В истории планеты начался новый геологический период?

С.М.КОМАРОВ кандидат физико-математических наук

Четвертичный период и человек

Геологи делят историю планеты на эры, периоды и эпохи. Самый последний период — четвертичный. Традиционно считается, что он состоит из двух эпох: плейстоцена, длившегося 2,6 миллиона лет, и голоцена, начало которому положило окончание последнего оледенения 11,5 тысяч лет назад. Плейстоцен — это время великих оледенений, чередующихся с глобальными потеплениями, вовремя которых на месте современной Москвы вместо елок и берез росли буковые леса. Считается, что размах колебаний температуры в плейстоцене нарастал и последнее оледенение, вюрмское, было самым сильным. А еще плейстоцен — царство гигантских млекопитающих: мамонтов и мастодонтов, шестиметровых ленивцев, пещерных львов и медведей, саблезубых тигров, гигантских оленей с размахом рогов 3,5 метра и прочих представителей мегафауны. Большинство их вымерло в конце плейстоцена — начале голоцена, причем некоторые виды благополучно существовали до этого не один миллион лет, на протяжении которых и климат, и ландшафт не раз менялись, и очень сильно. Так, во времена потеплений из-за таяния ледника уровень океана поднимался на десятки метров, как это случилась и при переходе от плейстоцена к голоцену. А еще четвертичный период называется антропогеном — потому что именно в этот геологический период на Земле появился человек разумный. В голоцене же он заселил всю сушу нашей планеты. Несмотря на то что человек научился использовать огонь и делать инструменты очень давно, более миллиона лет назад, лишь в голоцене начались и стремительный рост численности нашего вида, и развитие технологий, и резкое усиление воздействия человека на окружающую среду.

Есть мнение, что именно древний человек, освоивший новые методы изготовления оружия, повинен в гибели мегафауны, поскольку исчезновение гигантских млекопитающих в том или ином районе подозрительно совпадает со временем появления там человека. Эта гипотеза пока не получила полного признания. Одни оппоненты считают, что гигантских травоядных и соответственно всю связанную с ними экосистему уничтожило падение комет, вызвавших похолодания Бёллинга — Аллерёда (см. «Химию и жизнь», 2010, № 11). Другие указывают на особую свирепость вюрмского оледенения — из-за него в ледниках должны были накопиться невиданные запасы воды, при стремительном таянии которых случился великий потоп в средних широтах. Мелкие животные, а также обитатели плоскогорий вроде гренландских овцебыков сумели спастись, но вот сухопутные гиганты вымерли, сохранившись лишь в Африке, докуда потоп не добрался.

Как бы то ни было, однако следующего глобального воздействия древнего человека на природу не отрицает никто. Уничтожение лесов вследствие развития сельского хозяйства и освобождения земли для посева культурных растений началось 7 тысяч лет назад и продолжается до настоящего времени. Собственно, во многих уголках Земли лес сохранился лишь потому, что человек, осознав разрушительность своих действий, перестал его вырубать. Аналогичная история произошла и с остатками мегафауны: сейчас крупные животные сохранилась в океане, тропиках, частично — в более высоких широтах (овецебыки, зубры, амурские тигры), но все эти виды находятся под угрозой исчезновения и существуют лишь благодаря мерам охраны. А вот, скажем, гигантское морское млекопитающее стеллерова корова или гигантский голубь додо исчезли в историческое время и за считанные десятилетия только благодаря человеку.

Когда некоторые ученые осознали эти два факта, свидетельствующие о том, что по своей мощи человек приблизился к силам природы, они стали задумываться: а не начался ли в истории планеты новый геологический период?

Мысли об антропоцепне

Способность качественно менять условия жизни на планете присуща не только человечеству. В самом начале фанерозоя, то есть когда на Земле появилась хорошо заметная жизнь, загрязнение окружающей среды продуктами жизнедеятельности уже привело к тому, что биосфера вывернулась наизнанку, как это образно говорит академик ГА.Заварзин. Речь идет о кислороде, производство которого анаэробными бактериями привело к созданию кислородной атмосферы и принципиальному изменению всех геохимических реакций. Удаление углекислого газа из атмосферы, захоронение углерода на дне океана в виде панцирей микроорганизмов и моллюсков и вызванное этим снижение парникового эффекта, которое не позволило Земле превратиться в раскаленный безводный ад, подобный Венере, — тоже заслуга живых организмов. Считается, что многие месторождения металлов в форме оксидов или сульфатов — продукт деятельности бактерий. Есть еще такие хорошо заметные геологические образования, как месторождения нефти и угля, образовавшиеся из растительных остатков. Растения активно вмешиваются в процессы формирования рельефа, разрушая горные породы своими корнями либо, наоборот, сдерживая процессы эрозии почвы; кроме того, они напрямую участвуют в создании плодородного слоя на поверхности суши. Но в деятельности человека есть своя специфика, которая и заставляет думать, что с определенного момента именно этот вид определяет ход событий на Земле.

Считается, что первыми такие мысли высказали в середине XIX века Джордж Перкинс Марш в труде «Человек и природа» (1864) и Антонио Стоппани в своем «Курсе геологии» (1871 — 1873). В 1896 году Сванте Аррениус публикует статью, в которой предсказывает потепление климата из-за сжигания ископаемого топлива, эту мысль в 1897 году подхватывает Томас Чемберлен. По большому счету, на их рассуждениях зиждется вся современная концепция антропогенного глобального потепления, критическое отношение к которой ныне многие западные ученые и политики считают дурным тоном.

В начале двадцатого века, а именно после Первой мировой войны, мысль об особой роли человека в современном мире оформилась стараниями академика В.И.Вернадского и Пьера Тейяраде Шардена в концепцию ноосферы. Согласно этой концепции, человеческое общество должно постичь законы природы и в соответствии с ними разумно управлять событиями на планете. На западе о ноосфере забыли вскоре после смерти де Шардена в 1955 году, а в СССР управление природой осуществлялось согласно известному тезису И.В.Мичурина: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее — наша задача». Реализация этой концепции привела к существенному переформированию ландшафтов на территории нашей страны — осушению болот, орошению пустынь, строительству искусственных морей, наступлению на степи с помощью лесозащитных полос, управлению погодой, идее поворота рек вспять, акклиматизации южных видов в северных широтах. В каком-то смысле создание трансгенных растений, приспособленных для жизни в тяжелых условиях, служит продолжением линии на разумное управление силами природы в интересах человека. В чем-то эти мероприятия были ошибочными, где-то принесли пользу, так или иначе, масштаб их был поистине планетным.

Однако после Второй мировой войны случилось то, что раньше называли научно-технической революцией, а теперь некоторые ученые называют «великим ускорением», и это обстоятельство заставило задуматься о старых идеях. Правда, речи о разумном управлении силами природы теперь не модны, а вот мысли о том, что человек стал реальной геологической силой, оказались востребованы. В 2002 году Пауль Крутцен, получивший Нобелевскую премию по химии за теорию антропогенного происхождения озоновых дыр над полюсами, выдвинул гипотезу, что мы живем в новой геологической эпохе — антропоцене. Главными основаниями были два считающихся установленными глобальных антропогенных эффекта — озоновые дыры и потепление климата. Журнал британского Королевского общества «Philosophical Transactions A» посвятил антропоцену целый номер в январе 2011 года. Рассмотрим аргументацию сторонников этой идеи.

Ископаемое топливо

Основа развития человеческого общества — это наличие прибавочного продукта, то есть излишка пищи, энергии, денег по сравнению с тем их количеством, которое необходимо для выживания. Неолитическая революция, то есть переход к сельскому хозяйству, резко увеличила объем производства продуктов питания, иными словами, количество энергии в распоряжении человека. Естественный результат — рост численности населения в десятки раз и появление сложных видов деятельности, не связанных с ежедневной добычей пищи. Однако это еще не начало антропоцена. Человек лишь модифицировал природные экологические ниши — например, создавая на месте леса поле. Но он использовал при этом исключительно те источники энергии, которые зависят от Солнца, — химическую энергию, запасенную вследствие фотосинтеза (в виде пищи или топлива), силу текущей воды и ветра — на мельницах, лесопилках и т. д.

Перемены начались примерно тысячу лет назад, когда люди стали добывать уголь. Считается, что в промышленных масштабах разработку угольных копей начали китайцы при правлении династии Сун (X—XIII век) и достигли немалых успехов — годовой объем порой составлял столько же, сколько уже в XVII веке ежегодно добывали вся Европа и Россия, вместе взятые. Впоследствии, впрочем, добыча угля в Китае существенно упала, зато началось его использование в Англии. Уже в XVI веке уголь для отопления извлекали из шахт в промышленных масштабах, так, в Лондоне в 1600 году сожгли 360 тысяч тонн. Однако и это еще не начало антропоцена — по эту сторону Ла-Манша и за пределами Срединного государства люди продолжали обогреваться дровами, древесным углем и кизяками. Поэтому использование ископаемой энергии оставалось сравнительно небольшим.

Перелом, по мнению авторов основополагающей статьи об антропоцене в январском «Philosophical Transactions A» — Уилла Стеффена из Австралийского национального университета, Жака Гриневальда из Женевского университета, Пауля Крутцена из Химического института Макса Планка и Джона Мак-Нейла из Джорджтаунского университета, — случился в самом начале XVIII века. Именно тогда в Англии началась промышленная революция и сельское хозяйство стало терять статус основного занятия человека. Заметим, что эта революция случилась не сама по себе, а была следствием английских буржуазных революций второй половины XVII века, положивших начало смене феодализма более прогрессивным строем — капитализмом, который дал мощный экономический стимул развитию промышленности.

Знаковым событием для антропоцена стало изобретение паровой машины (в 1863 году И.И.Ползуновым в России и в 1874—1884 годах Джеймсом Уаттом в Англии) и использование ископаемого топлива для получения пара. Вот с того самого дня, когда пар стал выполнять работу, и следует отсчитывать время нового геологического периода, поскольку потребность человечества в энергии больше не ограничивал поток солнечного излучения. А сколько энергии находится в распоряжении общества, столько людей в конечном счете оно способно прокормить и обеспечить всем необходимым для жизни. Поэтому дальнейшая история человечества связана с ускоряющимся потреблением ископаемых энергоресурсов и пропорциональным ростом численности населения. По оценкам, промышленное общество потребляет в пять раз больше энергии на душу населения, чем аграрное, а оно, в свою очередь, — в пять раз больше, чем сообщество охотников и собирателей.

Получив в свои руки фактически неограниченный энергетический ресурс, человечество сумело освоить новые виды деятельности, в том числе такие важные, как фиксация азота в процессе Габера — Боша (см. «Химию и жизнь», 2009, № 11) и производство синтетических удобрений, которые обеспечили многократное увеличение урожайности. В результате всего за 200 лет, с 1880 по 2000 год человечество выросло в шесть раз, потребление энергии в 40 раз, а объем промышленного производства — в 50 раз.

Великое ускорение

Интересным явлением антропоцена стало великое ускорение, которое началось вскоре после Второй мировой войны. Суть его в том, что примерно в 1950 году начался взрывной рост многих показателей жизни людей. Так, валовый продукт, рассчитанный в долларах 1990 года, вырос с 7,5 триллиона в 1950-м до 37,5 триллиона в 2000-м; объем иностранных инвестиций — почти с нуля до 400 миллиардов долларов, потребление бумаги — с 50 до 250 миллионов тонн, потребление удобрений — с 50 до 300 миллионов тонн, количество плотин на реках — с 4 до 24 тысяч штук, число автомобилей с нескольких миллионов до 700 миллионов штук. Авторы статьи приводят и курьезные показатели: например, число ресторанов «Макдональдс» выросло с 0 до 30 тысяч, число туристов, отправляющихся за границу, почти с нуля до 600 миллионов человек в год. При этом сама численность вида Homo sapiens всего за полвека, то есть за два поколения, удвоилось: с 3 до 6 миллиардов особей.

Уилл Стеффен с коллегами считают, что причиной великого ускорения стало окончательное уничтожение прединдустриальных общественных систем. В Европе они были сметены Второй мировой войной, после чего весь мир опутали торгово-промышленные связи, основанные на принципах свободы торговли и движения капитала. Немало этому поспособствовало резкое увеличение подвижности людей благодаря развитию авиации и автомобилизма, а также взрывное развитие информационных технологий и средств связи. При этом в послевоенный период именно рост производства и потребления стал главным требованием к политикам и критерием эффективности управления.

Есть мнение, что, возможно, не будь двух мировых войн, человечество быстрее вступило бы в великое ускорение: свидетельства о его подготовке можно найти уже в период между 1870 и 1914 годами. Чтобы избавить читателя от необходимости листать справочники, напомним, что в 1870 году во Франции пала Вторая империя, в 1871 году случилась и была подавлена первая пролетарская революция — Парижская коммуна, а вскоре и Германия объединилась под главенством Пруссии. Неудивительно, что промышленная революция стремительно распространилась по Европе и докатилась к началу XX века до России с Японией. Нельзя не обратить внимание на то, что примерно на это время приходится и отмеченный В.И.Лениным переход капитализма в его высшую стадию — империализм, характерной чертой которого стало формирование транснациональных корпораций со всеми присущими им достоинствами и недостатками. Они-то и выступили главными действующими лицами того процесса, что сегодня называют глобализацией.

На проблемы окружающей среды в пору Великого ускорения внимания обращали мало. Загрязнения рек, городского воздуха, выпадение кислотных дождей не воспринимались как системные явления. Однако резкое повышение концентрации углекислого газа (на 19% за 50 лет) в конце концов привлекло внимание общества. Сразу было найдено множество показателей, свидетельствующих о том, что человек своей деятельностью вывел планету на новый уровень. Вот лишь некоторые из них. Все быстрее изменяются концентрации в атмосфере углекислого газа, метана и диоксида азота, причем эти изменения уже вышли за пределы присущих голоцену колебаний. Резко, в четыре раза за 50 лет, возрос сток азота в море. С ускорением растет температура поверхности Земли, падает концентрация озона, увеличивается частота наводнений. Очень быстро идет замещение природного ландшафта искусственным. Так, площадь, занятая городами, стремительно растет, равно как и число их обитателей: сейчас в городе живет каждый второй человек. Другой вид антропогенного ландшафта — земли, введенные в хозяйственный оборот, — занял уже треть площади суши. Началось шестое великое вымирание видов — ускоренная потеря биоразнообразия: за те же 50 лет скорость утраты видов увеличилась с 5 тыс. до 20 тысяч в год. Показательно положение дел в рыболовстве, единственном способе добычи еды, где человек использует главным образом природные ресурсы: запасы рыбы, пригодной для промышленного лова, исчерпаны на 80%. Таким образом, планета сама по себе, без использования интенсивных технологий, уже не в состоянии прокормить человечество.

Тенденция XXI века

Первое десятилетие XXI века показало, что наметившиеся в 1950 году тенденции ускоренного изменения параметров, характеризующих социум в частности и планету в целом, не собираются меняются. Более того, процесс ускорения становится более демократичным. Если в XX веке его благами, то есть высоким уровнем потребления и связанного с ним комфорта, пользовались только промышленно развитые страны, население которых составляет лишь пятую часть от общего числа людей, то теперь к такому же уровню потребления стремится и остальное человечество. Уже ясно, что на пройденную Европой траекторию развития встали такие густонаселенные страны, как Индия, Китай, а также Бразилия и ЮАР. Последствия не замедлили сказаться. Если до 2000 года выделение углекислого газа экономикой развивающихся стран составляло всего 20% от общего количества СО₂, в котором «повинно» человечество, то в 2004 году их доля вы-росладо40%, и скорость роста не уменьшается, а возрастает. Сейчас главный производитель этого газа — КНР, потом идет Индия, а наша страна с ее холодным климатом оказывается на третьем месте.

Будет ли это ускорение неограниченным? Нет, есть вполне просчитываемые ресурсные ограничения. Одно из — них пик нефтедобычи. Очевидно, что, после того как он будет пройден, последует сокращение всего, что связано с потреблением и производством нефти. Это должно случиться между 2009—2031 годами и с большой вероятностью придется на 2020 год. Другое, менее известное ограничение — недостаток фосфора. Фосфор необходим для производства минеральных удобрений, а значит, для обеспечения растущего человечества продуктами питания. Предполагается, что пик добычи фосфора придется на 2030 год, а потребность в нем продолжит расти. Если наладить производство биотоплива, чтобы справиться с оскудением источников нефти, это ухудшит ситуацию с фосфором, ведь для получения больших урожаев, будь то растения съедобные или «энергетические», без удобрений не обойтись.

Не исключено, впрочем, что на ускорение будут наложены этические ограничения. Есть мнение, что человечество уже вошло в третью стадию антропоцена. Его характерная черта — осознание масштабов воздействия человека на природу и начало попыток управления этим процессом. Пока такие попытки предпринимаются на уровне правительств, которые подписывают всевозможные документы, направленные на противодействие изменениям климата, сохранение биоразнообразия и экологической ниши человечества в целом. Увы, несмотря на большой информационный шум, эти попытки пока нельзя признать успешными: температура планеты и концентрация парниковых газов в атмосфере продолжают расти все быстрее, а биоразнообразие — падать. Видимо, такая беспомощность властных структур не случайна.

Уилл Стеффен и его коллеги отмечают, что общество вряд ли легко воспримет концепцию антропоцена. Причина в том, что она наносит прямой удар по той системе верований и догматов, которая обеспечила великое ускорение и лежит в основе всей экономики, сформировавшейся после Второй мировой войны. В этой ситуации возникает так называемый когнитивный диссонанс, когда человек начинает свято верить в приятную для него концепцию, отказываясь воспринимать какие-либо аргументы, свидетельствующие о ее неверности. Так случилось в свое время с теорией Чарльза Дарвина, которая посягала на основу многих религий, состоящую в идее о божественном творении человека. О том, что аналогичное неприятие встретит столь же радикальная концепция антропоцена, свидетельствует «климатический скептицизм», когда люди, несмотря на очевидные повседневные наблюдения и научные данные, отрицают сам факт глобального потепления. А ведь потепление — лишь одно из всех антропоценовых изменений на планете. Необходимость пересмотра экономических основ современного общества — гораздо более болезненная процедура, чем признание происхождения человечества от обезьяны. С той разницей, что неприятие концепции антропоцена может поставить под угрозу существование самой человеческой цивилизации.

Управление планетой?

Попробуем понять, что приводит Уилла Стеффена и его коллег к столь мрачному выводу. Современный человек сформировался в эпоху голоцена. Если у нас новая геологическая эпоха, значит, нужно меняться и человеку, поскольку его экологическая ниша в этой эпохе в лучшем случае сильно изменится, а в худшем — вовсе исчезнет. Изменять себя неприятно. Поэтому, не принимая концепцию антропоцена и предполагая, что мы живем в голоцене, от такого процесса можно отказаться, сославшись на то, что мы видим вполне естественные колебания. Пройдет немного лет, и потепление сменится похолоданием, а биоразнообразие начнет восстанавливаться за счет приспособления животного мира к переменам и массовой миграции видов, которую обеспечивает глобализация.

Признание же концепции антропоцена требует больших усилий и, самое главное, ограничений по крайней мере на экономический рост и потребление ресурсов, а то и более жестких мер. Фактически, в этом случае перед человечеством открываются два пути.

Первый, консервативный, предложен в 2009 году Йоханом Рокстрёмом из стокгольмского центра «Resilience» и его коллегами (см. «Химию и жизнь», 2009, № 11, 12). Они предлагают вернуться в голоцен и поддерживать это состояние за счет ограничения человеческой деятельности некоторыми рамками, обозначенными как набор критических точек. Это предельные концентрации парниковых газов, предельные объемы использования земель и воды, предельная мощность потоков азота и фосфора, предельное оскудение биоразнообразия и некоторые другие. Поскольку по концентрации парниковых газов, сбросу азота в воду и падению биоразнообразия планета уже вышла далеко за установленные пределы, возврат в безопасную область связан с существенными ограничениями на экономическую деятельность. Скорее всего, при этом пострадает основа современной экономики — свободный рынок. Это видно из уже предпринятых попыток возврата планеты в голоцен. Так, Монреальский протокол запретил производство галогенсодержащих фреонов, и это привело, как следует из опубликованных в конце 2009 года данных Европейского космического агентства, к стабилизации озоновой дыры, а рыночный механизм торговли квотами по Киотскому протоколу нисколько не уменьшил концентрацию углекислого газа в атмосфере.

Другой, прогрессивный, путь связан с концепцией ноосферы в том виде, как ее предлагал В.И.Вернадский. Следовать по нему, видимо, придется, если консервативный путь не приведет к возврату в голоцен. Тогда человечеству ничего другого не останется, кроме как еще больше усилить вмешательство в естественный ход событий и фактически взять на себя формирование искусственной среды обитания, не единожды описанной фантастами. Это и управление погодой, в частности распыление аэрозолей в тропосфере для охлаждения планеты, и создание полностью искусственных ландшафтов вроде многоуровневых городов с комфортным микроклиматом, и передача управления планетой мощным компьютерам, и всеобщая роботизация, и освоение планет с выведением туда избыточного населения, и даже получение искусственных форм жизни. Очевидно, что такая программа потребует совершенно иного уровня координации деятельности людей, иного мироустройства, в котором невидимая рука рынка, расставляющая все на свои места, совершенно невозможна.

Дискуссия об антропоцене уже началась. Пока геологи и геохимики думают, как бы получше обосновать переход в новую геологическую эпоху с формальной точки зрения, общество активно обсуждает одну из сторон антропоцена — изменение климата. Видимо, не за горам и осознание других аспектов. А осознание — это и есть основа для последующих разумных действий.