Климатологи и экологи в наши дни испытывают острейший «комплекс Кассандры». Они бьют тревогу по поводу неблагоприятных изменений окружающей среды, порожденных глобальным потеплением, разрушением стратосферного озонового слоя, уменьшением запасов пресной воды, истощением почв и т.д., но их мало кто слушает. Кое-какие меры по предотвращению всех этих катаклизмов, безусловно, принимаются, однако их явно недостаточно.
История Земли знает много геологических и биологических катастроф, однако 12 тыс. лет после окончания последнего ледникового периода отмечены планетарной экологической стабильностью, которая вплоть до последних столетий нарушалась лишь в местных масштабах. Именно в эту эпоху (геологи называют ее голоценом) человечество распрощалось с растянувшимся на 3540 тыс. лет поздним палеолитом и приступило к созданию аграрных цивилизаций. На этом витке экономического и социального развития численность людей возросла в 140 раз — с 5 млн до 700 млн. А затем последовала промышленная революция XVIII столетия, которая стала началом принципиально новой эры человеческой истории.
Хорошо известно, что массовая индустриализация стала возможной благодаря повсеместному использованию ископаемого органического топлива — сначала угля, а затем нефти и природного газа. В результате в атмосферу стали выбрасываться все возрастающие количества парниковых газов (прежде всего двуокиси углерода), которые запустили процесс рукотворного (или, выражась формально, техногенного) глобального потепления. Люди стали в невиданных ранее масшабах сводить леса, распахивать целинные земли, извлекать из земных недр минеральное сырье, вылавливать рыбу и морепродукты, изменять состав почв химическими удобрениями и пестицидами и строить промышленные скотоводческие комплексы. Сегодня мы воздействуем на биосферу с такой активностью, на которую во времена оно были способны одни лишь микроорганизмы. В последние десятилетия эти процессы особенно усилились. Некоторые эксперты полагают, что в настоящее время человечество использует для своих нужд 25-40% той солнечной энергии, что аккумулируют фотоситезирующие растения.
В общем есть все основания считать, что 300 лет назад начались глубокие антропогенные изменения окружающей среды, которые продолжаются и поныне. В 2000 г. выдающийся специалист по химии атмосферы, Нобелевский лауреат 1995 г. голландец Пауль Крутцен и американский лимнолог Юджин Штермер предложили для этой эры специальное имя — антропоцен. По их мнению, антропоцен пришел на смену голоцену, который в отсутствие современной технологической цивилизации продолжался бы еще несколько тысячелетий.
Экологическая стабильность голоцена уже в прошлом, и ее не вернуть. Однако можно ли удержать присущие антропоцену изменения окружающей среды в приемлемых для рода людского рамках и тем самым сохранить человечеству шансы на некатастрофическое будущее? Именно этим вопросом задались Пауль Крутцен и еще 28 специалистов в области биологии и наук о Земле из Западной Европы, США и Австралии. Свои выводы они представили в статье
A safe operating space for humanity, которая 24 сентября появилась на страницах журнала Nature (www. nature.com/nature/journal/v461/ n7263/full/461472a.html). Редакция посчитала эту публикацию столь важной, что поместила ее на своем интернет-сайте в открытом доступе.
Рассуждения Крутцена и его соавторов привязаны к концепции планетарных границ (planetary boundaries). Они определяют зону глобальной экологической безопасности, в пределах которой наша планета, если так можно выразиться, способна примириться с технологически ориентированным человечеством. А вот пересечение этих границ чревато не вполне прогнозируемыми, но практически наверняка неприятными последствиями, которые могут угрожать будущему современной цивилизации. Крутцен и его коллеги выделили десять ключевых параметров планетарной экологии, для которых, по их мнению, границы безопасности поддаются определению. Восемь из этих показателей им удалось вычислить, а два (за недостатком надежной информации) оставлены до лучших времен. Оказалось, что по трем из этих параметров мы сильно вышли за границы безопасной зоны, так что необходимо срочно начинать двигаться в обратном направлении.
Анализу ситуации на этих трех участках посвящена львиная доля статьи, прочие же лишь перечисляются. Авторы не берутся судить о границах безопасности по таким показателям, как химическое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, радионуклидами, пластмассами и концентрация аэрозольных частиц в атмосфере. Для всех остальных зон экологической безопасности в статье приведены конкретные величины (правда, подчас довольно приблизительные).
Что же входит в этот список? Например, это доля поверхности суши, вовлеченной в выращивание сельскохозяйственных культур. В доиндустриальную эпоху эта величина была относительно небольшой, в то время как сейчас достигла почти 12%. Авторы статьи полагают, что она какое-то время может возрастать, однако ни в коем случае не должна превышать 15% — это и есть ее граница безопасности.
Красные сектора – оценка современной характеристики каждого процесса. Для трех из них (потеря биоразнообразия, климатические изменения и человеческое вмешательство в азотный цикл) уровень безопасности существенно превышен
Следующий важнейший параметр — годовое глобальное потребление пресной воды. Перед началом индустриальной эры оно составляло 415 км3, в то время как сейчас — 2600 км3. До предела безопасности в 4000 км3 пока еще не близко, но и не слишком далеко. Еще по двум параметрам -концентрации стратосферного озона и уровню закисления Мирового океана — пороги безопасности опять-таки не превышены, однако авторы статьи рекомендуют все же на всякий случай, для пущей надежности принять меры к их уменьшению. Ситуация с проникновением фосфора в воды Мирового океана пока тоже относительно благополучна, но и здесь уже недалеко до границы (сейчас этот показатель составляет 8,5-9,5 млн тонн в год, а, по мнению авторов, он не должен превышать 11 млн).
Теперь перейдем к тем трем зонам экологической безопасности, которые вызывают подлинную тревогу. Первыми по степени важности в этом списке стоят климатические изменения. Авторы предлагают оценивать состояние этой зоны не по одному, а по двум параметрам. Во-первых, это, как легко догадаться, объемная концентрация атмосферного углекислого газа, которая в наши дни у всех на слуху. Известно, что в доиндустриальную эру этот показатель в среднем не превышал 0,028%, или, как чаще говорят, 280 ppm (parts per million, частей на миллион). Сейчас он достигает 387 ppm. В долговременной геохронологической перспективе такое повышение может показаться не особенно значительным. В конце концов примерно 300 млн лет назад, в начале Пермского периода, концентрация двуокиси углерода, по разным оценкам, равнялась 2000-3000 ppm, и биосфера это пережила, хотя с немалыми потерями.
Однако авторы статьи с полным на то основанием эту логику отвергают. И вовсе не потому, что концентрация двуокиси углерода подскочила более чем на треть всего за какие-то три сотни лет, хоть это и может служить основанием для серьезного беспокойства. Как показывают данные па-леоклиматических исследований, за последние 100 млн лет наша планета оставалась практически без полярных и высокогорных ледников, если концентрация углекислоты надолго зашкаливала за 450 ppm. Если подобная ситуация повторится, то повысится уровень вод мирового океана, исчезнут истоки Хуанхэ, Янцзы, Ганга, Инда и еще множества рек, обеспечивающих водой миллиарды людей. Как справиться с этими проблемами, пока не ясно. Поэтому Пауль Крутцен и его соавторы настаивают, что граница безопасности по атмосферному углекислому газу не может превышать 350 ppm.
Второй климатический параметр — это так называемое радиационное воздействие (radiative forcing). Этот термин обозначает разницу между потоком солнечной энергии, проходящим сквозь верхнюю границу земной атмосферы, и обратным потоком энергии, излучаемой в космическое пространство. Естественно, эта разница может быть положительной или отрицательной: в первом случае атмосфера нагревается, во втором — охлаждается. В климатологии изменения радиационного воздействия принято отсчитывать от 1750 г., для которого это значение условно принято за нулевое. Сейчас этот показатель положителен и в среднем составляет 1,5 Вт/м2. По мнению авторов, это чересчур много. Граница безопасности, согласно их вычислениям, составляет всего 1 Вт/м2. К ее достижению и надо стремиться.
Вторая реальная угроза обусловлена быстро прогрессирующим уменьшением количества биологических видов, населяющих нашу планету. Как подчеркивают авторы, в антропоцене оно достигло уровня, который ранее встречался лишь во времена массовой гибели животных и растений, вызванной глобальными климатическими катаклизмами. В течение относительно спокойных промежутков между катастрофами и, в частности, в голоцене биосфера Земли в среднем ежегодно теряла не больше одного биологического вида на миллион. Нынешняя скорость сокращения видового разнообразия неизмеримо больше — не в разы, а в десятки и даже в сотни раз. Причин этому несть числа, но на первом месте стоит освоение земель под сельскохозяйственные угодья и жилища. Если эта тенденция сохранится, то к концу нынешнего столетия под угрозой полного исчезновения окажутся 30% видов млекопитающих, птиц и земноводных. Хотя авторы статьи и не считают возможным вернуть темп сокращения биоразнообразия к уровню голоцена, они настаивают на его снижении. Если конкретно, то границу безопасности в этой сфере они определяют как предельную ежегодную потерю десяти видов на миллион, и никак не больше.
Остается назвать еще один параметр, угрожающий планетарной экологической безопасности, — антропогенное изменение циркуляции азота. Земная атмосфера по весу на три четверти состоит из этого газа, но он химически инертен и самостоятельно в воду и почву почти не попадает. Однако некоторые бактерии усваивают атмосферный азот и превращают его в аммиак и соли аммония. Эти соединения окисляются до нитритов и нитратов, а затем оседают в почве или вымываются в воды Мирового океана. В естественных условиях эти процессы компенсируются выбросами азота во время извержений вулканов, и поэтому атмосферная концентрация этого газа практически не изменяется.
Антропоцен и здесь внес серьезные изменения. Соединения азота используются для получения великого множества промышленных продуктов, особенно минеральных удобрений и взрывчатых веществ. Сейчас из атмосферы ежегодно изымается примерно 120 млн тонн азота, причем темпы его потребления неуклонно возрастают. В воде, воздухе и почве аккумулируются химически активные соединения азота, которые оказывают весьма реальное влияние на состояние окружающей среды (так, оксиды азота -один из основных загрязнителей атмосферы). Граница безопасности для потери атмосферного азота — 35 млн тонн в год, а это в 3,5 раза меньше сегодняшнего уровня.
Таковы рекомендации разработчиков новой концепции глобальной экологической защиты. Их не стоит абсолютизировать: сами авторы подчеркивают, что некоторые из предложенных цифр базируются на весьма грубых моделях. В конце концов эта работа — первая попытка комплексной оценки допустимых пределов техногенного воздействия на состояние экосферы, и поэтому она просто обречена на коррекцию. Однако проблема, которую поставили Крутцен и его коллеги, настолько важна, что нельзя легкомысленно отмахиваться от предложенного решения, даже ссылаясь на дефицит сегодняшних знаний. Ведь речь идет о выяснении ограничений хозяйственной деятельности человечества, которые дадут ему возможность благополучно существовать и развиваться на протяжении веков, а то и тысячелетий.
Напоследок нельзя не остановиться на одном немаловажном обстоятельстве. Хорошо известно (www.sciencemag.org/cgi/content/ summary/326/5949/28-a), что в течение последнего десятилетия рост среднегодовой температуры планеты оказался куда ниже модельных предсказаний. Поэтому критики концепции антропогенного всемирного потепления дружно стали утверждать, что такового вообще не существует. Однако большинство климатологов полагают, что этот эффект объясняется сочетанием временных факторов (прежде всего колебаниями солнечной активности) и никак не влияет на прогнозируемый вековой рост глобальной температуры, который, как и раньше, оценивается в 2°C. Те же специалисты считают, что среднегодовая температура Земли начнет вскоре увеличиваться — скорее всего в течение ближайших 5 лет. Так что концепция границ планетарной безопасности разработана как нельзя вовремя.