Как в истории Земли, так и человечества произошли крупные революции в области улавливания энергии.
С каждым переходом приводят к увеличению энергозатрат, изменению материальных циклов и последствиям для внутренней организации соответствующих систем.
Мы идентифицируем происхождение аноксигенного фотосинтеза, происхождение кислородного фотосинтеза и колонизацию территорий эукариотическими фотосинтезаторами в качестве шаговых изменений в поступлении свободной энергии в биосферу.
В истории человечества мы уделяем особое внимание использованию огня в палеолите, неолитической революции в сельском хозяйстве и промышленной революции как шаг вперед в обеспечении свободного доступа к энергии для человеческого общества.
Пытаемся количественно оценить полученное увеличение энергозатрат и обсудить последствия для круговорота материалов, а также для биологической и социальной организации. На протяжении большей части человечества, потребление энергии человеком составляло лишь малую часть от общего объема, потребляемой биосферой, как это можно было бы ожидать от любого гетеротрофного вида.
Однако промышленная революция дала людям возможность подтолкнуть энергоносители к планетарным масштабам, и к концу 20 века потребление электроэнергии человеком достигло масштабов, сопоставимых с масштабами биосферы. Различая регионы мира и категории доходов, мы показываем неравномерное распределение энерго и материалопотребления между людьми.
В перспективе революция в области устойчивого развития потребует расширения масштабов применения новых технологий. Использование солнечной энергии и разработки гораздо более эффективных систем рециркуляции материалов, что приведет к более автотрофическому социальному метаболизму.
Такой переход должен также предвидеть уровень социальной организации, которая может осуществить изменения в энергозатратах и материальном цикле без потери больших достижений в области уровня жизни и индивидуального освобождения, связанных с индустриальными обществами.
Человеческое общество стало планетарной силой, приближающейся к естественной динамике или даже превосходящей ее. Большая часть работы была посвящена измерению масштабов человеческого общества по отношению к системе планеты, особенно после введения новых концепций, таких как "значительное ускорение", антропоцен или "границы планет".
Во многих исследованиях по оценке антропогенного воздействия на систему планеты основное внимание уделяется темпам изменения множества параметров. Другие определяют естественный фон, на котором должно измеряться воздействие человека.
В частности голоценовая эпоха, в течение которой климат был необычайно стабильным (и утверждается, что другие экологические переменные были стабильными) по сравнению с предшествующей плейстоценовой эпохой с ее характерными ледниковыми циклами.
Предлагаемые показатели антропогенного воздействия на систему включают изменения в землепользовании, биопродуктивность, присвоение человеком чистого первичного производства на суше или влияние использования человеком свободной электроэнергии на способность биосферы производить энергию.
Отправной точкой является фундаментальная способность всех форм жизни, от архея и бактерий до человеческого общества, улавливать свободную энергию и использовать ее для перемещения и преобразования материи в целях поддержания внутреннего порядка.
Как в истории Земли, так и человечества произошли крупные революции в области улавливания энергии. В результате которых с каждым последующим переходом потребляется все больше электроэнергии, изменяются материальные циклы и возникают последствия для внутренней организации соответствующих систем.
В целом, когда появляется новый биологический механизм доступа к недоиспользуемым ресурсам, это может привести к глубоким экологическим изменениям, что подтверждается общими моделями, отражающими совместную эволюцию жизни и окружающей среды.
Действительно, за всю историю существования планеты в результате образования новых продуктов метаболизма или расширения масштабов производства существующих продуктов жизнедеятельности человека, эти отходы накапливались в окружающей среде.