Новая эра. Антропоцен




«Отличительная черта антропоцена заключается в том, что наши коллективные действия начали доминировать в работе всех экологических механизмов планеты. По сути, Земля – это гигантский космический корабль, экипажем которого является человечество. Если бы мы жили на реальном звездолете, постоянные вмешательства в работу его систем жизнеобеспечения были бы безумием. Начало антропоцена говорит нам о том, что мы играем с огнем»

-- Кристофер Рапли

Недавно геологи заявили о начале антропоцена, «эры человека» на Земле, опираясь на открытие двух сотен различных минералов, в формировании которых люди приняли непосредственное участие.
Вообще, об этом было официально объявлено еще в 2016 году на Международном геологическом конгрессе в южноафриканском Кейптауне.
Термин «антропоцен» до сих пор носит неформальный характер в связи с тем, что хронология этой эпохи не имеет конкретных границ. В целом она обозначает завершение эпохи голоцена на Земле, начавшейся в Ледниковый период, и расцвет человеческой деятельности. При определении начальной точки антропоцена, предполагается, что эпоха человечества на Земле будет иметь и конечную точку. Ранее предлагались различные стартовые точки антропоцена.

Как отмечают ученые, среди их коллег сегодня долгое время не было согласия в том, когда человек начал занимать доминирующие роли на планете. Часть исследователей считает, что это произошло только после завершения индустриальной революции, ближе к началу 19 или даже 20 века, тогда как другие полагают, что Антропоцен начался почти сразу после зарождения первых цивилизаций в медном веке. Отсутствие консенсуса по времени начала «эры человека» мешает ученым использовать этот термин в научном обиходе.

Золотые гвозди и геологические рельсы

Однако многие экологи, биологи и многие другие представители естественных наук уже более полувека говорят о наступлении антропоцена – новой геологической и исторической эры, в которой на Земле начал господствовать человек. В пользу этого выдвигается масса аргументов, опирающихся на резкое ускорение в темпах вымирания животных и необратимые изменения в экосистемах, вызванные деятельностью человека.
Подобные идеи вызывают резкое неприятие со стороны геологов, которые не считают, что подобные процессы могут оставить заметный след в породах Земли, способный подсказать нашим далеким потомкам или гостям планеты, что в это время наступила новая эра, связанная с развитием нашей цивилизации.
Дело в том, что геологи используют два формальных критерия для разделения исторических эпох —  наличие заметных следов долгосрочных и долговременных изменений в породах этой эпохи, а также следы быстрых и кратковременных глобальных перемен.

Ярким примером этого служат отложения на границе между меловым периодом и кайнозоем, сохранившие в себе следы падения метеорита, которое уничтожило динозавров и вызвало глобальные изменения в климате планеты. Такие прослойки пород, сигнализирующие о смене эпох, геологи часто называют «золотыми гвоздями», по аналогии с символическими костылями, которые промышленные магнаты XIX века вбивали в шпалу при закладке новых железных дорог.

Однако всего пару лет назад, проанализировав последние 50 тысяч лет геологической истории Земли и сопутствующую хронику экспансии человечества, были выявлены два возможных кандидата на роль «золотого гвоздя» для Антропоцена, примерно соответствующих 1610 и 1964 году.
Первый из них связан с двумя вещами — резким снижением в уровне углекислоты в атмосфере и непоправимым изменениям в жизни экосистем планеты благодаря появлению массы новых видов на всех континентах Земли, завезенных туда европейскими колонизаторами и путешественниками.  Оба этих фактора можно легко заметить, проанализировав содержимое образцов льда из Гренландии, соответствующие началу 17 века, или другие осадочные породы.
Падение в концентрации СО2 в атмосфере было связано сразу с несколькими событиями, которые привели к разрастанию лесов и резкому сокращению в численности потребителей кислорода. В частности, открытие Америки  и попытка ее колонизации привела к тому, что на территории Нового Света было уничтожено около 54 миллионов людей в результате геноцида индейцев и проникновения европейских болезней на его территорию.

Одновременно с этим, примерно 50 миллионов гектаров пашенных земель в Европе перестали возделываться и постепенно заросли лесами, что привело к уменьшению доли СО2 в атмосфере на 10 частей на миллион и заметному похолоданию климата на протяжении последующих нескольких десятилетий. Скорее всего это и стало точкой отсчета Антропоцена и первым примером того, как человечество вызвало глобальные климатические изменения.

Вторая дата связана преимущественно с тем, что в то время в породах Земли начали скапливаться следы от массовых испытаний ядерного оружия, пик накоплений которых приходится как раз на 1964 год.
Предлогалась и дата 16 июля 1945 года, когда в американском штате Нью-Мексико на полигоне Аламогордо прошло первое в мире испытание ядерного оружия. Дополнительным фактором стал послевоенный скачок в промышленности, земледелии и использовании искусственных материалов, оставляющих геологические следы (один из признаков эпохи).
Однако некоторыми исследователями эта дата считается менее вероятной точкой начала Атропоцена, так как ядерное оружие, несмотря на всю его опасность и разрушительный потенциал, не вызвало глобальных перестроек в жизни Земли, которые можно было бы увидеть в геологических данных.
По этой причине считается, что именно 1610 год является той условной временной точкой,  когда человечество начало доминировать на Земле.
Т.е человек стал доминирующим видом животных на поверхности нашей планеты не в далеком прошлом, а относительно недавно.

Среди более пяти тысяч минералов Земли присутствует 208 видов, которые напрямую или косвенно были созданы человеком начиная с середины 1700 годов. Сейчас формируются и другие типы «антропогенных» минералов с такой же сверхбыстрой скоростью. По геологическим меркам, эти 250 лет являются мгновением ока по сравнению с тем временем, которое формировались другие породы в прошлом».

Например минерал абхурит -  «продукт» человеческой активности. По происхождению, предположительно, является продуктом рудного гипергенеза, - образуется за счет реакции чистого олова с морской водой; обнаружен на поверхности оловянного слитка, пролежавшего на дне Красного моря после кораблекрушения около 100 лет. Отмечены также находки абхурита в Великобритании, Норвегии, США, на о. Ямайка.


Андерсонит также из этой категории. Прозрачный до просвечивающего. Цвет ярко-зеленый до желто-зеленого. Радиоактивный. Растворяется в воде. Обладает яркой бледно-зеленой до желто-зеленой люминесценцией в длинноволновом и коротковолновом УФ. Нахождение:  Редкий вторичный минерал, образующийся в окисленной зоне урансодержащих гидротермальных полиметаллических месторождений; может образовываться в результате разработки месторождения на стенках штолен рудника.



Была открыта  целая «россыпь» подобных гвоздей, сформировавшихся за очень короткое время и хорошо заметных в отложениях нашей эпохи, изучая породы на дне Средиземного моря, в шахтах Канады и в других уголках мира, где хозяйничал человек.

Вечность человечества

Как было обнаружено, человечество начало оставлять свои следы в «геологической летописи» Земли уже три века назад, когда началась первая промышленная революция и люди начали массированно изготовлять различные искусственные соединения и субстанции, не существующие в природе.
Ими, к примеру, является цемент, отбросы из медных и других рудных шахт, внутри которых формируются различные кристаллы и структуры, залежи золы и пепла у заводов и электростанций, а также многие другие «прямые» продукты человеческой деятельности.
Вдобавок к этому, ученые открыли множество  «непрямых» геологических следов человечества – залежи морских минералов, возникающих в результате разложения металлической обшивки потопленных кораблей на дне моря, светящиеся шарики в урановых шахтах, возникающие в результате конденсации воды на их стенах, обогащенной ураном и продуктами его распада.

Самый экзотический пример этого,– минерал тиннункулит (желтовато-белый тонкозернистый агрегат), возникающий в результате взаимодействия экскрементов птиц и раскаленного метана, углекислоты и других горячих газов. Он был найден на Кузбассе, в горящей угольной шахте в российском Копейске, а также был обнаружен на плато Расвумчорр на Кольском полуострове.

Все эти примеры, позволяют однозначно говорить о том, что антропоцен действительно начался, и что наши далекие потомки ли «гости» с других планет смогут найти его следы и определить время начала в толще недр Земли.

***

Термин «антропоцен» (др.-греч. ἄνθρωπος—«человек» + др.-греч. καινός — «новый») — по аналогии с общепринятым термином «голоцен» (эпоха, продолжающаяся последние 11 тысяч лет) — был впервые введен экологом Юджином Стормером, а затем, видимо, независимо, широко-популяризован специалистом в химии атмосферы Нобелевским лауреатом Паулем Крутценом.
Стормер писал: «Я начал использовать термин «антропоцен» в 1980-е годы, но не смог формализовать его, пока Пауль не связался со мной.» Пауль Крутцен вспоминал: «Я был на конференции, где кто-то что-то сказал про голоцен. Я внезапно подумал, что это было неправильно. Мир слишком сильно изменился. Поэтому я сказал: „Нет, сейчас мы находимся в антропоцене“. Я просто экспромтом придумал это слово. Все были шокированы. Но, похоже, слово прижилось».
Крутцен впервые напечатал новый термин в 2000 году в брошюре Международной программы по геосфере-биосфере. В 2008 году Заласевич написал в журнале Американского геологического общества GSA Today, что в понятии эпоха антропоцена есть подходящий смысл.

Изменения окружающей среды, вызванные деятельностью человека, в наибольшей степени выражены с начала промышленной революции. Однако, американский палеоклиматолог Уильям Руддимэн выдвинул гипотезу «раннего антропоцена», по которой эпоха началась около 8 тысяч лет назад с появлением фермерства. В этот период, называемый неолитическая революция, человек, ареал которого к тому времени был уже распространён на все материки кроме Антарктики, перешёл от охоты и собирательства к сельскому хозяйству и животноводству. Этот период связан с вымиранием крупных животных, таких как мамонты и нелетающие птицы. С другой стороны, такой «ранний антропоцен» фактически совпадает с голоценом, плотность населения Земли в то время была ещё относительно низкой, а активность значительно ниже, чем в последние века.
С точки зрения характеристических следовых элементов, на леднике в округе Фримонт были, например, обнаружены слои хлора, соответствующие испытаниям атомной бомбы в 1960-х годах, и ртути, связанной с массовым сжиганием угля в 1980-х годах.
Вследствие деятельности человека произошло вымирание большого числа видов. По докладу Всемирного фонда дикой природы (WWF), с 1970 по 2012 год индекс, отражающий численность различных видов животных, снизился на 58%, а популяции животных, живущих в пресной воде, сократились на 81%. Человек видимо ускорил естественный процесс исчезновения видов в 100 или 1000 раз. Биомасса фитопланктона, которая составляла около 50% всей фотосинтезирующей биомассы Земли, снизилась на 40 % с 1950-х годов из-за потепления океана.
Основной геологически значимый признак человеческой активности — это увеличение уровня углекислого газа (CO2) в атмосфере Земли. За последний миллион лет концентрация CO2 в атмосфере колебалась от 0,018 до 0,028 %. В результате деятельности человека его уровень, начиная с начала промышленной революции, стал расти. К 2011 году уровень CO2 достиг 0,039 %.  в основном в результате сжигания ископаемого топлива, включая уголь, нефть и природный газ, а также производства цемента и уменьшения площадей, покрытых лесом.


Ниже, основные тезисы лекции палеобиолога, профессора Университета Лестера Яна Заласевича, доказывающего, что новая эпоха уже наступила — и требует осмысления.


Единственный способ для геолога сохранить рассудок при работе с 4,5 миллиардами лет земной истории — быть чрезвычайно дотошным. Вся история нашей планеты делится на отдельные блоки, каждый из которых вводится в обиход по результатам заседаний и длительных обсуждений специальных комиссий. Мы с вами живем в фанерозойском эоне, который начался более 500 миллионов лет назад, когда на планете появились первые ползучие твари. Далее, внутри этого эона, мы находимся в ценозойской эре, начавшейся около 65 миллионов лет назад, когда большая часть жизни на Земле, включая динозавров, вымерла и млекопитающие стали властителями планеты. Затем, внутри ценозоя, мы обитаем во время четвертичного периода, длящегося вот уже 2,5 миллиона лет и связанного с биполярным оледенением планеты. Последние 11,5 тысяч лет принято называть голоценом, получившим официальное признание всего лишь пять лет назад.
Можем ли мы говорить, что живем уже в другой геологической эпохе? Эта идея сама по себе не нова, она существовала с тех пор, как геология стала более или менее формальной дисциплиной. Первым научным трактатом об истории Земли стали «Эпохи природы», написанные графом де Бюффоном еще до Французской революции. Согласно Бюффону, история Земли насчитывала только лишь 75 тысяч лет, причем последняя «седьмая» эпоха тесно связана с деятельностью человека. Бюффон был уверен, что Земля в его время замерзала, и, сжигая большое количество угля, человечество помогало природе, отдаляя конец нашей планеты.
Были и другие мыслители: Джордж Перкинс Марш, первый американский защитник окружающей среды; Антонио Стоппани, выдающийся итальянский геолог, который еще в 1880-х годах ввел в обиход термин «антропозой»; Владимир Вернадский, первый описавший «биосферу» в ее современном смысле и понявший, какой влияние человек оказал на геологию Земли. Но в основном профессиональные геологи считали эти идеи полной глупостью. Люди думают, что вершат великие дела, но посмотрите на континенты и вулканы, взгляните на образование и схлопывание океанов — вот настоящая геология. Если брать такой масштаб, то поверхностное воздействие человека кажется совсем незначительным. Но так ли это ?

Мы, стратиграфы, рассматриваем изменение окружающей среды в терминах геологии, анализируем те вещи, которые понимаем, — минералы, породы, окаменелости. Во-первых, мы создали вещества, которые до этого не существовали в истории Земли. Почти все металлы за исключением, например, золота соединяются с другими элементами. Люди создали такие металлы как алюминий, титан, молибден, до того не существовавшие в природе в чистом виде. Мы выделили их и произвели в невероятных количествах — сотнями тысяч тонн. Например, с середины XX века было произведено столько алюминия, что его бы хватило, чтобы покрыть кухонной фольгой всю территорию США и еще немного Канады.
Представьте себе эволюцию металлов: в открытом космосе их существовало порядка дюжины, около 250 различных металлов образовывалось в звездах и метеоритах, на безжизненной Земле можно было насчитать около 1,5 тысяч веществ и около четырех тысяч — на Земле с кислородной атмосферой. Мы, возможно, создали еще несколько тысяч, что является значительным отклонением с точки зрения геологии.
Существует множество других искусственных веществ и материалов: нитрид бора, почти не уступающий по твердости алмазу; карбид вольфрама, использующийся при производстве шариковых ручек (одних только ручек BIC Crystal было произведено около 100 миллиардов); углеродное волокно; графен; керамические материалы; стекло; полимеры; пластик. Сколько их было создано? Никто уже не считает.

Минералы образуют породы. Мы создали такую вещь как бетон и по примерным подсчетам производим между двумя и восемью миллиардами кубических метров ежегодно. Еще мы производим кирпичи — примерно триллион каждый год. Этого достаточно, чтобы создать ощутимое количество пород, которые не существовали в течение миллиардов лет.
Породы формируют слои. Мы наслаиваем большое количество разнообразных материалов на поверхность планеты: геологи даже занимаются стратиграфическими описаниями городов, соотнося искусственно созданные высоты и впадины с естественной поверхностью. Мы создаем искусственные баррикады — дамбы, например. Наконец, мы роем дыры для добычи ископаемых глубже чем любое живое существо на планете. В море максимальная глубина достигается несколькими видами креветок и составляет примерно четыре метра. Мы же роем шахты на километровые расстояния. И, конечно, мы бурим скважины для добычи нефти: на данный момент общая длина скважин составляет примерно 50 миллионов километров, что примерно равно общей протяженности нашей дорожной сети. И эти следы нашей деятельности никуда не денутся по крайней мере в ближайшие несколько миллионов лет.

Другой химический признак антропоцена связан с увеличением содержания фосфатов в почве и воде. Многочисленное население Земли нуждается в еде, чтобы выжить, – и фосфорные удобрения являются одним из способов увеличения урожайности. В XIX веке население Великобритании росло высокими темпами, сельское хозяйство с трудом поспевало за увеличением спроса. Фермеры обнаружили, что культуры лучше росли около кладбищ, так как кости содержат большое количество фосфора. Для удобрения своих земель они стали использовать перемолотые кости животных, остававшиеся на скотобойнях. Этого было недостаточно, и целые группы рабочих отправились в Европу в поисках новых источников фосфора. Ими стали поля битв, в какой-то момент британцы вывозили с континента до трех миллионов скелетов в год для последующей переработки и удобрения почвы. Но и этого было недостаточно. Тогда жители Англии стали использовать для нужд сельского хозяйства ископаемые кости динозавров, значительные залежи которых были обнаружены недалеко от Кембриджа. Наконец, британцы обнаружили древнеегипетский тайник, содержащий около 180 тысяч мумифицированных кошек, и перевезли останки в Англию для производства удобрений. Нехватка фософора до сих пор остается насущной проблемой.

Другим эффектом является появление «мертвых зон». Питательные вещества, использующиеся в сельском хозяйстве, в конечном итоге оказываются выброшенными в море, где ими начинает кормиться планктон. В неглубоких местах с неподвижной водой с приходом лета вымирают все обитающие на дне организмы — это тысячи километров побережий в Балтийском море, Мексиканском заливе и других местах.
Палеонтологи изучают ископаемые — остатки самих организмов и следы их жизнедеятельности. Здание Сиднейской оперы или отпечаток человеческой ноги на песчаном пляже, с точки зрения геологии, являются такими же следами человеческой жизнедеятельности как, например, окаменелый след ползавшего по океанскому дну миллионы лет назад существа или окаменелое осиное гнездо.

По остаткам динозавров и трилобитов можно восстановить историю циклов вымирания разных видов. Количество живых существ на Земле возрастает и падает примерно каждый полмиллиарда лет. Что происходит сейчас? Вымирает ли жизнь на Земле? Пока еще нет. Мы знаем, что уже давно вымерли птицы додо, около пяти лет назад вымерли китайские речные дельфины. Костариканские золотые лягушки были обнаружены в 1964 году и к 1990 полностью исчезли с лица планеты. Число вымерших видов составляет всего лишь несколько процентов от их общего числа, но число вымирающих и находящихся под угрозой исчезновения видов гораздо больше — до нескольких десятков процентов. Если современная тенденция сохранится, то через два-три столетия мы станем свидетелями вымирания, по своему масштабу сравнимого с триасово-юрским вымиранием — одним из крупнейших в мезозойской эре. Еще одним биологическим феноменом, с которым геология до этого не сталкивалась, являются массовые миграции и заселения отдельных видов: кошек, например, в данный момент насчитывается от 250 до 500 миллионов особей по всей Земле. И каждая кошка контролирует экосистему определенного размера — например, задний двор вашего дома.

Наконец, мы можем измерить человечество не только с точки зрения экономики или социологии, но и по чистому весу. В данный момент масса наших тел достигает трети от общей биомассы наземных позвонончных. При этом две других трети, за исключением нескольких процентов, — это, по сути, то, что мы едим. Подобное доминирование одного вида беспрецендентно, с точки зрения геологии. А общая масса машин и механизмов, нами созданных, еще больше.


Как вы можете видеть, существование человека является важным геологическим феноменом, который мы все еще пытаемся понять. Живем ли мы в антропоцене? В 2011 году нобелевские лауреты пришли к выводу, что подобный термин может стать полезным способом описания и резюмирования той ситуации, в которой мы оказались. Журнал «Nature» также предложил его в качестве удобного средства, с помощью которого можно объединять и осмыслять сведения о происходящем на нашей планете. Ученые постепенно свыкаются с этой идеей, но вопрос по-прежнему остается неразрешенным: находимся ли мы на заре чего-то нового в науке?