На протяжении более 3 млрд лет взаимодействие между жизнью (представленной планетарной границей, целостностью биосферы) и климатом контролировало общие условия окружающей среды на Земле. На эти взаимодействия влияет деятельность человека, например, замена лесного покрова другими видами землепользования, изменение количества воды в реках и почве, попадание синтетических химикатов в открытую окружающую среду и выброс парниковых газов в атмосферу.
Уважение и поддержание взаимодействий в системе Земли, чтобы они оставались похожими на те, которые контролировали условия на планете на протяжении последних примерно 12 000 лет, имеют решающее значение. Важно, чтобы человеческая деятельность не вызывала резких изменений в условиях Земли — тех, которые, вероятно, снизили бы способность планеты поддерживать современные цивилизации. Для их контроля ученые разработали систему «планетарных границ», всего их девять.
Что такое планетарные границы?
Концепцию планетарных границ предложили в 2009 году ученые под руководством Йохана Рокстрёма из Стокгольмского центра устойчивости и Уилла Штеффена из Австралийского национального университета. Она включает процессы, связанные с окружающей средой, и ее цель — определить безопасную зону для человечества с точки зрения устойчивого развития. Концепция основана на том, что действия человека после промышленной революции стали основной причиной глобальных экологических изменений.
Согласно этой концепции, нарушение одной или нескольких планетарных границ может иметь пагубные последствия и вызвать нелинейные изменения окружающей среды на планетарном уровне. Концепция определяет безопасную зону для планеты, в которой эти границы не пересекаются. Некоторые границы уже пересечены, а другие находятся под угрозой пересечения.
История вопроса
В 2009 году группа ученых, включающая Йохана Рокстрема и Уилла Штеффена, сотрудничала с другими экспертами, чтобы определить девять «планетарных систем жизнеобеспечения», которые необходимы для выживания человечества. Они также оценили, какие из этих систем уже находятся под угрозой. Эта исследовательская работа стала основой для разработки концепции планетарных границ. Однако, границы были представлены как грубые оценки с большим количеством допущений и неопределенностей, и требуют дальнейшего изучения. Обновление концепции планетарных границ было опубликовано в 2015 году, а его выводы были представлены на Всемирном экономическом форуме.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances — это третье обновление концепции, сверка с реальностью, в которой мы живем. Анализ планетарных границ провели 29 ученых из восьми стран.
Какие границы существуют и какие из них нарушены?
| Процесс земной системы | Управляющая переменная | Есть ли нарушение |
|---|---|---|
| 1. Изменение климата | Концентрация углекислого газа в атмосфере (ppm по объему) и увеличение радиационного воздействия (Вт/м2) с начала промышленной революции (~1750 гг) | да |
| 2. Убыток биоразнообразия | Коэффициент вымирания — генетического и функционального (количество видов на миллион в год) | да |
| 3. Биогеохимические изменения | Количество антропогенного азота, удаляемого из атмосферы (миллионы тонн в год) и антропогенного фосфора, поступающего в океаны (миллионы тонн в год) | да |
| 4. Окисление океана | Глобальное среднее насыщенное состояние арагонита в поверхностной морской воде | нет |
| 5. Землепользование | Поверхность земли, конвертированная в пахотные земли (в процентах) | да |
| 6. Пресная вода | Глобальное потребление воды (км3/год) | да |
| 7. Истощение озонового слоя | Концентрация стратосферного озона (единицы Добсона) | нет |
| 8. Атмосферные аэрозоли | Общая концентрация твердых частиц в атмосфере на региональной основе | нет |
| 9. Химическое загрязнение* | Концентрация токсичных веществ, пластмасс, эндокринных разрушителей, тяжелых металлов и радиоактивного загрязнения в окружающую среду | да |
*Граница химического загрязнения была расширена и переименована в «новые сущности». Включают выбросы токсичных соединений, таких как синтетические органические загрязнители и радиоактивные материалы, а также генетически модифицированные организмы, наноматериалы и микропластики.
Фото: Azote для Стокгольмского центра устойчивости, на основе анализа Ричардсона и др., 2023 г
«Артериальное давление» Земли
Тенденция все большего нарушения границ вызывает тревогу, объясняет Кэтрин Ричардсон, профессор Института глобуса, руководитель Центра науки об устойчивом развитии Копенгагенского университета и руководитель исследования. «Пересечение шести границ само по себе не обязательно означает катастрофу. Но это явный предупреждающий сигнал. Мы можем относиться к этому так же, как к собственному кровяному давлению. АД более 120/80 не является гарантией сердечного приступа, но увеличивает его риск. Ради наших интересов, а также интересов наших детей. нам необходимо уменьшить давление на эти шесть планетарных границ», — объясняет она.
Важным выводом исследования является то, что необходимо больше внимания уделять взаимодействию между границами. «Сосредоточения внимания на антропогенном изменении климата недостаточно, если мы хотим защитить систему Земли от необратимого вреда», — говорит Йохан Рокстрем, директор Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK) и инициатор этой концепции в 2009 году.
Наряду с изменением климата, целостность биосферы является вторым столпом стабильности нашей планеты. Исследования показывают, что смягчение последствий глобального потепления и сохранение функциональной биосферы для будущего должны идти рука об руку.
Неочевидный пример нарушения одной из границ
Необходимость соблюдать границы изменения землепользования напоминает о растущем глобальном использовании биомассы в качестве альтернативы углю, нефти и газу. Биомасса — это продукт фотосинтеза, процесса, в ходе которого растения преобразуют солнечную энергию в энергию. Также ее используют другие живые организмы и, таким образом, поставляют энергию, поддерживающую биоразнообразие.
«Наше исследование показывает, что люди присваивают примерно 30% энергии, которая была доступна для поддержания биоразнообразия до промышленной революции», — говорит Ричардсон.
Конечно, удаление такого большого количества энергии, которая в противном случае была бы доступна природе, влияет на потерю биоразнообразия. Поэтому ученые предлагают принять человеческое присвоение чистой первичной продукции (Human Appropriation of Net Primary Production, HANPP), то есть использование биомассы, как один из двух показателей при оценке воздействия человека на биоразнообразие.
Какие границы уже отстаивают и как?
Развитие в рамках определенных наукой границ — единственный способ справиться с растущими, потенциально катастрофическими рисками в планетарном масштабе. Мировые лидеры уже признали это в отношении климата. Так, в рамках Парижского соглашения представители 194 сторон уже приняли климатические планетарные границы, которые нельзя нарушать. Точно так же мир принял планетарную границу биоразнообразия, когда на конференции COP15 в Монреале-Куньмине в 2022 году было принято решение остановить и обратить вспять утрату биоразнообразия на суше и в океане.
Но есть проблема. Исследование, проведенное в соавторстве с Рокстрёмом в 2018 году, вызывает сомнения в отношении международного соглашения о лимите глобального потепления до 2 градусов Цельсия выше доиндустриальных уровней температуры, которое было оговорено в Парижском соглашении. Ученые предлагают возможность, что, даже если выбросы парниковых газов значительно снизятся для достижения нужного лимита, может наступить «порог», где самоусиливающиеся климатические обратные связи приведут к дополнительному потеплению, пока климатическая система не достигнет стабильного теплице-подобного состояния.
В итоге, несколько регионов мира могут стать просто непригодными для проживания. Уровень моря поднялся бы 60 метров, а температура повысилась бы на 4-5 градусов Цельсия. Эти показатели выше, чем в любой межледниковый период за последние 1,2 млн лет.
Так зачем же нужны планетарные границы?
Наука о планетарных границах дает «руководство к действию». Оно необходимо, если мы действительно хотим обеспечить процветание и равенство для всех на Земле. Это выходит далеко за рамки только климата и требует новых моделей и анализов систем планеты, а также общие и регулярные усилия по защите, восстановлению и восстановлению устойчивости планеты.
Что дальше?
Ученые надеются, что это новое исследование послужит для многих «тревожным звонком» и усилит внимание международного сообщества к необходимости ограничения нашего воздействия на планету, чтобы сохранить и защитить условия Земли, которые позволяют развитым человеческим обществам процветать.
Читать далее:
Ученый опроверг главное заблуждение на счет Луны
Выяснилось, какие орехи снижают холестерин и сколько их надо есть в день
Посмотрите, как работает принципиально новая ветровая турбина. Она выдержала мощный шторм