Что произошло
Жизнь на Земле существует уже невообразимо долго. Палеонтологическая летопись восходит ко временам почти 3,5 млрд лет назад, а химические свидетельства говорят о том, что самая ранняя биосфера Земли могла развиться уже 3,8 млрд лет назад. Если рассматривать в этом контексте динозавра мелового периода, жившего 70 млн лет назад, что кажется нам чем-то очень древним, то на самом деле он жил только в последних 2% от всей истории жизни на Земле.
Жизнь представляет собой непрерывную цепь эволюции от простейших прокариотических клеток, живших на Земле миллиард лет назад, к организмам, живущим сегодня, таким как люди. Все это время биосфера была инновационной, меняющейся и адаптирующейся под окружающие условия Земли. Первая жизнь на Земле существовала в системе «атмосфера — океан» без свободного кислорода. Затем, около 2,4 млрд лет назад, клетки развили способность к кислородному фотосинтезу, выделяя кислород в атмосферу и океаны. Этот свободный кислород был побочным продуктом, но он отравил среду для самых ранних, анаэробных микроорганизмов Земли: после одного миллиарда лет господства они были оттеснены на обочину, по мере того как перестраивалась биосфера. Это эволюционное изменение биосферы также изменило химический состав океанов и климат на суше.
Позже в биосфере развились клетки с мембраносвязанными ядрами, половое размножение, многоклеточные структуры, а в период между 700 и 540 млн лет назад возникли трехмерные структуры с дифференцированными тканями — животные, в том числе с передним и задним концом, то есть направленностью. Эти изменения отмечают границу между докембрийским миром микробов и последними 540 млн лет истории Земли, где в океанах преобладали экосистемы из сложных живых организмов, затем распространившихся на сушу около 460 млн лет назад. Эта удивительно сложная и устойчивая биосфера сохранялась, плюс-минус пять случаев массового вымирания, более 500 млн лет. То есть сохранялась до сих пор, когда мир вступает в еще один период радикальных перемен, возможно, столь же значительный, как тот, что обозначил переход между микробным и животным миром. Здесь фактором перемен являются люди.
Как можно оценить человеческое воздействие? Некоторые авторы утверждают, что вызванные человеком фрагментация экосистем, загрязнение окружающей среды и изменение климата могут стать причиной шестого периода массового вымирания. Тем не менее исчезновение вида само по себе не является уникальной чертой современной биосферы. Это уже случалось раньше, хотя и не из-за единственного вида (в данном случае Homo sapiens). Однако некоторые компоненты современной биосферы можно рассматривать как совершенно уникальные с точки зрения эволюции, настолько же уникально отличающиеся, как, скажем, животное по отношению к микробу.
Люди перемещали живые организмы по всей планете, меняя существовавшие тысячелетиями географические паттерны и реструктурируя экосистемы. Очевидный пример таких перемещенных, необиотических видов — кошки и кролики. Хотя сами люди являются самым лучшим образцом необиотического вида, распространившись на каждый континент Земли из места своего происхождения в Африке около 200 тысяч лет назад. Наиболее яркие примеры огромного влияния необиотических видов мы видим в тех регионах Земли, которые географически изолированы. В Новой Зеландии, например, количество привнесенных человеком видов растений почти равно числу тех, что были там изначально. Некоторые из этих нововведений стали по-настоящему «инвазивными», в том смысле, что введенные разновидности вредят экосистемам, в которые они вторгаются, как, например, пресловутый и сейчас широко распространенный аргентинский муравей или коричневая бойга в Гуаме. Эти меняющиеся географические паттерны флоры и фауны не являются уникальными сами по себе. Это много раз случалось в геологическом прошлом и без влияния человека, например, когда Северная и Южная Америка были соединены через Панамский перешеек около 3 млн лет назад, в результате чего произошел великий межамериканский обмен. Что однозначно отличается в настоящем — глобальный характер необиотических видов.
Люди также в настоящее время находятся на вершине пищевой пирамиды как для морской, так и для наземной части биосферы, где они вытеснили высших хищников, таких как акулы и медведи.
Этого никогда раньше не случалось в истории жизни на Земле — одного вида, доминирующего в морских и наземных сферах, и это уникальная особенность биосферы в эпоху человека, так же как и потребление человеком примерно от четверти до трети всей первичной биомассы.
Люди также значительно изменили черты животных и растений на протяжении тысячелетий, концентрируя биомассу в нескольких видах домашних животных, например коровах, овцах, свиньях и лошадях. Направленная человеком эволюция сейчас уже очевидна в нашей обычной жизни — например, в анатомических изменениях у цыплят-бройлеров, которых мы едим, значительно увеличивших свою индивидуальную биомассу в течение всего лишь полувека вмешательства человека. Или видна в способности человека напрямую изменять генетический материал организмов. И человеческая технология в настоящее время тесно связана с биосферой, одновременно и поддерживая ее и 7 млрд представителей одного вида, людей, при помощи технологических инноваций, таких как процесс Габера, и будучи сама по себе зависима от поддержки биосферы.
И, наконец, есть техносфера, концепция Петра Хаффа из Университета Дьюка. Техносфера может представлять собой самый принципиально уникальный компонент развивающейся в эпоху человека биосферы — глобальную новую систему, включающую людей, технологические артефакты и связанные с ними социальные и технологические сети, поддерживающие ее. Ее можно рассматривать в качестве сущности, выходящей из биосферы, хотя в настоящее время биосфера и техносфера взаимозависимы.
Это изменение структуры биосферы развивалось на протяжении тысячелетий. Его корни могут лежать на миллионы лет назад в прошлом, начиная с первых приматов, которые подобрали с земли инструменты для воздействия на леса и саванны в плиоцене. Процесс ускорялся по мере того, как люди и их непосредственные предки развивали все более сложные механизмы воздействия на среду, достиг высшей степени при создании сельского хозяйства более 10 000 лет назад и ускорился еще больше благодаря процессам индустриализации за последние 300 лет.
Предыстория
Мы думали о влиянии человека на различные аспекты существования Земли в «Антропоценной рабочей группе», организации в рамках Международной комиссии по стратиграфии. Концепция человека как фактора, влияющего на геологические изменения, восходит к XIX веку, но в последнее время она обрела новую жизнь благодаря вызвавшей большой резонанс исследовательской работе 2000 года нобелевского призера Пауля Крутцена и его коллеги Юджина Штермера. Они предложили обозначить геологическую эпоху, характеризующуюся глобальным воздействием человека на экологию и геологию, так же как, скажем, геолог может опознать юрский период как время, которое характеризуется определенными аммонитами и динозаврами.
Антропоценная биосфера является одним из компонентов вызванных человеком изменений на Земле, и эти изменения оставят очень характерную палеонтологическую летопись, выражаясь не только в быстром изменении костной анатомии цыплят-бройлеров, которых мы едим в начале XXI века, по сравнению с их недавними предками в 1950-х годах, но и в других бесчисленных биологических изменениях. Необиотические виды, например, оставят в ископаемых отличительный сигнал о том, что животных и растения перемещали из одного континентального региона в другой. Важно измерить степень этого изменения, глядя на последние события в эволюции биосферы.
И наконец, биосфера — это то, что поддерживает наш вид, и изучение ее потенциальной траектории очень важно для выживания человека разумного.
Перспективы
Мы утверждали, что существует несколько возможных траекторий эксперимента человечества с биосферой, и они варьируются от краха до устойчивости. Если люди и техносфера используют ресурсы Земли слишком быстро, то вполне возможно, что антропоценная биосфера рухнет и окажется недолговечным эволюционным экспериментом, после которого останется значительно уменьшенная (или полностью отсутствующая) человеческая составляющая и существенно сократится биоразнообразие. В этом случае биосфера восстановит свое разнообразие через несколько миллионов лет, следуя по тому же маршруту, по которому она двигалась в прошлом, хотя и с географическими и эволюционными закономерностями, установленными человеческим влиянием.
Кроме того, люди могут научиться обращаться с биологическим разнообразием вокруг них в большей степени как управляющие, чем как грабители, развивать политические и социальные структуры, в которых биосфера могла бы контролироваться и поддерживаться должным образом. При таком развитии событий взаимодействие между биосферой и техносферой может ускориться, стать еще более взаимозависимым и, по сути, развиться в симбиотические отношения. В этом случае биосфера коренным образом изменится, и такое изменение может длиться в геологических масштабах времени. Биосфера бы снова перестроила себя.
То, как могут развиваться эти процессы, — область активного исследования. Геологи, в частности, могут изучить основные события в эволюции биосферы в прошлом. Например, пять периодов массового вымирания последних 500 млн лет показывают, какой гибкой может быть биосфера и как Земля восстанавливается. Это может рассказать нам кое-что о нашем будущем пути. Это говорит нам о том, что биосфера может и будет восстанавливаться, но в масштабах миллионов лет, и поэтому она может не восстановиться за время «срока годности» нашего вида.
Хорошим примером будет влияние человека на кораллы в океане. Кораллам угрожает глобальное потепление, снижение щелочности океана и загрязнение окружающей среды. Некоторые прогнозы показывают, что коралловые рифы могут добиться создания собственных скелетов к середине XXI века. Системы коралловых рифов — бастионы океанического видового разнообразия, но они уже вымирали раньше, особенно около 250 млн лет назад, во время великого экологического кризиса на границе пермского и триасового периодов. Если люди вызывают такую катастрофу в биосфере эпохи человека, то геологические уроки ясны.
Хотя изменения в биосфере и других компонентах системы Земли, привнесенные людьми, уже существенны, рассмотрение этих проблем с геологической точки зрения может помочь нам разработать более эффективные способы справляться с воздействием на окружающую среду. Ученые-геологи не могут делать это в одиночку. Они должны действовать трансдисциплинарно и работать со своими коллегами в социальных науках и политике, чтобы повлиять на межнациональное обсуждение проблемы.
Геологи могут многое предложить в нынешней дискуссии об изменении окружающей среды, вызванном деятельностью человека. Их навык путешествия во времени может иметь большое значение в проработке сценариев изменения биосферы в ближайшем будущем. И в этом они могут помочь повлиять на политический и общественный диалог о том, как лучше сохранить прекрасное биоразнообразие, которое все еще существует в самом сердце антропоценной биосферы.
