Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты - Элизабет Эрвин-Бланкенхайм
Биосфера и деятельность человека
На протяжении тысячелетий люди формируют и изменяют окружающую среду для обеспечения своих потребностей в продовольствии, воде, убежище, энергии и других, в том числе эстетических. Участки вырубают или выжигают под сельскохозяйственные поля. Нефть, газ и минералы добывают из недр. Реки отводят и перегораживают дамбами для обеспечения водой и регулирования паводков, не говоря уже о многом другом, и все для того, чтобы необходимые для жизни ресурсы стали более доступны и предсказуемы.
Больше половины населения мира, 54 % по состоянию на 2014 г., проживают в городах и городских районах – это самый высокий показатель за всю историю планеты. К 2050 г., по прогнозам демографов, численность городского населения вырастет до 66 %, особенно в регионах Индии, Китая и Африки. Специалисты также ожидают, что число мегаполисов с населением как минимум 10 млн человек вырастет с 33 до 41 уже к 2030 г. При такой концентрации людей необходимо будет решать вопросы, связанные с обеспечением продовольствием, водой, жильем, транспортом, удалением отходов, и многие другие. Целевая рабочая группа по мегаполисам Международного географического союза говорит следующее о таких центрах:
Мегаполисы являются основными зонами глобального риска. Из-за высочайшей концентрации людей и экстремальной динамики жизни они особенно чувствительны к кризисам поставок, социальной дезорганизации, политическим конфликтам и стихийным бедствиям. Мегаполисы могут оказаться крайне уязвимыми[582].
Мегаполисы на побережье уязвимы в связи с воздействием штормов и повышением уровня моря.
Скорость исчезновения видов животных вызывает тревогу, и некоторые ученые называют этот процесс шестым массовым вымиранием[583]. Биоразнообразие в наши дни оказалось под угрозой, подобной которой еще не было зафиксировано в письменной истории человечества.
Рифы – это города животных в океанах. Их биография прослеживается до самых древних эпох геологической истории. Сегодня океаны населены коралловыми рифами, но так было не всегда. В прошлом рифы выглядели совершенно по-другому. Но к какому бы типу рифы ни принадлежали, они являются инкубатором жизни. История рифов рассказывает нам о настоящем и, возможно, даже о том, в каком направлении жизнь будет развиваться в будущем.
Первые рифы состояли из строматолитов, образованных цианобактериями, и представляли собой самые обширные рифы на Земле в докембрии. Цианобактерии адаптировались к жизни в колониях и, собираясь вместе, «строили» холмы и длинные линейные рифы. Это были первые формы жизни, которые стали поглощать диоксид углерода из воздуха и выделять кислород. Этот процесс начал определять условия на планете, поскольку происходило насыщение кислородом океанской воды, а затем и воздуха. Сложность комплексов рифов возросла в начале палеозойской эры фанерозойского эона. Появление первых сложноустроенных организмов связано с условиями, сложившимися на рифах. Эти структуры, где сосредоточены самые разнообразные живые организмы, растут и расширяются, подобно человеческим городам.
А теперь представьте, что все краски мира сначала стали выцветать, а потом исчезли, и остались только белый и черный цвета. Именно это и происходит в наши дни с коралловыми рифами. Это не только гибель рифов: мы упускаем возможности, которые не могли себе даже представить, утрачиваем ресурсы, а люди, благополучие и источники продовольствия которых зависят от рифов, лишаются средств к существованию.
Атмосфера, климат и деятельность человека
Атмосфера – самая динамичная оболочка Земли. Среди газов современной атмосферы Земли – третьей по составу – преобладают азот и кислород. Изменения атмосферы приводят к изменениям погоды в краткосрочной перспективе и к изменениям климата на протяжении более долгого периода. Как уже обсуждалось в главе 8, атмосфера, толщина которой варьирует, удерживается гравитацией и защищена магнитным полем Земли. Слои атмосферы определяются распределением температуры, внешней границы не существует, поскольку происходит переход к космическому пространству. Расстояние между атомами и молекулами газов, из которых состоит атмосфера, например диоксида углерода, становятся все больше и больше с увеличением высоты.
Реконструкция температурных условий в прошлом включает анализ множества рядов данных и их стандартизацию для обеспечения одинаковых зон покрытия и базисной линии. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) разработало систему буев и другие способы для регистрации данных о температуре воздуха над океанами, чтобы получать показатели глобальной температуры.
Данные о температуре трудно сопоставлять, потому что некоторые записи касаются отдельной местности, а другие комплексы данных охватывают целые страны, при этом используются разные методы измерения. Показатели температуры стали более достоверными примерно в середине XIX в., когда ученые разработали более точные термометры. Отклонения в регистрируемых температурах также наблюдались, когда погодные станции перешли от ручных измерений к измерениям с помощью электронных приборов, благодаря которым увеличилась согласованность. Многие измерения температуры на суше проводятся на станциях, где показания снимают волонтеры, но не в стандартное время, а когда им удобно. Эти значения отклоняются в сторону более высоких температур в результате теплоизоляции над сушей, поэтому в данные необходимо вносить поправки[584]. Различия между участками местности, где проводятся измерения температуры, тоже могут вносить дополнительные ошибки в данные.
Самая первая известная система измерений температуры – это метеорологическая сеть наблюдений, созданная Медичи, которая осуществляла регистрацию наблюдений с 1654 по 1670 г. Сеть состояла из одиннадцати станций: семь из них находились в Италии, а остальные – в Париже, Варшаве, Инсбруке и Оснабрюке[585]. На каждой станции использовались одинаковые методы и оборудование, а наблюдения и регистрацию данных выполняли монахи.
В наши дни у климатологов имеются другие средства для получения сведений о температуре в прошлом: например, палеоклиматические индикаторы. Данные о палеоклимате зафиксированы в годичных кольцах деревьев, кернах льда, океанических и озерных осадках, кораллах и пыльце. Деревья, произрастающие в умеренном климате, имеют годичные кольца роста, которые ученые используют для расшифровки климатических условий в прошлом. Толщина колец больше, когда климат более влажный и жаркий, и меньше, когда климат более сухой и холодный. Воздух, заключенный в ледяных кернах, крайне важен для изучения палеоклимата в определенное время. Климатологи используют масс-спектрометрию для анализа древнего воздуха, рассчитывают концентрации изотопов кислорода и определяют содержание газов, таких как диоксид углерода. Климатологи могут определить возраст океанических и озерных осадков с помощью радиоизотопных методов и анализа окаменелостей, которые указывают на специфические климатические условия. Кораллы являются полезным индикатором температуры воды и содержат изотопы кислорода, пригодные для датирования. Пыльца хорошо сохраняется в озерах и других водоемах как часть осадков. Растения, обитающие в определенных условиях среды, вырабатывают особые виды пыльцы, и по ней можно судить, в каком климате растения жили. Такие косвенные оценки палеоклимата иногда называют прокси-данными.
Майкл Манн, климатолог и геофизик из
