За последние два десятилетия в сфере охраны окружающей среды, появился новый императив. В условиях быстро растущего понимания природы системы жизнеобеспечения Земли, растет осознание того, что деятельность человека оказывает все более усиливающееся влияние на те аспекты функционирования системы Земли, на которые влияют благополучие и будущее человеческого общества зависит от него.
Отношения между человеком и окружающей средой
Взаимодействие между изменением окружающей среды и человеческими обществами имеет долгую и сложную историю, охватывающую многие тысячелетия. Они сильно различаются во времени и от места к месту. Несмотря на эти пространственные и храмовые различия, в последние годы начинает формироваться глобальная перспектива, которая формирует основу для растущего объема исследований в области экологических наук. Важнейшее значение для появления этой перспективы имело осознание двух фундаментальных аспектов природы планеты.
Первая заключается в том, что сама Земля представляет собой единую систему, в рамках которой биосфера является активным и важным компонентом. С точки зрения спортивной аналогии, жизнь - это игрок, а не зритель.
Во-вторых, деятельность человека в настоящее время настолько распространена и имеет такие глубокие последствия, что она оказывает комплексное, интерактивное и ускоряющееся воздействие на Землю в глобальном масштабе. Теперь у человека есть возможность изменять систему Земли таким образом, чтобы угрожать самим процессам и компонентам, как биотическим, так и абиотическим, от которых зависит жизнь человека.
Системное мышление и его применение к окружающей среде не являются чем-то новым. Однако до недавнего времени понимание того, как функционирует Земля, в значительной степени относилось только к кусочкам (подкомпонентам) Земли. Что действительно нового в понимании системы Земли за последние 10-15 лет, так это перспектива, охватывающая всю систему в целом. Несколько событий привели к такому значительному изменению в восприятии:
- Вид Земли с космического корабля, сине-зеленой сферы, плавающей во тьме, вызывает эмоциональные чувства дома, кишащего жизнью в безжизненной пустоте, а также более аналитическое восприятие материально ограниченного и самодостаточного образования
- Глобальные системы наблюдения позволяют применять к Земле в целом концепции, которые ранее применялись только на уровне подсистем или в региональном или местном масштабе
- Глобальные базы данных позволяют рассматривать явления глобального масштаба с помощью последовательно собираемых данных, которые могут быть гармонизированы и сопоставлены в глобальном масштабе
- Значительные достижения в плане способности определять характеристики процессов, происходивших в системе Земли в прошлом, позволяют рассматривать современные наблюдения в согласованном временном пространстве
- Повышенная вычислительная мощность делает возможной не только ассимиляцию важных данных, но и все более сложные модели улучшают понимание, функциональных взаимодействий и чувствительности системы
Наука преодолела порог глубоких изменений в восприятии взаимоотношений человека и окружающей среды, действующих в масштабах всего человечества и Земли в целом как единой системы.
Земля как система
Тот факт, что Земля ведет себя как единая, взаимосвязанная, саморегулируемая система, был поставлен в 1999 г. в центр драматического внимания с публикацией 420 000-летней записи с ледяного керна "Восток". Эти данные, которые, возможно, относятся к числу наиболее важных данных, полученных научным сообществом в 20 веке, обеспечивают мощный временный контекст и драматические визуальные свидетельства, для комплексной планетарной системы окружающей среды.
Данные по ледяному керну Востока, дают обширные сведения о системе Земли. Три поразительные характеристики, несомненно, свидетельствуют о том, что Земля - это система, обладающая свойствами и поведением, характерными для всей Системы в целом.
- Временная динамика глобальной температуры и глобального углеродного цикла, представленная следующим образом: концентрация в атмосфере газов диоксида углерода (CO2) и метана (CH4) тесно взаимосвязаны и имеют очень схожие закономерности на протяжении всего периода наблюдений.
- Основные максимумы и минимумы температуры и концентрации газов в атмосфере следуют регулярной модели во времени, каждый цикл длится около 100 000 лет
- Диапазон изменения температуры и концентраций газов ограничен верхним и нижним пределами. Эти значения периодически попадают в одну и ту же огибающую через четыре цикла земной системы, в течение последних полумиллиона лет.
Такое системное поведение земной среды обусловлено сочетанием внешнего воздействия - главным образом, колебаний уровней солнечной радиации вблизи поверхности Земли и большим количеством разнообразных обратных связей и воздействий в самой земной среде. Внутренняя динамика Системы, а не внешние воздействия, несомненно, сохраняют планету пригодной для жизни. Например, без тонкого озонового слоя в верхней атмосфере на поверхность Земли проникало бы гораздо более вредное ультрафиолетовое излучение. Без тонкого слоя поглощающих тепло парниковых газов в нижней атмосфере средняя температура поверхности планеты была бы примерно на 33 °C ниже, чем сейчас.
Глобальное изменение
За последние несколько десятилетий появились свидетельства того, что изменения планетарного масштаба происходят быстрыми темпами. Это, в свою очередь, меняет закономерности форсинга и обратной связи, характеризующие внутреннюю динамику системы Земли.
Ключевые показатели, такие как концентрация CO2 в атмосфере, драматически меняются, и во многих случаях связи между этими изменениями человеческой деятельности сильны. Становится все более очевидным, что система Земли подвергается воздействию целого ряда новых сил планетарного масштаба. Эти воздействия возникают в результате деятельности человека, начиная от искусственной фиксации азота и выбросов парниковых газов и заканчивая преобразованием и фрагментацией естественной растительности и утратой биологических видов.
Именно эти и подобные им виды деятельности приводят к возникновению феномена глобальных изменений.
Термин "Система Земли" относится к комплексу, взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов, которые транспортируют и преобразуют материалы и энергию, тем самым обеспечивают условия, необходимые для жизни на планете. Климат означает совокупность всех компонентов погоды - осадков, температуры, облачности, например, - но климатическая система включает в себя процессы, связанные не только с атмосферой, но и с океаном, сушей и морским льдом.
Система Земли охватывает климатическую систему, и многие изменения в функционировании системы Земли непосредственно связаны с изменениями климата. Однако система Земли включает в себя другие компоненты и процессы, биофизические и антропогенные, важные для ее функционирования.
Некоторые изменения в системе Земли, как естественные, так и антропогенные, могут иметь значительные последствия, не затрагивая никаких изменений климата. Таким образом, глобальное изменение не следует путать с изменением климата; оно носит гораздо более выраженный характер.