Трансформация биосферы природопользованием

Исследования пределов устойчивости биосферы под воздействием антропогенной нагрузки

В конце 1980;х гг. Международный совет научных союзов сформулировал задачу определения естественнонаучных основ взаимодействия человечества с биосферой следующим образом: «Описать и понять взаимодействие физических, химических и биологических процессов, которые определяют всю систему Земли — среду жизни и происходящие изменения в этой системе под влиянием деятельности человека»^[1]. Для ее решения была сформирована организация — Международная геосферно-биосферная программа (МГБП) (International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP). Это масштабная научная инициатива, в рамках которой ведутся сотни исследовательских проектов, документирующих отношения между человеком и окружающей средой. В 2004 г. ученые, входящие в программу, написали в состоящем из нескольких сот страниц докладе, что «человек стал сейчас главной действующей силой изменений на земном шаре», а эти изменения «заметно вышли за рамки естественных трансформаций, наблюдавшихся по меньшей мере полмиллиона лет» ^{[2]. Помимо МГБП, имеющей дело в основном с глобальными геохимическими и биологическими проблемами, существуют еще две крупные, многолетние, взаимосвязанные научные программы — Всемирная программа исследования климата (World Climate Research Programme, WCRP) и Международная программа гуманитарных аспектов (или человеческого измерения) глобальных изменений (International Human Dimension for Global Change Programme, IHDP).}

Очень важную роль в анализе стратегий использования ресурсов и сохранения устойчивости биосферы, а также в сборе и анализе данных по кругу вопросов, касающихся взаимоотношений геосфер и общества, играет созданный в 1984 г. в Вашингтоне Институт мировых ресурсов. Институт выпускает справочники по состоянию ресурсов и работы по вопросам стратегии их использования.

Начиная с 1997 г. ЮНЕП начал выпускать один раз в два года отчет под названием «Глобальная экологическая перспектива», в котором обсуждаются основные глобальные и региональные проблемы и соответствующие им стратегические направления деятельности¹.

В современной зарубежной литературе используется термин «планетарные границы». Им обозначаются показатели, характеризующие определенные процессы или состояния, имеющие место на планете Земля, превышение которых приведет к резким и необратимым изменениям окружающей среды^[3][4]. Таких планетарных границ было выделено девять:

• 1) истощение стратосферного озона;
• 2) утрата целостности биосферы (снижение биоразнообразия и вымирание видов);
• 3) химическое загрязнение;
• 4) изменение климата;
• 5) окисление океана;
• 6) потребление пресной воды и ее мировой круговорот;
• 7) масштабы землепользования;
• 8) потоки азота и фосфора в биосфере и океанах;
• 9) загрязнение атмосферными аэрозолями.

Результаты исследований планетарных границ систематически публикуются в журнале «Science». Согласно выводам ученых, опубликованным в 2015 г., в настоящее время четыре из девяти границ были пересечены: целостность биосферы, изменение климата, землепользование и потоки веществ (особенно фосфора и азота).

Научная дискуссия

Глобальные изменения, вызванные человеческой деятельностью в биосфере в XX в., позволили ученым использовать новые характеристики и термины. Например, термин антропоцен — эра человека, термин пока еще не устоявшийся в научной литературе, введенный в научную дискуссию уже ушедшим из жизни экологом из Мичиганского университета Юджином Стормсром (Eugene Stoermer).

Антропоцен начался, по мнению Нобелевского лауреата по химии Пауля Круцена, с промышленной революции, именно с этого момента человечество преобразовало уже примерно половину суши и стало использовать около половины легкодоступных запасов пресной воды. Заводы по производству удобрений поставляют окружающей среде больше азота, чем его содержится в земных экосистемах^[5]. Ученые из лондонского Университетского колледжа предложили конкретную точку отсчета начата антропоцена — 1610 г., когда началось активное освоение Нового Света. Тогда вымирание индейцев от занесенных европейцами болезней и упадок их сельского хозяйства привели к резкому падению содержания С0₂ в атмосфере (в том числе по причине прекращения вырубки индейцами лесов), а между Старым и Новым Светом произошел масштабный обмен видами животных и растений¹. По мнению американского палеоклиматолога Уильяма Руддимана, антропоцен начался с появлением сельского хозяйства в неолите. У. Руддиман выдвинул гипотезу «раннего антропоцена», начавшегося около 8 тыс. лет назад. Эндрю Гликсон из Австралийского национального университета связывает начало антропоцена с использованием людьми огня^[6][7].

Одним из самых ярких и впечатляющих примеров глобального характера воздействия деятельности современной цивилизации на окружающую природную среду является Великий тихоокеанский остров мусора, состоящий из пластиковых отходов и весящий примерно 100 млн т. По некоторым оценкам, его площадь составляет 15 млн км^[7]. Это чуть больше, чем площадь Европы (если считать до Урала). Впервые произведенный в 1950;х гг. пластик сложно разрушить и, но оценкам ученых, в окружающей среде он будет сохраняться сотни и даже тысячи лет. Выброшенный морем пластик плавится и перемешивается с лавой, осадочными породами и органическими остатками (например, раковинами, кусочками кораллов), другими техногенными материалами мусора (например, резиной), становится одним целым с ними. Местные жители сжигают океанический мусор прямо на океанском побережье.

Мнение специалиста

«Так зарождается новая скальная порода, которую мы назвали пластигломератом», — считает геолог из Университета Западного Онтарио Патрисия Коркоран (Patricia Corcoran). Данное явление очень важно, так как границы новой эпохи или периода устанавливаются на основе ископаемых древних животных или следов их жизнедеятельности, такими геологически значимыми следами деятельности человека могут стать и антропогенные «камни». Пластигломерат навсегда останется в горной породе Земли и в будущем сможет служить своего рода геологическим маркером действия человека на планете.

Исследователи из США и Канады, обследовавшие гавайские пляжи, куда океан приносит огромное количество пластикового мусора, выделили два вида пластигломерата: «ин ситу» и кластический. В первом случае расплавленная пластмасса и другой мусор оказываются намертво «прилеплены» к обнаженной горной породе, т. е. становятся неотъемлемой частью ландшафта. Во втором — они образуют отдельные «камни», которые можно найти на пляже в большом количестве.

Каким образом весь этот мусор склеился так, что его можно всерьез считать отдельным новым материалом? Сначала ученые предположили, что «склейкой» послужила вулканическая лава. На Гавайях действительно есть действующие вулканы, но антропогенные камни были обнаружены и на пляжах, где нет действующих вулканов. Поэтому возникла иная версия происхождения материала — костры. Впрочем, по мнению ученых, образовываться пластигломерат может не только из-за костров, но и в результате лесных пожаров и ударов молнии¹.

Научная дискуссия Ян Заласевич, ученый руководящий стратиграфическим комитетом Геологического общества Лондона (Geological Society of London), убежден, что человек уже оставил в геологических слоях отчетливый след. «Мы запустили масштабную речную эрозию. Это произошло из-за сельского хозяйства, а также преобразования местности для разработки полезных ископаемых, промышленности, строительства городов, дорог. Другой род человеческой деятельности, который надолго запечатлеется в геологических слоях, — это исчезновение из списка окаменелостей множества видов растений и животных. Можно поискать какой-нибудь химический показатель, который запечатлелся в горных породах и мог бы служить условной точкой отсчета новой главы в истории земного шара. Допустим, радиоактивные следы, оставшиеся от ядерных испытаний периода холодной войны. Именно с таким предложением выступили Я. Заласевич, П. Крутцен и полтора десятка других исследователей в статье, которая была опубликована в январе этого года на страницах журнала Quaternary International. Они полагают, что датой начала антропоцеиа (и окончания голоцена) следует назвать 16 июля 1945 г., когда на военном полигоне в штате Нью-Мексико было проведено первое в истории ядерное испытание»^[9][5]. С точки зрения характеристических следовых элементов на леднике в округе Фримонт (США, штат Айова) были, например, обнаружены слои хлора, соответствующие испытаниям атомной бомбы в 1960;х гг., и ртути, связанной с массовым сжиганием угля в 1980;х гг.

• [1] 2 Цит. по: Висков В. В. Обзор геофизических проектов и моделей. URL: http://www.ihst.ru/~biosphere/Mag 1/viskov.htm.
• [2] Холдыс А. Антропоцен: добро пожаловать в эпоху человека. URL: http://www.inosmi.ru/world/20 150 607/228437743.html.
• [3] Голубев Г. Н. Основы геоэкологии: учебник для студентов вузов. М.: ГЕОС, 1999.
• [4] URL: http://www.stockholmresilience.org/.
• [5] Холдыс А. Антропоцен: добро пожаловать в эпоху человека.
• [6] Еженедельный журнал «Наука в мире». № 23 (2). 2015. 24 марта. URL: http://www.nrcki.ru/files/pdf/1 455 872 713.pdf.
• [7] Целиков Д. Антропоцену почти два миллиона лет.
• [8] Целиков Д. Антропоцену почти два миллиона лет.
• [9] Назаретян К. «Сплав» камня, пластика и мелких отходов: ученые описали новый материал. URL: http://www.gco.ru/ckologiya/musornyi-vck.
• [10] Холдыс А. Антропоцен: добро пожаловать в эпоху человека.