Хотя Земля претерпела много периодов значительных экологических изменений, окружающая среда планеты была необычайно стабильной в течение последних 10 000 лет. Этот период стабильности, известный геологам как голоцен, ознаменовался возникновением, развитием и расцветом человеческих цивилизаций.
Сейчас такая стабильность может оказаться под угрозой. После промышленной революции возникла новая эра - антропоцен, в которой человеческая деятельность стала главной движущей силой глобальных экологических изменений.
В результате человеческой деятельности, система Земли может выйти за пределы стабильного экологического состояния голоцена, что может привести к пагубным или даже катастрофическим последствиям для значительной части мира. Во время голоцена, экологические изменения происходили естественным образом, и регуляторный потенциал Земли поддерживал условия, способствовавшие развитию человека. Регулярные температуры, наличие пресной воды и биогеохимические потоки - все это оставалось в относительно узком диапазоне.
В настоящее время, в основном из-за быстро растущей зависимости от ископаемых видов топлива и индустриализованных форм сельского хозяйства, деятельность человека достигла уровня, который может нанести ущерб системам, поддерживающим Землю в желаемом состоянии голоцена.
Границы планеты
Для решения задачи поддержания состояния голоцена ученые предлагают концепцию, основанную на "планетарных границах". Эти границы определяют безопасное рабочее пространство для человечества по отношению к системе Земли и связаны с биофизическими подсистемами или процессами на планете.
Хотя сложные системы Земли иногда плавно реагируют на изменение давления, кажется, что это скорее исключение, чем правило. Многие подсистемы Земли реагируют нелинейно, часто внезапно, и особенно чувствительны к пороговым уровням некоторых ключевых переменных. Если эти пороговые значения будут превышены, то важные подсистемы, такие как муссонная система, могут перейти в новое состояние, часто с пагубными или даже потенциально разрушительными последствиями для человека.
Большинство этих пороговых значений может быть определено критическим значением для одной или нескольких контрольных переменных, таких как концентрация углекислого газа.
Не все процессы или подсистемы на Земле имеют четко определенные пороговые значения, хотя действия человека, подрывающие устойчивость таких процессов или подсистем - например, деградация земель и воды - могут повысить риск того, что пороговые значения будут также превышены в рамках других процессов, таких как климатическая система.
В целом, планетарные границы - это значения управляющих переменных, которые находятся либо на безопасном расстоянии от пороговых значений - для процессов с признаками порогового поведения - либо на опасном уровне - для процессов без признаков пороговых значений.
Определение безопасного расстояния включает нормативные суждения о том, как общество подходит к решению проблем риска и неопределенности. Ученые приняли консервативный, не склонный к риску подход к количественной оценке планетарных границ, принимая во внимание большую неопределенность, которая окружает истинное положение многих пороговых значений.
Человечество вскоре может приблизиться к границам глобального использования пресной воды, изменения в землепользовании, закисления океана и вмешательства в глобальный круговорот фосфора.
Анализ показывает, что три из процессов земной системы - изменение климата, темп утраты биоразнообразия и вмешательство в азотный цикл - уже вышли за их пределы. Для последних двух из них контрольными переменными являются скорость исчезновения видов и скорость, с которой азот выводится из атмосферы и преобразовывается в реактивный азот для использования человеком.
Изменение климата
Предлагаемые климатические границы основаны на двух критических пороговых значениях, которые разделяют качественно различные состояния климатической системы. Он имеет два параметра: концентрация углекислого газа в атмосфере и радиационное воздействие (скорость изменения энергии на единицу площади земного шара, измеренная в верхней части атмосферы). Пересечение этих параметров повысит риск необратимого изменения климата, такого как утрата крупных ледниковых покровов, ускоренное повышение уровня моря и резкие сдвиги в лесных и сельскохозяйственных системах.
У предлагаемых климатических границ есть по крайней мере три причины.
- Во-первых, нынешние климатические модели могут существенно недооценивать серьезность долгосрочного изменения климата при определенной концентрации парниковых газов. Это ставит под угрозу экологические системы жизнеобеспечения, сложившиеся в окружающей среде конца четвертичного периода, и серьезно подрывает жизнеспособность современных человеческих обществ.
- Вторым соображением является стабильность крупных полярных ледниковых покровов.
- В-третьих, некоторые подсистемы Земли уже выходят за пределы своего стабильного состояния голоцена. Это включает быстрое отступление летнего морского льда в Северном Ледовитом океане, отступление горных ледников по всему миру и ускорение темпов повышения уровня моря за последние 10 лет.
Хоть три этих процесса и вышли за пределы нормы, в наших знаниях остается много пробелов. Наши ученые определяют предварительно семь границ, но некоторые из них являются лишь предположениями. Кроме того, поскольку эти границы взаимосвязаны, превышение одной из них будет иметь последствия для других. А каким конкретно образом - никто не знает. Но можно выдохнуть спокойно, на сегодняшний день пороговые значения не превышены, человечество может свободно осуществлять долгосрочное социальное и экономическое развитие.