Как человек меняет Землю, и что об этом нужно знать

Дело здесь не только в выбросах парниковых газов и потере биоразнообразия – рост населения и технические достижения привели и к другим серьезным метаморфозам. Теперь человек – не просто часть экосистемы, а ее контролер. В связи с этим специалисты выделяют новую геологическую эпоху и дают ей соответствующее название – «антропоцен».

Первые представители рода Homo появились на Земле около 2 миллионов лет назад. Условия на планете постепенно менялись и со временем стали достаточно благоприятны для возникновения сложных многоклеточных организмов. Но за 4 миллиарда лет, прошедших от зарождения простейшей жизни, ни один вид не менял Землю «в одиночку».

В прошлом многократные трансформации экосистем и массовые вымирания были вызваны отнюдь не поведением определенной группы живых существ, а комплексом природных процессов. Этому способствовали тектонические сдвиги, извержения вулканов, столкновения с астероидами, изменения климата.

Молодые Sapiens за короткий, по меркам Вселенной, срок смогли сравняться с силами природы и своей деятельностью радикально повлиять на биологические, физические и химические процессы в системе Земли. Сегодня угроза от падения метеоритов и катастрофической активности вулканов ничтожно мала, а потому человечеству стоит перестать опасаться подобных сценариев и начать бояться самого себя.

Около 11,7 тысячи лет назад на планете наступила эпоха голоцена. Она пришлась на конец последнего ледникового периода и сменила другое геологическое время – эпоху плейстоцена. Начало голоцена (греч. ὅλος – «целый», «весь» и καινός – «новый») сопровождалось разрушением ледниковых покровов, повышением уровня Мирового океана, вымиранием мамонтов и расселением современного человека по континентам.

Эта эпоха длится до сих пор. Прямо сейчас мы живем в фанерозойском эоне, кайнозойской эре, четвертичном периоде, эпохе голоцена в мегхалайском веке. Эти и другие этапы геологической истории Земли отражены на геохронологической шкале, составлением которой занимаются специалисты по стратиграфии (наука об определении геологического возраста отложений и пород, – прим. ред.), основываясь на ископаемых «записях». Скоро на шкале может появиться еще одна отметка – «антропоцен», свидетельствующая о начале нового времени – эпохи людей.

Международная комиссия по стратиграфии считает, что человечество наломало дров достаточно для того, чтобы выделить под свою деятельностью целую эпоху. Уже сегодня антропогенное воздействие на экосистемы так велико, что теперь люди стихийно меняют жизнь на планете, изменяя течение естественных процессов природы.

Конечно, человек оказывал существенное давление на окружающую среду и в давно минувшем плейстоцене. За счет переложного земледелия, избирательной охоты и широкого использования огня изменились отражательные способности (альбедо) поверхности Земли, гидрологические режимы водоемов, состав биоты и многие другие факторы, послужившие фундаментом для массовых преобразований: вымирания видов, миграции организмов, изменения климата и почвенно-растительных покровов, формирования природно-антропогенных ландшафтов и пр.

Однако именно в последние тысячелетия черты «геологической работы» людей проявились как никогда остро, особенно они стали заметны после прокатившейся по миру волны индустриализации. При этом провести «уборку» и стереть «следы» человеческой деятельности невозможно, наоборот – они продолжают накапливаться и будут сохраняться на Земле в течение многих веков. Этот факт требует рассматривать воздействие людей на планету не только с биологической, но и с геологической точки зрения, а также начать отсчет нового времени.

Осознавать масштабы человеческого влияния на окружающую среду философы и научные деятели начали давно. Так, еще в 1862 году американский геолог Джеймс Дуайт Дана предпринял первую попытку записать людей в новое время. В своем знаменитом «Руководстве по гео­логии» Дана ввел в классификацию геологических эпох «эру разума» и «эпоху человека». В 1873 году итальянский ученый Антонио Стоппани в труде «Курс геологии» предложил понятие «антропозойская эра», а в 1874-м этот термин использовал Джордж Перкинс Марш в выдающейся книге «Человек и природа, или Земля, измененная человеческой деятельностью».

Интересно, что уже в конце XIX века – до испытаний ядерной бомбы, крупных нефтяных и атомных аварий, пластикового пятна в Тихом океане – люди начали задумываться о той пагубной роли, которую они играют в пьесе «Жизнь на планете Земля».

Были и другие толкования «силы» человека. Например, в 1877 году Джозеф Ле Конте рассуждал о «психозое» – эре господства психической деятельности (разума) людей, способной изменить облик планеты. А в 1922 году русский геолог, палеонтолог и стратиграф Алексей Павлов предложил заменить название «четвертичный период» на «антропоген» или «антропогеновый период». Затем Владимир Вернадский привлек внимание широкой общественности к идее о ноосфере (греч. νόος – «разум» и συαῖρα – «шар»).

Согласно учению выдающегося советского мыслителя и биогеохимика ноосфера – это область взаимодействия человека и природы, при котором облик планеты меняется в результате решений общества. Научная мысль увеличивает геологическую силу Homo Sapiens, и под ее влиянием биосфера становится ноосферой. В 1980 году эту идею продолжил американский ботаник и эколог Юджин Стормер. Время, в котором мы живем, он назвал «антропоценом». Этот термин мог быть так и не услышан миром, если бы в 2000 году его не популяризовал нобелевский лауреат в области химии Пауль Крутцен.

Изначально название «антропоцен» использовалось в популистских рассуждениях – для того, чтобы показать, как сильно человек влияет на природные процессы. В 2008 году Комиссия по стратиграфии Лондонского геологического общества рассмотрела предложение сделать антропоцен формальной единицей подразделений геологических эпох и решила, что эта идея заслуживает внимания и дальнейшего изучения.

Пока термин используется в научной среде неофициально и не применяется в стратиграфии для обозначения эпохи, так как время, с которого следует начать отсчет антропоцена, не установлено окончательно. Чтобы решить этот вопрос, Международная комиссия по стратиграфии (ICS) создала специальную рабочую группу исследователей, задача которых – определить нижнюю границу антропоцена. В прошлом году ученые из этой рабочей группы проголосовали большинством за признание антропоцена в качестве геологической вехи. Собранные доказательства они представили ICS.

Теперь дело за комиссией – именно от ее решения зависит, появится ли антропоцен в хронологии планеты. Вердикт объявят в течение следующих двух лет. Возможно, совсем скоро антропоцен превратится из нелегала в законную эпоху, которая в отношениях между человеком и окружающей средой документально закрепит статус «Все сложно».

Пока окончательного решения по антропоцену нет, ученые продолжают дискутировать о том, с какого времени правильнее начать отсчет эпохи людей. Существует шесть основных версий – ученые предполагают, что начало антропоцена лежит в интервале между плейстоценом, началом голоцена и серединой XX века. Разбег, прямо сказать, не маленький. Одна из проблем точной датировки – диахронность (разные исторические периоды, – прим. ред.). Моменты значительного человеческого воздействия на окружающую среду на всех континентах приходятся на разное время.

Кроме того – человеческая цивилизация быстро эволюционирует, скорость обмена информацией между людьми растет, а потому определить точку отсчета глобальных изменений не так уж и просто. Но поиски «золотого гвоздя» в научном сообществе не прекращаются. «Золотым гвоздем» геологи называют точку отсчета конкретного момента времени, указывающего на глобальные изменения в системе Земли, прослеживаемые на разных континентах.

Первая теория – так называемый «ранний антропоцен», согласно которой люди стали серьезно влиять на планету еще до промышленной революции. Правда, и здесь все не так однозначно – есть целых три временных промежутка, каждый из которых указывает на разные вехи развития человечества. Около 50 тысяч лет назад, еще в плейстоцене, самые большие наземные животные (гигантские ленивцы, шерстистые мамонты и носороги и пр.) начали исчезать. Главный подозреваемый – Homo Sapiens, который приручил огонь, овладел искусством изготовления каменных орудий и начал охоту на крупных млекопитающих ради пищи, шкур и костей. Конечно, на гибель мегафауны повлияли и перемены в климате, сопровождавшие окончание последнего ледникового периода.

Несмотря на дебаты о том, кто стал конечной причиной исчезновения мегафауны, – очевидно, что человек сыграл в этом значительную роль, учитывая взаимосвязь между временем вымирания и появлением людей (хотя есть и чисто геологические гипотезы). И хотя массовая гибель животных существенно повлияла на экосистемы континентов, доказательств того, что это как-то серьезно отразилось на функционировании Земли, нет.

Другой возможный период для отсчета антропоцена – неолитическая революция, зарождение сельского хозяйства около 8 тысяч лет назад. Освоение земель вытеснило естественную растительность, многие виды флоры и фауны исчезли, изменились биогеохимические циклы планеты. Примерно в то же время стали появляться первые поселения и города, началась активная вырубка лесов, в результате чего содержание углекислого газа и метана в атмосфере выросло. Если верить этой гипотезе, исчезновение лесных массивов обратило вспять тенденцию к снижению CO₂ в атмосфере.

Проведенный специалистами модельный анализ показал, что развитие раннего сельского хозяйства и последовавшее за ним увеличение концентрации парниковых газов привело к значительному повышению средней глобальной температуры Земли. Такому исходу событий способствовала естественная для планеты обратная связь с океаном – в этот период он оставался аномально теплым и потому мог высвободить в атмосферу достаточно много дополнительного углерода. По мнению некоторых исследователей, развитие сельского хозяйства в тот период могло «отодвинуть» следующий ледниковый период.

У третьего временного промежутка гипотезы «раннего антропоцена» дата еще более размытая. Этот этап человеческой эволюции тоже связан с землепользованием, а именно – с развитием экстенсивного хозяйства. Для него характерно увеличение урожаев не за счет технологий, а в результате расширения посевных площадей. Человек понял, что может брать у земли больше, и это привело к повреждению и истощению почв. Самый яркий пример – выращивание риса в Азии, которое началось в Индокитае еще 5 тысяч лет назад.

Подобные сельхозугодья широко распространены по всему миру, однако экстенсивное земледелие развивалось по-разному – в некоторых местах оно появилось уже в V тысячелетии, а где-то – всего 500-1000 лет назад. Из-за такой диахронности большинство ученых не рассматривают период экстенсивного хозяйства в качестве «золотого гвоздя» эпохи людей.

Есть и другие веские причины оспорить гипотезу «раннего антропоцена». Проведенный в 2002 году анализ изменения солнечной радиации показал, что в настоящее время Земля находится в необычайно длительном межледниковом периоде и не вступит в ледниковье еще на протяжении 50 тысяч лет. Ученые Андре Берже и Мари-Франс Лутр, которые провели расчет, утверждают, что нынешний теплый климат продлится очень долго. Причина – в эксцентриситете орбиты Земли вокруг Солнца. Его значение сейчас минимально и продолжает уменьшаться, а значит – древние земледельцы и их выбросы углекислого газа не ответственны за климатические катаклизмы.

Еще один анализ был проведен с помощью современной динамической модели глобальной растительности. Ученые хотели оценить, связано ли доиндустриальное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере с антропогенным воздействием на окружающую среду. Результаты показали, что роль земледельцев в этом процессе сильно преувеличена. Даже если предположить, что выбросы от человеческой деятельности в аграрную эпоху были вдвое выше от установленных научным сообществом значений, смоделированные выбросы CO₂ все равно оказались низкими. Поэтому у гипотезы «раннего антропоцена» нет широкой поддержки в исследовательских кругах.

Четвертая версия, уже относящаяся к гипотезе «позднего антропоцена», – столкновение Старого и Нового Света в 1610 году. Тогда вымирание американских индейцев от занесенных европейцами болезней, геноцида, рабства и голода привело к резкому падению содержания углекислого газа в атмосфере. Сопутствую­щее прекращение земледелия и зарастание сельхозугодий лесами повлекло за собой еще большее уменьшение доли CO₂ в воздухе и заметное похолодание климата, которое наблюдалось в течение нескольких последующих десятилетий.

Кроме того, между континентами произошел масштабный и беспрецедентный по скорости обмен видами животных (лошадь, собака, корова) и растений (пшеница, кукуруза, картофель). С точки зрения стратиграфии это трансконтинентальное переселение флоры и фауны может служить признаком начала антропоцена. В качестве «вещественных» доказательств ученые предлагают рассматривать ископаемую пыльцу растений в морских отложениях.

Одна из самых серьезных вех в истории человечества – промышленная революция, которая началась во второй половине XVIII века и быстро захватила всю Европу, Северную Америку, а затем и другие континенты. В этот момент начинается активное использование недр Земли, люди сжигают нефть и газ для получения энергии, зарождаются химическая промышленность и машиностроение, происходит резкий всплеск потребления всех ресурсов планеты.

Анализ воздуха, заключенного в полярных льдах, показал, что рост глобальной концентрации углекислого газа и метана начался в 1750-х годах. Примерно в то же время шотландский инженер Джеймс Уатт усовершенствовал паровую машину, что позволило использовать ископаемое топливо в невиданных ранее объемах. С 1800 года население мира увеличилось примерно с 1 миллиарда до 7,8 миллиарда в 2020-м: промышленная революция дала людям энергию, технологии, пищу и дома для комфортной жизни. Поэтому популяризатор антропоцена Пауль Крутцен выступает за то, чтобы отправной точкой новой эпохи считать именно индустриализацию.

Однако на ранних этапах развития промышленность практически не оставила «отпечатков» – ее пагубный эффект был ослаблен за счет естественного поглощения углерода океаном и почвами. Согласно ледниковым «записям» в 1750 году содержание CO₂ в атмосфере составляло 277 частей на миллион, в 1775-м – 279, а в 1800-м – 283 части на миллион. Эти значения находятся в нормальном диапазоне изменчивости, которая была свойственна эпохе голоцена (260-285 частей на миллион).

Однако уже в 1850 году концентрация углерода достигла верхней границы естественной изменчивости, а к 1900 году поднялась до 296 частей на миллион – и этого, по мнению исследователей, достаточно для того, чтобы зафиксировать глобальное влияние человека на планету. Поскольку промышленная революция происходила на континентах не одновременно – установить точную дату перехода к антропоцену и в этом случае трудно. Некоторые ученые предполагают, что разумнее всего в качестве начала отсчета выбрать 1800 год.

Шестая версия «золотого гвоздя», которую поддержала рабочая группа ученых по антропоцену, приходится на середину XX века – период Великого ускорения и создания ядерного оружия. После испытаний первого атомного взрыва на полигоне в Нью-Мексико и бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году начинается глобальное наступление человечества на Землю. Взрывы «наследили» тотально – радионуклиды плутоний-239, цезий-137, стронций-90 были найдены в почвах и льдах по всему земному шару.

Вдобавок к этому исследователи отмечают изменение климата, повышение кислотности океана, массовое повреждение почвенного покрова и повсеместное вымирание биологических видов. В этот уникальный период многие виды человеческой деятельности достигли точки взлета и стали стремительно развиваться, однако экологическим проблемам уделялось мало внимания.

Сейчас окончательного консенсуса по антропоцену нет, но большинство ученых выступает за период отсчета нового времени – с 1950-х годов. Правда, не все согласны с тем, чтобы давать эпохе такое название. К примеру, американский историк и социолог Джейсон Мур считает более подходящим термин «капиталоцен». По его мнению, глобальный экологический кризис был вызван развитием идей капитализма, которые подстегивают и оправдывают чрезмерное потребление ресурсов.

Другие исследователи, в частности, французский историк Кристоф Бонней, предлагают еще более конкретное название – оксиденталоцен. Этот термин, образованный от французского слова occident (запад), подразумевает, что в изменении климата виноват промышленно развитый Запад, а не беднейшие страны мира.

Пока геологи договариваются о точке отсчета, другие ученые оценивают, насколько далеко человечество успело зайти в «терраформировании» Земли. Международная команда, возглавляемая специалистами из Стокгольмского центра жизнеспособности и устойчивости к изменениям, установила девять границ, которые считаются ключевыми показателями в оценке здоровья планеты. Планетарные границы позволяют рассматривать биосферу Земли как единую и сложную систему, все элементы которой друг с другом соединены.

Изменение климата; закисление океана; повреждение биосферы (потеря биоразно­образия); нерациональное использование пресной воды; нерациональное использование земель; загрязнение воздуха атмосферными аэрозолями; истощение озонового слоя; выбросы стойких химических веществ; нарушение биогеохимических потоков фосфора и азота – эти девять ключевых областей требуют повышенного внимания.

Пересечение границ может привести к катастрофическим последствиям, но, находясь внутри них, человечество сможет создать безопасное пространство для своего дальнейшего развития.

К 2020 году люди вышли за рамки уже трех областей – климат меняется, потери биоразнообразия увеличиваются с каждым днем, а в круговороте азота и фосфора есть «поломки».

Промышленная революция привела к невиданным ранее выбросам CO₂ и других парниковых газов. Со временем их концентрация в атмосфере только росла (в 2020 году количество углерода в атмосфере составило уже 412 частиц на миллион, – прим. ред.), что привело к изменению климата. Вымирание многих видов животных и растений, связанное, прежде всего, с нарушением их сред обитания, дестабилизировало биосферу с точки зрения генетического разнообразия. Биологам удалось подсчитать, что при текущей скорости вымирания млекопитающих понадобится от трех до пяти миллионов лет, чтобы восстановить биоразнообразие.

Но даже если прямо сейчас исчезновение видов прекратится, на то, чтобы вернуть все «как было» до начала массового вымирания, понадобится около 500 тысяч лет. В истории Земли уже случалось пять массовых вымираний, крупнейшее из которых – пермское – унесло около 90% генетического фонда планеты. Шестое началось в конце плейстоцена, а его двигателем стала деятельность человека.

Если про изменение климата и вымирание флоры и фауны каждый из нас что-то да слышал, то о пагубном воздействии фосфора и азота в широких кругах известно мало. Оба элемента активно используются в качестве удобрений. Рост индустриального сельского хозяйства привел к резкому увеличению количества фосфора и азота в глобальной экосистеме, что сильно сказалось на качестве воды. Фосфор является причиной цветения вредоносных водорослей и дефицита кислорода в водоемах, из-за чего в них появляются «мертвые зоны».

Применение азотных удобрений приводит к выбросам аммиака и диоксида азота в атмосферу, а также к попаданию нитратов в подземные и поверхностные воды. Чрезмерное поступление этих веществ в наземные и водные источники негативно отразилось на экосистемах многих озер и морей по всему миру. Однако отказ от использования подобных удобрений в сельском хозяйстве не предвидится – население, которое к 2050 году вырастет до 9 миллиардов, нужно чем-то кормить.

Недавно ученые выдвинули так называемое «антропоценное тождество». Согласно ему изменение экологической обстановки и развитие человеческой деятельности идут параллельно. Исследователи проанализировали влияние климатообразующих, геофизических и астрономических факторов (вулканическая активность, тектонические сдвиги, выветривание, силы тяготения ближайших небесных тел и пр.) на окружающую среду и пришли к выводу, что эффект от этих процессов, по сравнению с деятельностью человека, малозаметен.

Среди свидетельств антропоцена есть и более «приземленные» маркеры. Человек создал не существовавшие ранее материалы – железобетон, стекловату, металлический алюминий, пластики. С каждым годом объемы их изготовления растут, но из-за отсутствия системы сбора и переработки отслуживших компонентов они накапливаются на поверхности Земли и в ее водах, становятся новыми «минералами».

Все предметы техники или материалы, созданные с помощью инноваций, с точки зрения геологии можно считать будущими «техноископаемыми» – эти долговечные объекты почти не разлагаются и, вероятно, помогут нашим потомкам составить представление об эпохе антропоцена. Техноразнообразие XXI века давно превзошло биоразнообразие Земли, так же как и число новых «минералов» уже превысило ряд известных природных ископаемых.

Более того, производство этой современной «породы» в разы превосходит темпы естественной архитектуры планеты, а технологическая эволюция обгоняет биологическое развитие видов. Возможно, что через несколько веков люди будут добывать из недр Земли не руду и нефть, а бывшие в употреблении металлы и полимеры.

Недавно геологи из Университета Лестера в Великобритании «взвесили» массу техносферы – ту часть планеты, которую создал человек под свои нужды. К ней относятся все когда-либо созданные, используемые и выброшенные людьми материалы, начиная от дорог и заводов и заканчивая смартфонами и кроссовками. Оказалось, что вес техносферы составляет 30 триллионов тонн – по 50 килограммов на каждый квадратный метр поверхности Земли. Почти 95% из них приходится на пять компонентов: города (36,9%), сельские районы (20,9%), пастбища (16,7%), пахотные земли (12,5%) и площади, отданные под траление морского дна (7,5%).

Для сравнения: биомасса, сотворенная планетой за всю ее историю, в том числе и сам Homo Sapiens, весит около 2,5 триллиона тонн.

Главное отличие биосферы от созданной человеком среды состоит в том, что она превосходно умеет «перерабатывать» продукты жизнедеятельности составляющих ее организмов – именно эта особенность позволила ей существовать миллиарды лет. Техносфера такой способностью не обладает, о чем свидетельствуют горы пластикового мусора в морях и свалки по всему миру. По некоторым оценкам, к 2050 году масса пластика в Мировом океане может превысить массу рыбы.

Но помимо трудноразлагаемых материалов свидетельством антропоцена могут стать кости домашних кур. Невероятно, но начиная с середины XX века курица стала самой распространенной птицей на планете. В места, где раньше обитали только дикие животные, вслед за человеком пришла одомашненная фауна. Численность коров, которых люди интенсивно разводят для удовлетворения своих нужд, превышает 1,3 миллиарда, в то время как большие панды (1860 особей), снежный барс (около 4 тысяч), горные гориллы (1 тысяча особей) и многие другие удивительные существа находятся на грани исчезновения.

Человечеству свойственно забывать, что запасной планеты у него нет. Люди уже давно вышли за «бюджет потребления» и берут у Земли гораздо больше ресурсов, чем она способна восстановить. Сейчас техносфера больше похожа на паразита, обосновавшегося в биосфере, чем на гармонично развивающуюся систему. С одной стороны, техносферу нужно поддерживать в «рабочем» состоянии, ведь для всех людей она стала неотъемлемой частью жизни. С другой стороны, она должна стать более устойчивой по отношению к окружающей среде.

Концепция антропоцена становится все более популярной, и уже почти ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что человеческая деятельность значительно изменила весь мир. По поводу того, стоят ли эти изменения выделения новой геологической эпохи, споры не будут прекращаться еще долго. Похожий эффект на социум в свое время произвела дарвиновская теория эволюции. Учение Дарвина вызвало гнев, возмущение и недоверие, но никак не угрожало жизни общества.

Антропоцен же незримо влияет на все системы планеты, меняет ее устройство, негативно сказывается на условиях обитания, а также ставит под угрозу существование самого Homo Sapiens. Так что в интересах человечества – уделять больше внимания здоровью планеты, ведь от него зависит наше собственное благополучие.