событий с 2000 по 2014 год увеличилась на 44% по сравнению с двумя десятилетиями с 19 по 2014 год.с 94 по 2013 г., даже несмотря на то, что частота геофизических катастроф оставалась в целом неизменной. Мировой ущерб от стихийных бедствий с 1994 по 2013 год, из которых более двух третей были вызваны наводнениями, штормами и другими явлениями, связанными с климатом, составил не менее 2,6 триллиона долларов.

Прямое уничтожение нечеловеческой жизни

С самого начала своего существования в качестве охотников-собирателей люди стали высокоэффективными машинными инженерами экосистем и хищниками. Мы преобразовываем землю, чтобы она производила то, что нам нужно или чего мы хотим; мы собираем урожай океанов в дополнение к нашим собственным полям; мы покрываем землю, даже сельскохозяйственную землю, раскидистыми городами. Все эти действия напрямую влияют на способность других форм жизни выживать и размножаться. Мы истощаем нечеловеческую жизнь, уничтожая одни формы и отдавая предпочтение другим; результатом является потеря генетического, популяционного, видового и таксономического разнообразия более высокого порядка.

Мы необратимо гомогенизируем жизнь на Земле, по сути, осуществляя неестественный отбор, который стирает разнообразие, порожденное миллионами лет эволюции путем естественного отбора. Один вид сейчас определяет, какие другие виды выживут, размножатся и, таким образом, внесут сырье для будущей эволюции.

Чрезмерный вылов возобновляемых ресурсов

В 1930-х годах в водах Монтерейского Консервного ряда в Калифорнии было выловлено так много сардин, что популяция сократилась, унеся с собой других морских существ и средства к существованию людей. После некоторого восстановления в первом десятилетии 2000-х этот вид до сих пор не восстановился полностью. По данным Национальной службы морского рыболовства США, почти 80% коммерчески ценных рыб с известным статусом подвергались чрезмерному вылову или полностью вылавливались к 19 годам. 93. К видам атлантической промысловой рыбы на самом низком уровне в истории относятся тунец, марлин, треска и рыба-меч. Перелов не только истощает целевые виды, но и перестраивает целые морские пищевые сети.

Морские млекопитающие, включая китов, тюленей, морских львов, ламантинов и морских выдр, были настолько сильно истощены охотниками, что один вид, морская корова Стеллера, вымер; многие другие виды почти исчезли. В 19 веке русские торговцы мехом истребили каланов на побережье центральной Калифорнии. Когда выдры исчезли, их основная добыча, фиолетовые морские ежи, заполонили прибрежные леса гигантских водорослей, уничтожив листья водорослей и среду обитания, которую они предоставили бесчисленному количеству других морских существ, включая рыбу, выловленную в коммерческих целях. Благодаря пятидесятилетней защите популяции морских млекопитающих медленно восстанавливались – только для того, чтобы столкнуться с нехваткой продовольствия, поскольку региональные морские пищевые сети распутались из-за рыболовства, изменения условий океана и загрязнения.

Заготовка древесины лишила земли растительности, от тропических лесов Амазонки до горных склонов на всех континентах, сокращая и фрагментируя среду обитания для бесчисленных лесных и речных организмов, разрушая почву, усугубляя наводнения и внося значительный вклад в глобальные выбросы углекислого газа. В Северном полушарии 10% или меньше осталось от старовозрастных тропических лесов умеренного пояса. Однородные насаждения деревьев, которые обычно пересаживают после вырубки леса, не заменяют разнообразие, утраченное естественным лесом, точно так же, как монокультуры кукурузы не заменяют разнообразие в естественных высокотравных прериях.

Фрагментация и разрушение среды обитания

Значительная часть деятельности человека по созданию экосистем не только изменяет или повреждает среду обитания других живых существ, но также часто разрушает эту среду обитания. Установленные на спутниках приборы дистанционного зондирования выявили преобразования земных ландшафтов в масштабах, невообразимых в прошлые века. Вместе пахотные земли и пастбища занимают 40% поверхности суши Земли. Оценки доли земель, полностью преобразованных или деградированных людьми, колеблются около 50%. Наши дороги, фермы, города, откормочные площадки и ранчо либо фрагментируют, либо разрушают среду обитания большинства крупных плотоядных млекопитающих. Добыча полезных ископаемых и бурение нефтяных скважин наносят ущерб почве, удаляют растительность и загрязняют пресноводные и морские районы. Выпас скота уплотняет почву и отправляет ил и навоз в ручьи, где они наносят вред жизни ручья.

Ландшафты, которые не были полностью приспособлены для использования человеком, были разрезаны на фрагменты. В Song of the Dodo писатель Quammen (1996) уподобляет наши действия тому, чтобы начать с прекрасного персидского ковра, а затем аккуратно разрезать его на 36 равных частей; даже если бы у нас была такая же площадь, у нас не было бы 36 хороших персидских ковров — только рваные, нефункциональные фрагменты. И на самом деле у нас нет даже первоначальной площади, потому что мы уничтожили огромную ее часть.

Такое разрушение среды обитания не ограничивается наземной средой. Человеческое русло рек может удалить целые сегменты русла реки. Например, в реке Киссимми в американском штате Флорида в результате создания каналов в 1960-х годах 165 км свободно текущей реки превратились в 90 км канала, эффективно удалив 35 км речного русла и резко изменив оставленные бесхозные речные меандры.

Водно-болотные угодья во всем мире продолжают исчезать, осушаясь для создания прибрежных сообществ для людей и заполняясь для увеличения пахотных земель. Нижние 48 Соединенных Штатов потеряли 53% своих водно-болотных угодий между 1700-ми годами и серединой 19-го века.80-е годы. Такие потери уничтожают основные питомники рыбы и моллюсков, естественные наводнения и контроль загрязнения, а также среду обитания для бесчисленных растений и животных.

Мозаика мест обитания на морском дне, на нем или вблизи него, где обитает 98% всех морских видов, также уничтожается. Подобно сплошной вырубке старовозрастного леса, использование больших тяжелых тралов, тянущихся по морскому дну для ловли донной рыбы и других видов, выравнивает и упрощает сложные, структурированные места обитания, такие как гравий, коралловые рифы, расщелины и валуны, и резко сокращает биоразнообразие. Исследования, проведенные Национальным исследовательским советом Национальной академии наук США, показали, что один буксир может повредить или уничтожить до двух третей некоторых видов, обитающих на дне, которые, возможно, все еще не восстановились после года или более бездействия. траление.

Фрагментация и разрушение среды обитания, будь то на суше или в пресноводной и морской среде, может привести к вымиранию или изоляции организмов таким образом, что они станут чрезвычайно уязвимыми для природных нарушений, изменения климата или дальнейшего вмешательства человека.

Биотическая гомогенизация

«Единственный продолжающийся процесс… на исправление которого потребуются миллионы лет, — предостерегает нас Уилсон (1994, стр. 355), — это потеря генетического и видового разнообразия в результате разрушения естественной среды обитания. Это глупость, которую наши потомки вряд ли простят нам». Как намеренно, так и непреднамеренно люди перестраивают живые компоненты Земли, уменьшая разнообразие и гомогенизируя биоты по всему миру. Нынешняя продолжающаяся потеря генетического разнообразия, популяций и видов значительно превышает фоновые темпы. В то же время наша глобальная экономика перемещает виды по всему миру в беспрецедентных масштабах.

В настоящее время земной шар переживает шестое массовое вымирание, крупнейшее с момента исчезновения динозавров 65 млн лет назад; Считается, что нынешние темпы вымирания примерно в 100–1000 раз выше, чем до того, как люди доминировали на Земле. Согласно «Оценке экосистем на пороге тысячелетия» (2005 г.), пятилетнему проекту, начатому в 2001 г. для оценки мировых экосистем, к 2035 г. примерно 10–15 % видов в мире будут вымирать. Примерно 20 % всех позвоночных, включая 33% акул и скатов находятся под угрозой исчезновения.

Как минимум один из каждых восьми видов растений также находится под угрозой исчезновения. Хотя наибольшее внимание обычно уделяется млекопитающим и птицам, массовое вымирание растений, составляющих основу пищевых сетей биосферы, подрывает основы жизнеобеспечения. Взаимоотношения между животными и растениями, особенно очевидные в тропических лесах, означают, что вымирание в одной группе имеет каскадный эффект в других группах. Например, растения, зависящие от животных для опыления или распространения семян, сами находятся под угрозой исчезновения видов животных, от которых они зависят. Неудивительно, что некоторые ученые рассматривают вымирание как наихудшую биологическую трагедию, но вымирание — всего лишь еще один симптом глобального обеднения биоты.

С тех пор, как они начали распространяться по земному шару, люди переносят с собой другие организмы, иногда в пищу, иногда из эстетических соображений, а чаще всего случайно. Благодаря мобильности современных обществ и сегодняшней особенно быстрой глобализации торговли внедрение чужеродных видов достигло масштабов эпидемии, в результате чего некоторые ученые называют это биологическим загрязнением. Инопланетяне повсюду: в Северной Америке полосатые мидии и тамариски, или соляной кедр; в Средиземном море, медуза Красного моря и обыкновенная аквариумная водоросль Caulerpa Taxifolia ; и в Черном море, гребенчатый желе Лейди из северо-восточной Америки, и это лишь некоторые из них.

Стоимость таких вторжений, как с экономической, так и с экологической точек зрения, высока. В Соединенных Штатах, например, ежегодные экономические потери из-за ущерба, причиняемого инвазивными видами, или затраты на борьбу с ними превышают 137 миллиардов долларов в год, что на 40 миллиардов долларов больше, чем потери страны от ущерба, связанного с погодой, в 2005 году, когда мощный ураган Катрина опустошил Побережье Мексиканского залива. Обычно пришельцы процветают и распространяются за счет местных видов, часто вызывая вымирание. На многих островах более половины видов растений не являются аборигенными, а во многих континентальных районах эта цифра достигает 20% и более. Интродуцированные виды быстро догоняют фрагментацию и разрушение среды обитания, которые являются основными причинами ухудшения состояния окружающей среды.

Кроме того, люди модифицировали свои сельскохозяйственные растения и одомашненных животных в течение 10 000 лет или около того, отбирая семена или особей, размножая и скрещивая их. Целью было что-то лучше, больше, вкуснее, выносливее или все вышеперечисленное. Успех иногда был призрачным, но результатом стала гомогенизация сельскохозяйственных культур и скота, а также утрата биоразнообразия растительной и животной пищи. Например, из бесчисленного множества сортов картофеля, одомашненных южноамериканскими культурами, только один был принят и культивирован, когда картофель впервые попал в Европу. Новая культура позволила накормить больше людей с эквивалентной площади земли и изначально предотвратила недоедание. Но в 1800-х годах штамм погиб от грибкового поражения картофеля. Если бы было выращено более одного сорта, трагического ирландского картофельного голода можно было бы избежать. Сегодня, как отмечает Sethi (2015) в Хлеб, вино, шоколад, мы рискуем не только потерять разнообразие, позволяющее сельскохозяйственным культурам и домашнему скоту противостоять вредителям, засухе, болезням и неумолимым изменениям окружающей среды, но мы также рискуем потерять любимые продукты.

Генная инженерия

Хотя люди тысячелетиями занимаются разведением организмов, в последние несколько десятилетий 20-го века они начали напрямую манипулировать генами. Используя инструменты молекулярной биотехнологии, ученые клонировали овец и коров из клеток взрослого организма. Новые технологии редактирования генов, называемые генными драйвами, открыли потенциал для преобразования или уничтожения целых видов в дикой природе. Американские фермеры регулярно засеивают свои поля кукурузой, чей генетический материал включает в себя бактериальный ген, устойчивый к определенным патогенам. Более 40 генетически модифицированных культур были одобрены для продажи американским фермерам с 19 года.92, с генами, заимствованными у бактерий, вирусов и насекомых. На Соединенные Штаты приходится почти две трети биотехнологических культур, выращиваемых в мире. В 2013 году во всем мире 174 миллиона гектаров в 24 странах на шести континентах были засеяны генетически модифицированными культурами, по сравнению с 1,7 миллионами гектаров в 6 странах в 1996 году — 100-кратное увеличение площадей менее чем за два десятилетия.

Биотехнологи сосредотачиваются на потенциале этой зеленой революции нового тысячелетия, чтобы накормить растущее население мира, которое только за последнее десятилетие увеличилось более чем на 1 миллиард человек. Но другие ученые обеспокоены неизвестными рисками для здоровья человека и окружающей среды. Эти опасения вызвали глубокие научные и общественные дебаты, особенно в Европе, сродни дебатам о пестицидах во времена Рэйчел Карсон.

Одной из тревожных практик является метод, применяемый инженерами-генетиками растений для прикрепления генов, которые они хотят внедрить в растения, к гену устойчивости к антибиотикам. Затем они могут легко отобрать растения, которые приобрели нужные гены, обработав их антибиотиком, который убивает любые неустойчивые растения. Критики опасаются, что гены устойчивости к антибиотикам могут распространиться на патогены человека и усугубить и без того растущую проблему устойчивости к антибиотикам. Другая проблема возникает из-за аллергии, которая может возникнуть или развиться у людей в ответ на генетически модифицированные продукты.

Хотя сторонники генной инженерии считают, что генетически модифицированные культуры представляют небольшой экологический риск, экологи высказывают множество опасений. Исследования, проведенные в конце 1990-х годов, показали, что пыльца генетически модифицированной Bt-кукурузы может убивать гусениц бабочки-монарха. Bt — это штамм бактерии, который с 1980-х годов используется в качестве пестицидного спрея; его гены также были вставлены непосредственно в кукурузу и другие культуры. Экологи давно обеспокоены тем, что генетически модифицированные растения могут сбежать с полей и скрещиваться с дикими родственниками. Исследования редиса, сорго, канолы и подсолнечника показали, что гены искусственно созданного растения могут переходить к диким родственникам в результате скрещивания. Есть опасения, что ген, придающий устойчивость к насекомым или гербицидам, может распространиться среди дикорастущих растений, создав инвазивные суперсорняки, которые потенциально могут снизить урожайность и еще больше нарушить естественные экосистемы.

Фактически, устойчивая к гербицидам газонная трава, испытанная в Орегоне в 2006 г., ускользнула и распространилась; трансгенный канола также появляется в американском штате Северная Дакота, в котором есть десятки тысяч гектаров обычного и генетически модифицированного канолы. По словам ученых, обнаруживших трансгенные беглецы, растущие в Северной Дакоте, вдали от полей канолы, растения, вероятно, перекрестно опыляются в дикой природе и обмениваются введенными генами; новые комбинации генов растений указывают на то, что трансгенные признаки стабильны и развиваются вне культивирования.

Генетически модифицированные культуры приносят некоторые экономические и экологические преимущества: для фермеров более высокие урожаи, более низкие затраты, экономия времени на управление и повышение гибкости; для окружающей среды косвенные выгоды от использования меньшего количества пестицидов и гербицидов. Но до сих пор остается открытым вопрос, перевешивают ли такие преимущества потенциальные экологические риски, или общественность воспримет генетически модифицированные продукты в качестве основных продуктов питания.

Прямая деградация человеческой жизни

Биотическое воздействие человека не ограничивается другими видами; сами человеческие культуры пострадали от расширяющихся кругов косвенного и прямого воздействия, которое люди наложили на остальную природу. За последние сто лет человеческие технологии работали в обоих направлениях, например, в отношении общественного здравоохранения. Чудо-лекарства контролировали распространенные патогены, в то время как естественный отбор усиливал способность этих патогенов сопротивляться лекарствам. Резервуары в тропиках сделали водоснабжение людей более надежным, но также создали идеальную среду для паразитов человека. Индустриализация подвергла общество воздействию огромного количества токсичных веществ.

Хотя бесчеловечность человека по отношению к человеку была и фактом, и предметом дискуссий на протяжении тысячелетий, дискуссии по большей части были вырваны из любого контекста окружающей среды. Мало кто сегодня рассматривает социальные беды как воздействие на окружающую среду или людей как часть биоты. Но снижение общественного благосостояния — проявляется ли оно в высоком уровне смертности или низком качестве жизни — во многом имеет общие корни с уменьшением нечеловеческой жизни как формы биотического обеднения.

Возникающие и повторно возникающие болезни

Пересечение окружающей среды и здоровья человека лежит в основе дисциплины, известной как гигиена окружающей среды. Среди экологических проблем для здоровья населения — прямое воздействие токсичных химических веществ; профессиональные угрозы для здоровья, включая воздействие опасных материалов на рабочем месте; санитария; и удаление опасных отходов.

Эксплуатация невозобновляемых природных ресурсов, включая добычу угля, добычу и переработку нефти, разработку карьеров или другие операции по добыче полезных ископаемых, часто хронически ухудшает здоровье рабочих и сокращает их жизнь. Сельскохозяйственные рабочие во всем мире страдают от длительных болезней из-за сильного воздействия пестицидов и гербицидов. Отчасти из-за повышенного загрязнения воздуха заболеваемость астмой растет, особенно в крупных городах. Синтетические летучие растворители используются в продуктах от обуви до полупроводников, вызывая заболевания легких и токсичные отходы. Производство ядерного оружия, начавшееся во время Второй мировой войны, и связанное с ним загрязнение были связаны с различными заболеваниями, в том числе с синдромами, которые не были распознаны и непоняты в то время и причины которых были диагностированы только спустя десятилетия. Сероватый металл бериллий, например, использовался в производстве оружия, а десятилетия спустя было обнаружено, что он оставляет рубцы в легких рабочих и людей, живущих вблизи свалок токсичных отходов.

Болезни бросали вызов людям на протяжении всей истории. Инфекционные заболевания, значительная часть которых возникла у диких или домашних животных, сыграли особенно важную роль в эволюции человека и культурном развитии за последние 10 000 лет. «Болезни представляют собой эволюцию в процессе», — объясняет Даймонд (1997), поскольку микробы адаптируются от одного хозяина к другому, от одного вектора передачи к другому. Quammen (2012, стр. 20), написав в Spillover , формулирует это следующим образом: «Инфекционные заболевания — это своего рода естественный раствор, связывающий одно существо с другим… внутри сложных биофизических структур, которые мы называем экосистемами». Достижения медицины 20-го века, особенно иммунизация и санитария, принесли большие успехи в искоренении инфекционных заболеваний, таких как оспа, полиомиелит и многие заболевания, передающиеся через воду. Но к концу века возникающие и вновь возникающие недуги снова приобретали масштабы пандемии. Инфекционные заболевания, которые, как считалось, пошли на убыль, включая туберкулез, малярию, холеру, дифтерию, лептоспироз, энцефалит и лихорадку денге, начали возрождаться.

Распространяются еще более тревожные, казалось бы, новые эпидемии — вирус Эбола, хантавирус, ВИЧ/СПИД, вирус Западного Нила, переносимая клещами бактерия, вызывающая болезнь Лайма, и вирусы, вызывающие болезни, вызванные вирусом чикунгунья и Зика. Некоторые из них происходят от диких животных-хозяев и переходят к людям, когда люди продолжают вторгаться в ранее нетронутые регионы. Quammen (2012) исследует ряд таких зоонозов — заболеваний, возникающих, когда возбудитель перескакивает с нечеловеческого животного на человека и заражает или убивает этого человека — и подчеркивает сложные связи между биоразнообразием и новыми зоонозными заболеваниями. Утрата биоразнообразия часто увеличивает передачу болезней, таких как болезнь Лайма и лихорадка Западного Нила, но разнообразные экосистемы также служат источниками патогенов. В целом, однако, ряд исследований, проведенных с 2000 года, показывают, что сохранение нетронутых экосистем и их эндемического биоразнообразия, как правило, снижает уровень заражения.

Миграция людей, в том числе их современное воплощение в виде авиаперелетов, также ускоряет перемещение патогенов и вызывает глобальные пандемии, такие как вспышка тяжелого острого респираторного синдрома в 2003 г. и вспышка свиного гриппа в 2009 г., вызванная вирусом h2N1. Даже что-то такое простое и безобидное, как молния, может стать косвенным агентом болезни. Искусственное освещение, особенно в тропиках, например, может изменить поведение человека и насекомых таким образом, что это ускорит передачу переносимых насекомыми болезней, таких как болезнь Шагаса, малярия и лейшманиоз.

Кроме того, особенно в высокоразвитых странах, болезни, связанные с изобилием, чрезмерным потреблением и стрессом, наносят ущерб. Монтгомери и Бикле (Montgomery and Biklé, 2016, стр. 189) отмечают, что в течение 20-го века в Соединенных Штатах хронические заболевания, в которых отсутствует инфекционный агент, «обогнали инфекционные заболевания как основную причину смерти». Сердечно-сосудистые заболевания являются причиной смерти номер один в Штатах; переедание, ожирение и диабет, вызванные малоподвижным образом жизни, особенно среди детей, являются хроническими и усиливаются. По одной из оценок, доля детей в США с избыточным весом или ожирением составляет каждый третий. Этот рост показателей ожирения был ошеломляюще быстрым. Совсем недавно в 1980 только 15% взрослых страдали ожирением; к 2008 г. 34% страдали ожирением. Две трети американцев в настоящее время считаются либо страдающими избыточным весом, либо страдающими ожирением. Еще более поразительно, что за последнее десятилетие возникла новая тенденция, уникальная для Соединенных Штатов. Экономисты Кейс и Дитон (2015) обнаружили рост смертности среди малообразованных белых мужчин среднего возраста от самоубийств, отравлений наркотиками и алкоголем и болезней печени.

Тем не менее, заметьте Монтгомери и Бикле, из примерно 10 92 264 30 92 265 микробов на Земле лишь немногие являются человеческими патогенами. Напротив, около 1 миллиона видов непатогенных микробов живут в наших телах и на них, вместе образуя микробиом человечества. Разнообразные микробные сообщества населяют кожу, глаза, рот, кишечник и так далее каждого человека. Эти сообщества так же отличаются друг от друга, как тропический лес отличается от пустыни. Наши микробные союзники помогают регулировать наши основные физиологические системы, включая иммунную систему. Недавние генетические исследования, которые идентифицируют определенные микробы и помогают выявить роли, которые они играют, выявили нарушения микробиома человека в различных заболеваниях, начиная от заражения бактерией Clostridium difficile к аутоиммунным заболеваниям, таким как болезнь Крона. Нарушения кишечных микробных сообществ могут даже влиять на ожирение.

Утрата культурного разнообразия

Хотя человеческие языки, обычаи, сельскохозяйственные системы, технологии и политические системы не считаются традиционно элементами биоразнообразия, они возникли в результате конкретной региональной среды. Подобно адаптивным чертам и поведению других организмов, эти элементы человеческой культуры представляют собой уникальные естественные истории, адаптированные, как и другие естественные истории, к биогеографическому контексту, в котором они возникли. Тем не менее, современные технологии, транспорт и торговля подтолкнули мир к глобализированной культуре, тем самым сократив биологическое и культурное разнообразие людей.

Лингвисты, например, предсказывают, что по крайней мере половина из 7000 языков, на которых говорят сегодня, исчезнет в 21 веке. С распространением евроамериканской культуры уникальные коренные человеческие культуры с их знанием местной медицины и географически специализированной экономики исчезают даже быстрее, чем естественные системы, которые их взрастили. Эта потеря человеческого биоразнообразия вызывает такое же беспокойство, как и потеря нечеловеческого биоразнообразия.

Снижение качества жизни

Воздействие ухудшения состояния окружающей среды на качество жизни человека является еще одним признаком обеднения биоты. Доступность продовольствия, которая зависит от условий окружающей среды, является основным фактором, определяющим качество жизни. Тем не менее, по данным Всемирной организации здравоохранения, почти половина населения мира страдает от одной из двух форм плохого питания: недоедания или переедания. Большой живот теперь является симптомом, характерным для детей, страдающих от недоедания, которым не хватает калорий и белка, и жителей развитых стран с избыточным весом, которые страдают от закупорки артерий и болезней сердца из-за слишком большого количества еды.

Независимо от расы или экономического класса, снижение качества жизни в современном мире проявляется в таких симптомах, как рак в Соединенных Штатах, вызванный загрязнением окружающей среды, и высокий уровень заболеваемости в бывшем советском блоке после десятилетий неконтролируемого загрязнения. Даже при наличии четких законодательных требований к предприятиям обнародовать информацию о своих токсичных выбросах, многим людям во всем мире по-прежнему не хватает как информации, так и полномочий для принятия решений, которые дали бы им хоть какой-то контроль над качеством своей жизни.

Огорченный ухудшением состояния окружающей среды и, как следствие, качеством жизни на своей родине, активист огони Кен Саро-Вива незадолго до своей казни нигерийским правительством в 1995 году выступил с заявлением: «Окружающая среда — это первое право человека. Без безопасной среды человек не может существовать, чтобы претендовать на другие права, будь то политические, социальные или экономические». Кениец Маатаи (2009 г., стр. 249), лауреат Нобелевской премии мира 2004 г., также написал: «[Если] мы разрушим его, мы подорвем наш собственный образ жизни и в конечном итоге убьем себя. Вот почему окружающая среда должна быть в центре внутренней и международной политики и практики. Если это не так, у нас нет шансов существенно сократить бедность».

Игнорируя такого рода советы в течение десятилетий, страны видят новый тип беженцев, пытающихся избежать деградации окружающей среды и отчаянных условий жизни; число международных экологических беженцев впервые превысило число политических беженцев во всем мире в 1999 году. Экологические беженцы бегут из родных мест, опустошенных наводнениями в результате строительства плотин, добычи полезных ископаемых, опустынивания и несправедливой политики национальных и международных организаций. Такая деградация ущемляет многие основные права человека, включая права на здоровье, средства к существованию, культуру, неприкосновенность частной жизни и собственность.

Люди давно осознали, что деятельность человека, ухудшающая состояние окружающей среды, угрожает не только всей биосфере, но и качеству жизни человека. Еще 4500 лет назад в Месопотамии и Южной Азии письменные источники выявили понимание биоразнообразия, естественного порядка среди живых существ и последствий нарушения биосферы. На протяжении всей истории, даже когда цивилизация все больше отрывалась от своих естественных основ, писатели, мыслители, активисты и люди из всех слоев общества продолжали видеть и превозносить преимущества природы для качества жизни людей.

У современного общества еще есть шанс заново понять, насколько важна окружающая среда для качества жизни. Обнадеживает тот факт, что в 1990 году Объединение сталелитейщиков Америки опубликовало отчет, в котором признается, что сохранение рабочих мест сталелитейщиков не может быть обеспечено за счет игнорирования экологических проблем и что разрушение окружающей среды может представлять наибольшую угрозу будущему их детей. Обнадеживает и то, что в 2007 году Нобелевская премия мира была присуждена политическому деятелю и группе ученых за их работу в области изменения климата.

Несправедливость в отношении окружающей среды

Зарабатывание на жизнь за счет природных богатств постоянно приводит к разрыву между имущими и неимущими, между теми, кто несет основную тяжесть экологического ущерба своим домам, и теми, кто этого не делает, а также между правами людей, живущих сейчас, и таковые будущих поколений; эти различия также являются частью биотического обеднения. Неравный доступ к «основному праву человека» — здоровой местной окружающей среде — стал известен как экологическая несправедливость.

Экологическая несправедливость, такая как институциональный расизм, имеет место в индустриальных и неиндустриальных странах. Несправедливость может быть явной, например, когда планировщики землепользования размещают мусорные свалки, мусоросжигательные заводы и предприятия по удалению опасных отходов в общинах меньшинств или когда природоохранные органы взимают штрафы за нарушения правил обращения с опасными отходами, которые ниже в общинах меньшинств, чем в общинах белых. Менее явным, но не менее несправедливым является вред, причиняемый одному сообществу, когда нездоровая природоохранная практика приносит пользу другому. Сплошные рубки в высокогорьях на северо-западе Северной Америки, например, приносят пользу общинам, занимающимся лесозаготовками, и наносят ущерб средствам к существованию общин, занимающихся рыболовством в низинах, которые подвергаются селевым потокам, осадкам и наводнениям ниже по течению.

Институциональный расизм и экологическая несправедливость обычно признаются постфактум, если вообще признаются. Например, в американском городе Флинт, штат Мичиган, население 2010 г. составляло более 60% чернокожих и латиноамериканцев, а средний доход домохозяйства в 2014 г. был на 16% меньше, чем по штату в целом. Чтобы сэкономить деньги, город в 2014 году перевел источник воды с озера Гурон на реку Флинт. Но вместо того, чтобы экономить деньги, коррозионно-активный новый источник воды выщелачивал свинец из стареющих водопроводных труб города. Несмотря на растущее количество свидетельств серьезных последствий для здоровья после перехода, включая потенциально пожизненное повреждение мозга у городских детей, губернатор Мичигана и другие официальные лица штата в течение нескольких месяцев заверяли граждан, что вода безопасна. В отчете, опубликованном в марте 2016 года, независимая комиссия, назначенная губернатором, заявила, что факты «приводят нас к неизбежному выводу о том, что речь идет об экологической несправедливости» и что «жители Флинта, большинство которых составляют чернокожие или афроамериканцы и среди самых бедных жителей любого мегаполиса в Соединенных Штатах, не пользовались такой же степенью защиты от опасностей для окружающей среды и здоровья, как те, которые предоставляются другим сообществам».

Бедственное положение работающей бедноты и неравенство между богатыми и бедными сами по себе являются примерами биотического обеднения человеческого общества. По данным Исследовательского института социального развития ООН, в 1994 году совокупное состояние 358 миллиардеров мира равнялось совокупному доходу беднейших 2,4 миллиарда человек. В 2010 году журнала Forbes оценили число миллиардеров в 1011 с общим состоянием в 3,6 триллиона долларов. К 2015 году число миллиардеров выросло до 1826, а их общее состояние практически удвоилось, до 7,05 триллиона долларов, что более чем в два раза превышает валовой внутренний продукт (ВВП) Германии, самой процветающей страны Европы.

В Соединенных Штатах в последнее десятилетие 20-го века доходы бедных семей и семей среднего класса оставались на прежнем уровне или падали, несмотря на бум фондового рынка. Центр бюджетных и политических приоритетов и Институт экономической политики сообщили, что в период с 1988 по 1998 год доходы пятой части самых бедных американских семей выросли менее чем на 1%, а доходы пятой части самых богатых подскочили на 15%. К середине второго десятилетия 21 века разрыв в богатстве среди американцев стал самым большим среди промышленно развитых стран: самые богатые 3% населения владеют 54% богатства. Самые богатые американцы продолжают процветать даже во время и после глобальной рецессии 2008 года, в то время как менее обеспеченные продолжают терять позиции.

Но, возможно, самым грубым примером доминирования человека и окружающей среды, ведущим к сохранению несправедливости, является создание так называемого третьего мира для снабжения сырьем и рабочей силой доминирующей европейской цивилизации после 1500 года и возникший в результате раскол между сегодняшними развитыми и развивающимися странами. Развивающиеся регионы по всему миру обладали огромными запасами природных богатств, некоторые из которых, например нефть, имели очевидную денежную стоимость в доминирующих экономиках, а некоторые имели ценность, невидимую для этих экономик, например обширные нетронутые экосистемы. Исследование Организации Объединенных Наций, проведенное в 2010 году в рамках Инициативы по экономике экосистем и биоразнообразию, показало, что даже сегодня на экосистемы Земли приходится примерно от половины до 90% источника средств к существованию для сельского и лесного населения; в исследовании эта величина называется ВВП бедных.

Доминирующие европейские цивилизации беззастенчиво эксплуатировали это природное богатство и колонизировали или поработили людей, на родине которых это богатство было найдено. Но доминирующие цивилизации также экспортировали свой образ мышления и свои экономические модели в развивающийся мир, не только колонизируя места, но и осуществляя то, что Маатаи называл колонизацией разума. Хотя доминирующее общество 21-го века склонно отвергать древнюю мудрость как неактуальную в современном мире, возможно, самым жестоким обнищанием является культурное и духовное опустошение, которое испытывают эксплуатируемые народы во всем мире.

Эксплуатация бедных наций и их граждан более богатыми странами-потребителями — и во многих случаях теми же правительствами, которые боролись за независимость от колонистов, переняв при этом взгляды и экономические модели колонистов — сохраняется и сегодня в сельском хозяйстве, сборе диких материалов и текстильные и другие производственные потогонные цеха. В середине 1990-х промышленно развитые страны потребляли 86% мирового алюминия, 81% бумаги, 80% железа и стали, 75% энергии и 61% мяса; таким образом, они несут ответственность за большую часть ухудшения состояния окружающей среды, связанного с производством этих товаров. Однако большая часть фактической деградации все еще происходит в развивающихся странах.

В результате продолжающаяся экологическая и социальная несправедливость, совершаемая как посторонними, так и инсайдерами, пронизывает развивающиеся страны. Такое обнищание может принимать форму мучительных физических перемещений, подобных массовым перемещениям, вызванным китайской плотиной «Три ущелья». Это может выглядеть как опустошение родных земель и убийство людей, которые боролись за сохранение своих земель, как в поддерживаемой нигерийским правительством эксплуатации нефтяных запасов страны огони корпорацией Shell Petroleum Development Corporation. После казни Саро-Вивы огони остались без права голоса, чтобы иметь дело с изуродованным и загрязненным нефтью ландшафтом.

Бедность по-прежнему преследует женщин и детей, несмотря на значительный прогресс в благосостоянии обеих групп за последнее столетие. Дети из бедных общин, даже в богатых странах, страдают от вялости и нарушений физического и интеллектуального развития, известных как задержка развития. Бедность вынуждает многих детей работать на земле или в промышленных потогонных мастерских; отсутствие образования мешает им реализовать свой интеллектуальный потенциал. Это обеднение жизни женщин и детей является таким же симптомом биотического обеднения, как вырубка лесов, инвазивные чужеродные организмы или исчезновение видов.

Мало-помалу местные жители выдвигают инициативы по сохранению и развитию на уровне сообществ для борьбы с этим обнищанием: движение «Зеленый пояс» Маатаи, которое началось с посадки деревьев для восстановления ландшафтов сообщества и обеспечения средств к существованию для жителей, а также рост экотуризма. и микрокредитование (небольшие ссуды, предоставляемые отдельным лицам, особенно женщинам, для открытия собственного бизнеса) как способы приносить денежные выгоды непосредственно местному населению без дальнейшего ущерба для их окружающей среды. В конечном итоге все усилия по защите этносферы и биосферы можно было бы рассматривать как борьбу за права будущих поколений на окружающую среду, которая может их поддерживать.

Политическая нестабильность

Только в течение последних двух десятилетий 20-го века вопросы окружающей среды стали фигурировать в повестке дня международной дипломатии, поскольку ученые начали обращать внимание на необратимую связь между ухудшением состояния окружающей среды и национальной безопасностью, а правительства начали замечать. Британский ученый Майерс (Myers, 1993), отметив, что экологические проблемы, вероятно, станут основными причинами конфликтов в ближайшие десятилетия, одним из первых определил новую концепцию экологической безопасности. Он предупредил, что национальной безопасности, которой угрожают беспрецедентные изменения окружающей среды, независимо от политических границ, потребуются беспрецедентные ответы, совершенно отличные от военных действий. Нации не могут развертывать свои армии, чтобы сдерживать наступление пустынь, повышение уровня моря или парниковый эффект. Все чаще правительства начинают признавать наличие таких угроз. Только в одном недавнем примере дипломатические, оборонные и разведывательные агентства США неоднократно называли изменение климата неотложной и растущей угрозой национальной безопасности.

Канадский ученый Гомер-Диксон (1999) показал, что нехватка окружающей среды — вызванная экологическими ограничениями или социально-политическими факторами, включая рост населения, истощение возобновляемых ресурсов, таких как рыба или древесина, и экологическая несправедливость, совершаемая одним сегментом населения по отношению к другому — быстро превращались в постоянную самостоятельную причину гражданских беспорядков и этнического насилия. Он обнаружил, что такая нехватка помогает вогнать общества в самоподдерживающуюся спираль дисфункции и насилия, включая терроризм. Экологическая и экономическая несправедливость во всем мире не оставляет ни одной страны застрахованной от такого рода угроз.

Как правило, дипломатия застопорилась в конфликтах из-за природных ресурсов: споры о правах на воду не раз приводили к остановке израильско-палестинских мирных соглашений; драки из-за рыбы вспыхнули между Канадой и США, Испанией и Португалией. Напротив, при принятии Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, в 1987 году правительства, неправительственные организации и промышленность успешно работали вместе, чтобы защитить часть общего достояния окружающей среды. Соглашение требует от подписавших его стран сократить использование ХФУ и других химикатов, разрушающих озоновый слой, и, по словам бывшего генерального секретаря ООН Кофи Аннана, является, пожалуй, самым успешным международным соглашением на сегодняшний день.

Кумулятивный эффект

Если ученые узнали что-то о факторах, ведущих к обеднению биоты, они узнали, что кумулятивный эффект этих факторов может принимать неожиданные размеры. Как подробно описали такие ученые, как Фаган (1999) и Даймонд (2005), множественные стрессы глобальных климатических циклов, таких как Эль-Ниньо, стихийные бедствия, такие как засухи или наводнения, истощение ресурсов и социальные потрясения, сформировали судьбы цивилизаций.

Такие обширные общества, как древний Египет, Перу, юго-запад Америки и остров Пасхи, процветали и разваливались из-за неразумного управления окружающей средой. Город Убар, построенный на песках пустыни на территории нынешнего южного Омана, исчез в провале, образовавшемся в результате забора слишком большого количества воды из его огромного колодца. В современной Сахелианской Африке сочетание рытья колодцев и улучшения медицинского обслуживания и санитарии привело к трехкратному увеличению населения. Совокупный эффект более высокой плотности населения и оседлого образа жизни превышал возможности местных районов прокормить людей и их скот, особенно перед лицом высоких налогов, взимаемых колониальными правительствами. В результате обедневшие общества заняли место кочевых культур, которые развивались и процветали в реалиях пустыни.

В первые десятилетия 21-го века многочисленные стихийные бедствия постигли страны по всему миру: лесные пожары в Австралии, Боливии, Канаде, России и США; наводнения на Британских островах, в Китае, Индии, Румынии и Западной Африке; разрушительные ураганы и тайфуны в Карибском бассейне, на Филиппинах, Тайване и юго-востоке США; катастрофические оползни и наводнения в Китае, Гватемале, Пакистане и Португалии; и разрушительные землетрясения в Чили, Китае, Гаити, Индонезии, Японии и Пакистане. Ни дожди, ни землетрясения не были вызваны деятельностью человека, но кумулятивный эффект человеческого землепользования и практики управления — от дамб, отделяющих Миссисипи от ее поймы, до вырубки лесов на Гаити — сделал человеческие жертвы и материальные потери намного большими, чем они могли бы быть. было иначе.

Основной причиной масштабного воздействия человека на окружающую среду является наше индивидуальное и коллективное репродуктивное и потребительское поведение, которое принесло нам впечатляющий успех как виду. Но те самые вещи, которые позволили людям процветать практически в любой среде, усилили наше воздействие на эту среду, а технологические и политические шаги, которые мы предпринимаем для смягчения нашего воздействия, часто усугубляют его. Слишком многие из нас просто слишком много берут у природы и просят ее поглотить слишком много отходов.

Фрагментированные мировоззрения, фрагментированные миры

На протяжении большей части истории человечества люди оставались привязанными к своему естественному окружению. Даже по мере развития сельского хозяйства, письменности и технологий географические, языковые и культурные барьеры сохраняли разнообразие людей, причем каждая группа зависела в основном от местных и региональных знаний о том, где и когда можно найти ресурсы, необходимые для выживания. Их мировоззрение и, как следствие, экономика отражали эту зависимость.

Например, на северо-западе Северной Америки, начиная примерно 3000 лет назад, местная экономика основывалась на обилии тихоокеанского лосося. В ее основе лежала концепция дара и система верований, рассматривавшая все части Земли — живые и неживые — как равных членов сообщества. В этой и других древних экономиках дарения подарок не был собственностью, которой можно было владеть; скорее, его нужно было передать, создавая цикл обязательных возвратов. Отдельные люди или племена приобретали престиж благодаря размеру своих даров, а не количеству накопленного богатства.

Эта система эволюционировала вместе с миграционными привычками лосося, который каждый год массово перемещался вверх по реке для нереста. Поскольку индейцы рассматривали лосося и себя как равных в общем сообществе, убийство лосося представляло собой дар еды от лосося людям. Рыбаки были обязаны относиться к лососю с уважением, иначе он рисковал потерять этот жизненно важный дар. Обмен подарками между лососем и людьми — пища для уважительного обращения — минимизировал отходы и чрезмерный вылов и обеспечил непрерывное снабжение продовольствием. Кроме того, многолетняя торговля подарками между людьми эффективно перераспределяла богатство, приносимое каждый год колебаниями популяций мигрирующих рыб, выравнивая циклы подъемов и спадов, которые обычно сопровождают зависимость от ненадежного ресурса.

В наше время экономика дарения вместе с сопровождавшим ее эгалитарным мировоззрением уступила место экономике перераспределения, связанной не с обменом дарами с природой, а с эксплуатацией природы и технологиями, усиливающими эту эксплуатацию. Вместо того, чтобы рассматривать природные ресурсы как членов общего сообщества, люди стали рассматривать их как товары. Природные ресурсы подпадали под рубрику «земля» в экономической троице, включающей три фактора производства: землю, труд и капитал. Земля и ресурсы, включая сельскохозяйственные культуры, рассматривались как расходуемые или легко заменяемые формы капитала, стоимость которых определялась исключительно их стоимостью на рынке людей.

В 1776 году Адам Смит опубликовал свое знаменитое Исследование о природе и причинах богатства народов , в котором он утверждал, что общество есть просто сумма его индивидуумов, что общественное благо есть сумма индивидуальных желаний и что рынок (так называемая невидимая рука) автоматически направляет индивидуальное поведение на общее благо. Решающими для его теорий были разделение труда и идея о том, что все факторы производства свободно перемещаются. Его механистические взгляды создали экономическое обоснование для того, чтобы больше не рассматривать людей как членов сообщества, связанных этическими, социальными и экологическими узами.

Примерно в то же время, подпитываясь и подпитываясь началом промышленной революции, изучение мира природы трансформировалось в современную физику, химию, геологию и биологию. До середины 19 века те, кто изучал мир природы, в том числе немецкий биогеограф начала 19 века барон Александр фон Гумбольдт и его ученик Чарльз Дарвин, придерживались комплексного взгляда на науку и природу, включая людей. Оба ученых считали понимание сложных взаимозависимостей между живыми существами самым благородным и самым важным результатом научных исследований.

Но эта комплексная натурфилософия вскоре была вытеснена более атомистическими взглядами, которые лучше соответствовали индустриализации. Массовое производство новых машин основывалось на разделении труда и взаимозаменяемых частях. Подобно автомобилям на конвейере, природные явления были разбиты на их предполагаемые составные части в редукционизме, который с тех пор доминирует в науке. Спеша получить глубокие, специализированные знания, наука и общество упустили из виду необходимость связывания этих знаний воедино. Дисциплинарная специализация заменила интегративную науку.

Неоклассическая экономическая теория, возникшая примерно в 1870 году, положила начало господствующему сегодня экономическому мировоззрению. Стоимость товара больше не была привязана к труду, необходимому для его производства, а вместо этого определялась его дефицитом. Цена товара определялась только взаимодействием спроса и предложения. Таким образом, как часть «земли», природные ресурсы стали частью человеческой экономики, а не материальной основой, делающей возможной человеческую экономику. Из-за своей доктрины бесконечной взаимозаменяемости неоклассическая экономическая теория отвергает любые ограничения роста; забыты классические экономические мыслители и современники фон Гумбольдта, в том числе Томас Мальтус и Джон Стюарт Милль, видевшие пределы роста населения и материального благосостояния.

Следовательно, в 19-м и 20-м веках преобладали экономические показатели, которые способствовали экономической невидимости природы, вводя общество в заблуждение относительно значимости живых систем Земли для благополучия человека. Среди худших показателей — валовой национальный продукт (ВНП) и его двоюродный брат — ВВП. ВНП измеряет стоимость товаров и услуг, произведенных гражданами или компаниями страны, независимо от их местонахождения по всему миру. ВВП, напротив, измеряет стоимость товаров и услуг, произведенных в пределах границ страны, независимо от того, кто или что производит эти товары и услуги.

По сути, и ВНП, и ВВП измеряют переход денег из рук в руки, независимо от того, за что деньги платят; они не делают различий между желательным и нежелательным, между издержками и выгодами. Оба индикатора игнорируют важные аспекты экономики, такие как неоплачиваемый труд или неденежный вклад в развитие человека — воспитание детей, волонтерство, проверка книг из библиотеки. Хуже того, в индикаторах также не учитываются социальные и экологические издержки, такие как загрязнение, болезни или истощение ресурсов; они только добавляют, а не убавляют. Математика ВВП добавляет стоимость оплачиваемого дневного ухода или пребывания в больнице и игнорирует стоимость неоплачиваемого воспитания или ухода на дому со стороны семьи или друзей. Он увеличивает стоимость продаваемой древесины, но не вычитает потери биоразнообразия, защиты водоразделов или регулирования климата при вырубке леса.

За последние несколько десятилетий были предприняты усилия по созданию менее зашоренных экономических показателей. Социологи Герман Дейли и Джон Кобб в 1989 году разработали индекс устойчивого экономического благосостояния, который корректирует ВНП Соединенных Штатов, добавляя экологические блага и вычитая экологические недостатки. Государственные расходы на образование, например, взвешиваются как «товары», в то время как затраты на очистку от загрязнения, истощение природных ресурсов и лечение болезней, связанных с окружающей средой, считаются «плохими». В отличие от стремительного роста ВВП последних десятилетий, этот показатель устойчивого экономического благосостояния практически не изменился за тот же период.

Еще одна работа направлена ​​на то, чтобы выявить ценность природы в денежном выражении путем присвоения долларовой стоимости экологическим товарам и услугам. В исследовании 1997 года, проведенном экологом Дэвидом Пиментелем и его коллегами, были рассчитаны отдельные значения для конкретных биологических функций, таких как формирование почвы, селекция сельскохозяйственных культур или опыление. Суммируя эти цифры, эти исследователи оценили общую экономическую выгоду от биоразнообразия для Соединенных Штатов в 319 миллиардов долларов — 5% ВВП США в то время — и для всего мира в 2928 миллиардов долларов. Анализ, проведенный Пиментелем и его коллегами в 2000 году, показал, что примерно 50 000 неместных видов в Соединенных Штатах наносят серьезный ущерб окружающей среде, а затраты на возмещение ущерба составляют 137 миллиардов долларов в год.

В рамках Международного года биоразнообразия Организации Объединенных Наций в 2010 году несколько исследований перевели стоимость мировых экосистем в долларовую стоимость. В одном отчете стоимость жизненно важных экосистемных услуг, предоставляемых людям живыми системами, оценивается в 21–72 триллиона долларов в год, что сопоставимо с мировым валовым национальным доходом в размере 58 триллионов долларов в 2008 году. коралловые рифы — стоимостью от 30 до 172 миллиардов долларов в год — для рыболовства, туризма и защиты от океанских штормов и высоких волн, услуг, которым угрожают более теплые и более кислые моря.

Хотя денежный подход не дает всеобъемлющего индикатора состояния окружающей среды, он определенно указывает на то, что экологические ценности, игнорируемые глобальной экономикой, огромны. Следовательно, несколько стран и растущее число глобальных финансовых учреждений, таких как Всемирный банк, начали включать природный капитал в свои системы экономического учета. Более 30 стран начали учет природного капитала с использованием стандартной методологии, принятой Статистической комиссией ООН в 2012 году, и многие финансовые учреждения по всему миру обязались учитывать природный капитал в бухгалтерском учете и принятии решений в частном секторе.

Слишком много Потребление слишком много

С момента появления H. sapiens около 200 000 лет назад человеческой популяции потребовалось до 1804 года, чтобы достичь своего первого миллиарда, 123 года, чтобы удвоиться до 2 миллиардов, и 33 года, чтобы достичь 3 миллиард. Население человечества снова удвоилось с 3 миллиардов до 6 миллиардов примерно за 40 лет — до того, как большинство бэби-бумеров после Второй мировой войны достигли пенсионного возраста. Бюро переписи населения США прогнозирует, что даже при снижении уровня рождаемости в развитых странах, Китае и некоторых развивающихся странах, где женщины получают образование и экономическую власть, а также при таких пандемиях, как СПИД, уносящих больше жизней, численность населения мира достигнет 9 человек.миллиардов к 2044 году.

Люди присваивают себе около 40 % мирового производства растений, 54 % стока пресной воды на Земле и достаточное количество даров океана, чтобы истощить 63 % оцениваемых запасов морской рыбы. В энергетическом отношении потребление пищи одним человеком составляет 2500–3000 кал в сутки, примерно столько же, сколько у обыкновенного дельфина. Но со всей другой энергией и материалами, используемыми людьми, глобальное потребление энергии и материалов на душу населения росло даже быстрее, чем рост населения за последние 50 лет. Теперь, вместо соэволюции с естественной экономикой, глобальное общество пожирает основы этой экономики, обедняя живые системы Земли и подрывая основы собственного существования (
; Карр, 2008).

Открыть в отдельном окне

Взаимосвязь природных, социальных и экономических систем на Земле. Человеческую экономику можно рассматривать как глазурь на двухслойном торте. Экономический лед разрушает лежащие под ним человеческие социальные и природные слои, угрожая фундаменту и устойчивости всех трех систем.

Рис. 1

Изменено из Karr, J.R., 2008. Достижение устойчивого общества. В: Вестра, Л., Боссельманн, К., Вестра, Р. (ред.), Примирение человеческого существования с экологической целостностью, стр. 21–37. Лондон: Earthscan.

На протяжении большей части 20-го века экологические измерения или индикаторы отслеживали в основном два класса информации: подсчеты деятельности, направленной на охрану окружающей среды, и снабжение людей продуктами. Регулирующие органы, как правило, озабочены законодательством, выдачей разрешений или обеспечением соблюдения, например, количеством принятых экологических законов, выданных разрешений, предпринятых мер по обеспечению соблюдения или построенных очистных сооружений. Агентства по защите ресурсов концентрируются на сборе и распределении ресурсов. Менеджеры по водным ресурсам, например, измеряют количество воды; они распределяют воду для бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей, но редко делают приоритетным резервирование запасов для поддержания водной жизни, защиты живописных и рекреационных ценностей или просто для поддержания круговорота воды. Лесники, фермеры и рыбаки подсчитывают досковые футы древесины, бушели зерна и тонны выловленной рыбы. Правительственные и неправительственные организации, отвечающие за охрану биологических ресурсов, ведут учет исчезающих и находящихся под угрозой исчезновения видов.

Как и в притче о трех слепцах и слоне, каждый из которых думает, что слон похож на ту часть тела, к которой он может прикоснуться, эти или подобные индикаторы измеряют только один аспект качества окружающей среды. Подсчет бюрократических достижений фокусируется на деятельности, а не на информации о реальном экологическом состоянии и тенденциях. Измерения предложения ресурсов отслеживают производство товаров, а не способность системы продолжать поставлять этот товар. И измерение только того, что мы удаляем из естественных систем — как если бы мы снимали проценты со сберегательного счета — упускает из виду тот факт, что мы также обычно истощаем основную сумму.

Даже подсчеты биологов исчезающих и находящихся под угрозой исчезновения видов, которые, казалось бы, напрямую измеряют биотическое обеднение, по-прежнему сосредоточены на биологических частях, а не на экологическом целом. Подсчет видов, находящихся под угрозой исчезновения, ничем не отличается от подсчета любого другого товара. Это обращает наше внимание на систему, которая уже находится в беде, возможно, слишком поздно. И это слегка подкрепляет наше мнение о том, что мы знаем, какие части биоты наиболее важны.

Обществу необходимо переосмыслить использование имеющихся экологических индикаторов, а также разработать новые индикаторы, отражающие текущие условия и тенденции в системах, от которых зависят люди (
). В частности, необходимы объективные измерения, более непосредственно связанные с состоянием или здоровьем окружающей среды, чтобы люди могли судить о том, наносит ли их деятельность ущерб этому состоянию.

Table 2

Plausible indicators of environmental quality ^a

Table 2

Открыть в отдельном окне

^a Эти индикаторы использовались или могут использоваться для мониторинга состояния и тенденций в области качества окружающей среды таким образом, чтобы отразить многие аспекты биотического обеднения.

Такие показатели должны быть количественными, но простыми для понимания и передачи; они должны быть рентабельными и применимыми во многих обстоятельствах. В отличие от узких критериев, отслеживающих только административную, товарную или исчезающую численность видов, они должны давать надежные сигналы о состоянии и тенденциях в экологических системах. В идеале эффективные индикаторы должны описывать текущее состояние места, помогать в диагностике основных причин этого состояния и делать прогнозы будущих тенденций. Они должны выявлять не только риски, связанные с текущей деятельностью, но и потенциальные выгоды от альтернативных управленческих решений.

Самое главное, эти индикаторы должны, по отдельности или в комбинации, давать четкую информацию о живых системах. Измерения физических или химических факторов иногда могут служить заменой для прямых биологических измерений, но только тогда, когда связь между этими измерениями и живыми системами ясно понята. Слишком часто мы делаем предположения, которые оказываются неверными и не защищают живые системы — например, когда управляющие водными ресурсами предполагают, что химически чистая вода равна здоровой водной биоте. Без полного спектра индикаторов — и без привязки их к прямым измерениям биологического состояния — может возникнуть лишь частичное представление о степени биотического обеднения.

General Sustainability Indexes

По мере того, как экологические проблемы становятся все более насущными, а правительственные и неправительственные организации изо всех сил пытаются определить и внедрять концепцию устойчивого развития, усилились усилия по созданию систем индикаторов, которые четко направляют внимание общественности и политиков на ценность живых существ. Помимо исключительно экономических показателей, таких как ВВП, было разработано несколько показателей, объединяющих экологическое, социальное и экономическое благополучие.

Индекс экологических тенденций для девяти промышленно развитых стран, разработанный некоммерческим Национальным центром альтернатив экономики и безопасности, включает рейтинги качества воздуха, земли и воды; образование химических веществ и отходов; и использование энергии с 1970 года. По рейтингу 1995 года качество окружающей среды в Соединенных Штатах с 1970 года снизилось на 22%, а в Дании — на 11%.

В 2000 году мировые лидеры при поддержке Программы развития Организации Объединенных Наций определили набор из восьми целей развития тысячелетия, которые должны быть достигнуты к 2015 году и которые сочетают в себе бедность, образование, занятость и экологическую устойчивость. Они включают цели в области прав человека и здоровья, такие как всеобщее начальное образование, гендерное равенство и борьба со СПИДом и другими заболеваниями, а также цели по обеспечению экологической устойчивости. Агентство сообщило, что с момента запуска программы в 2015 году глобальная бедность сократилась вдвое, при этом менее 850 миллионов человек — но 40% населения в странах Африки к югу от Сахары — все еще живут в условиях крайней нищеты. К 2015 году около 91% населения земного шара имел доступ к улучшенным источникам питьевой воды (по водопроводу или не из незащищенных колодцев, родников или поверхностных вод), и был достигнут значительный прогресс в борьбе с малярией и туберкулезом, а также в сокращении доли жителей трущоб в мегаполисы развивающегося мира. Но экологическая устойчивость остается под серьезной угрозой, поскольку глобальные выбросы углерода растут, леса вырубаются, а рыбные запасы подвергаются чрезмерной эксплуатации. Нечеловеческие виды мчатся к вымиранию быстрее, чем когда-либо, а здравоохранение и образование среди бедных людей, а также повсеместное гендерное равенство все еще отстают.

Индекс экологической эффективности был разработан и впервые опубликован в 2006 году Йельским и Колумбийским университетами в дополнение к Целям развития тысячелетия Организации Объединенных Наций. Он оценивает, насколько хорошо страны защищают здоровье человека от вреда окружающей среде и защищают экосистемы. Индекс 2016 года ранжирует 180 стран по более чем 20 показателям эффективности в 9 категориях, отражающих двойную цель: здоровье окружающей среды и жизнеспособность экосистем. Состояние окружающей среды измеряется такими показателями, как детская смертность, качество воздуха, доступ к питьевой воде и санитарии; жизнеспособность экосистемы по показателям, включая тенденции выбросов углерода, защиту различных биотических систем и очистку сточных вод, среди прочего. В число лучших стран в 2016 году вошли Финляндия, Швеция и Словения. Соединенные Штаты заняли 26-е место, поднявшись с 61-го места в 2010 году, но все еще значительно уступая большей части Европы и Сингапура.

Экологический след

Подход к учету ресурсов, впервые предложенный в 1990-х годах географами Вакернагелем и Рисом (1996), переводит воздействие человека на природу, особенно потребление ресурсов, в экологический след. Этот учет оценивает площадь, необходимую городу, городу, стране или другому человеческому сообществу для производства потребляемых ресурсов и поглощения образующихся отходов; затем он сравнивает физическую площадь, занимаемую этим городом или страной, с площадью, необходимой для удовлетворения его потребностей. 29крупнейшие города Балтийской Европы, например, соответствующие площади лесных, сельскохозяйственных, морских и водно-болотных экосистем, которые как минимум в 565–1130 раз превышают площади самих городов.

По данным Global Footprint Network, национальный экологический след в 2010 году варьировался от 10,7 га на человека в Объединенных Арабских Эмиратах до 0,4 га на человека в Тиморе-Лешти и 0,6 га на человека в Афганистане и Бангладеш. Экологический след Соединенных Штатов — 8,0 га на человека — занимает четвертое место среди 152 стран с населением не менее 1 миллиона человек. Сто четыре из этих стран живут в условиях экологического дефицита; то есть их потребление превышает биологическую способность их земель и вод обеспечивать необходимые ресурсы и поглощать их отходы. Таким образом, при нынешнем уровне потребления эти нации чрезмерно эксплуатируют либо свои собственные ресурсы, либо ресурсы других наций.

Согласно учету экологического следа, для повышения уровня жизни 7,5 миллиардов человек на Земле – и, следовательно, экологического следа – до уровня США, потребуется как минимум на три планеты больше, чем единственная, которая у нас есть. Очевидно, что люди потребляют больше ресурсов и выбрасывают больше отходов, чем живые системы Земли могут произвести или поглотить за определенный период времени. Этот разрыв является глобальным разрывом в области устойчивого развития, который нам предстоит.

Измерение состояния живых систем

Большинство экологических индексов и систем учета по-прежнему ориентированы на человека; они не измеряют состояние самой биоты. Мы можем знать, что услуги биоразнообразия стоят огромных денег и что экологический след нашего родного города намного больше, чем физический след города, но как мы узнаем, наносят ли конкретные виды деятельности ущерб живым системам или что другие виды деятельности приносят им пользу? Как мы узнаем, уменьшает ли совокупная человеческая деятельность жизнь на Земле? Для ответа на этот вопрос нужны меры, непосредственно оценивающие состояние биоты.

Биологическая оценка напрямую измеряет атрибуты живых систем для определения состояния конкретного ландшафта. Само присутствие процветающих живых систем — морских выдр и водорослей у побережья центральной Калифорнии; лосось, косатки и сельдь в водах северо-запада Тихого океана; тюленей-монахов в Средиземном море — говорит, что условия, необходимые этим организмам для выживания, также присутствуют. Таким образом, биота является наиболее прямым и комплексным индикатором местного, регионального или глобального биологического состояния. Биологические оценки дают нам возможность оценить, говорят ли денежные оценки, индексы устойчивости и экологический след правду о воздействии человека на биоту. Биологические оценки позволяют выйти на новый уровень интеграции, поскольку живые системы, включая человеческие культуры, регистрируют совокупные последствия всех форм деградации, вызванных действиями человека.

Прямой комплексный биологический мониторинг и оценка начались в последние десятилетия 20-го века, когда Карр, 1981 г., Карр, 2006 г. разработали индекс биологической целостности (IBI) для оценки состояния ручьев на Среднем Западе США. В течение следующих трех десятилетий индексы, построенные на принципах IBI, были разработаны для других регионов и других сред, включая озера, водно-болотные угодья, прибрежные морские среды обитания и наземные районы. IBI объединяет несколько индикаторов в мультиметрический индекс, подход, который он разделяет с экономическими индексами, такими как индекс потребительских цен или индекс опережающих экономических индикаторов. Однако вместо цен на различные потребительские товары IBI измеряет характеристики флоры и фауны, обитающей в данном месте. На сегодняшний день принципы, лежащие в основе IBI, помогли ученым, менеджерам по ресурсам и гражданским добровольцам понять, защитить и восстановить живые системы как минимум в 70 странах мира.

Наиболее широко используемые индексы для оценки рек исследуют рыб и донных (донных) беспозвоночных. Эти группы многочисленны и их легко отобрать, а виды, живущие в водоеме, представляют собой разнообразие анатомических, экологических и поведенческих адаптаций. По мере того, как люди изменяют водоразделы и воды, происходят изменения в таксономическом богатстве (биоразнообразии), видовом составе (какие виды присутствуют), индивидуальном здоровье, а также в отношениях питания и воспроизводства. Конкретные измерения для ручьев и рек (
) чувствительны к широкому спектру антропогенных воздействий на водные пути, таких как осаждение, обогащение питательными веществами, токсичные химические вещества, физическое разрушение среды обитания и изменение потоков. Таким образом, результирующий индекс объединяет и отражает реакцию на деятельность человека всего биологического сообщества — его частей, таких как виды, и его процессов, таких как динамика пищевой сети.

Table 3

Biological attributes in two indexes of biological integrity for streams and rivers

Table 3

открытых в рамках WINKERSIRSINGE

9

ОТЛИЧНЫЕ В WINKERSINGIRSINGE

9

. много об этом ручье и его ландшафте. Например, биологическое разнообразие выше по течению от очистных сооружений, чем ниже по течению, в то время как межгодовые колебания в одном и том же месте невелики (
). Биологические пробы также выявляют различия между городскими и сельскими водотоками. Например, образцы беспозвоночных из одного из лучших ручьев в сельской местности округа Кинг в американском штате Вашингтон содержат 27 видов или таксонов беспозвоночных; аналогичные образцы из городского ручья в городе Сиэтл содержат только 7. В сельском ручье 18 таксонов поденок, веснянок и ручейников; городской водоток, только 2 или 3. Когда эти и другие показатели объединяются в индекс, основанный на беспозвоночных, результирующий бентический IBI (B-IBI) численно ранжирует состояние или здоровье водотока (
).

Открыть в отдельном окне

(a) Биоразнообразие выше по течению от выпусков для очистки сточных вод, чем ниже по течению. В Тикл-Крик недалеко от Портленда, штат Орегон (США), богатство таксонов мало различалось между годами, но резко различалось между участками выше по течению от выхода сточных вод и участками ниже по течению. (b) Богатство таксонов также различалось между двумя ручьями с выходами сточных вод (Тикл и Норт-Форк-Дип) и одним ручьем без выхода (Фостер). Все три ручья протекали через водоразделы с одинаковым землепользованием.

Fig. 2

Table 4

Biological responses to different land uses

Table 4