В июне 2015 года в журнале The Anthropocene Review вышла статья The Anthropocene biosphere, посвященная оценке влияния человека как вида на историю жизни на Земле. Один из авторов исследования, Марк Уильямс, профессор палеобиологии Университета Лестера, прокомментировал эту работу для англоязычного издания ИД «ПостНаука» Serious Science.

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.

Рекомендуем по этой теме:
14279
Происхождение Homo sapiens

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.

Рекомендуем по этой теме:
18656
Главы | Конец Homo sapiens

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.