Czy stabilność i stan życia na Ziemi da się w jakiś sposób oszacować? Okazuje się, że tak. Służy do tego koncepcja granic Ziemi inaczej granic planetarnych. Pojęcie ukute w 2009 roku, żeby zobrazować ludzkości, jak oddziałuje na globalny ekosystem. Pokazuje ono również, w jakim tempie zbliżamy się do granicy, po przekroczeniu której może nastąpić lawinowa i nieodwracalna zmiana środowiska w skali globalnej.
Spis treści:
- Czym są granice Ziemi?
- Zmiany klimatu
- Utrata bioróżnorodności
- Zmiany w zagospodarowaniu gruntów
- Zmiany w cyklu słodkiej wody
- Modyfikacja cyklu biogeochemicznego
- Zakwaszenie oceanów
- Wzrost stężenia aerozoli w atmosferze
- Zubożenie warstwy ozonowej
- Obecność nowych substancji w środowisku
- Aktualny stan granic
- Podsumowanie
Czym są granice Ziemi?
Życie na Ziemi zależy od szeregu warunków i czynników, które splatają się ze sobą w niezwykle zawiły sposób. Szacuje się, że zarania naszej cywilizacji należy szukać około 12 tys. lat temu, kiedy to te liczne warunki panujące na Ziemi zaczęły przypominać obecne. Nic jednak nie stoi na przeszkodzie, aby zmieniły się one na tyle, że życie na Błękitnej Planecie przestanie być możliwe.
Międzynarodowa grupa naukowców pod przewodnictwem Johana Rockströma i Willa Steffena przeanalizowała szereg czynników sprawiających, że w okresie wspomnianych kilkunastu tysięcy lat ekosystem na naszej planecie był stabilny i wspierał rozwój cywilizacji. Pozwoliło im to na zidentyfikowanie licznych reguł rządzących ekosystemami, a także ich słabych stron. I tak właśnie powstała koncepcja granic Ziemi lub w innym brzmieniu granic planetarnych albo granic wytrzymałości planety. Już same te nazwy sugerują tak naprawdę, o co toczy się gra.
Granice planety to koncepcja identyfikująca 9 kluczowych obszarów wpływających na możliwość stabilnego funkcjonowania życia na Ziemi i zachowanie równowagi biologicznej. Ma ona również pokazać, w jakim stopniu możemy eksploatować zasoby naszej planety, aby zachować bezpieczeństwo. Zaproponowane przez naukowców 9 systemów tak naprawdę przeplata się i oddziałuje na siebie nawzajem – trochę jak kostki domina. Wystarczy niestabilność w jednym z nich, żeby pojawiły się skutki w pozostałych.
Co bardzo istotne, koncepcja jest cały czas badana i udoskonalana w odpowiedzi na ciągle zmieniające się warunki, odkrycia oraz ewentualnie pojawiające się nieścisłości oraz kontrowersje czy krytykę ze strony niektórych opozycyjnych środowisk. Dlatego m.in. na przestrzeni ostatnich lat, niektórym z opisywanych granic określono nowe limity albo po raz pierwszy ustalono metodę szacowania momentu przekroczenia danej granicy. Dopiero we wrześniu 2023 roku oszacowano ilościowo aktualne stany wszystkich dziewięciu obszarów.
Przyjrzyjmy się zatem dokładniej poszczególnym granicom i ich znaczeniu dla nas wszystkich oraz otaczającego nas świata.
Zmiany klimatu
Nie wszystkim granicom przypisuje się taką samą wagę. Akurat zmiany klimatu, obok utraty bioróżnorodności, uważane są za najważniejszą z granic, której przekroczenie będzie niosło ze sobą najpoważniejsze konsekwencje. Największe znaczenie na zmianę klimatu ma dwutlenek węgla i jego stężenie w atmosferze. Uznawany za główny gaz cieplarniany dwutlenek węgla stopniowo podgrzewa naszą planetę, powodując m.in. topnienie lodowców. To z kolei intensyfikuje dalsze nagrzewanie się Ziemi – w końcu biały lód odbija światło, a ciemna ziemia je pochłania. Dochodzi do tego wzrost parowania wody, co zwiększa obecność w atmosferze kolejnego z wielkich gazów cieplarnianych – pary wodnej. Oczywiście CO2 to naturalnie występujący gaz, który obecny był w atmosferze niemal od zarania. Niemniej antropogeniczny wpływ na jego emisję jest znaczny, w porównaniu do danych sprzed epoki przemysłowej.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: TAK
Utrata bioróżnorodności
Drugą najważniejszą z granic jest utrata bioróżnorodności. Historia świata zna wiele przypadków gatunków zwierząt i roślin, które wyginęły w naturalny sposób, często w wyniku procesów ewolucyjnych. Przyjmuje się, że w sposób naturalny i niezagrażający bioróżnorodności wymiera 1 gatunek na milion rocznie (1 E/MSY). Dzisiaj poziom ten jest nawet 1000 razy większy. Ziemia miała również do czynienia z masowym wymieraniem gatunków – było ich 5. Natomiast od epoki przemysłowej i wzrostu negatywnego wpływu człowieka na środowisko mamy do czynienia z szóstym masowym wymieraniem. Tylko że tym razem to człowiek jest czynnikiem decydującym o tym wymieraniu.
Można pomyśleć, że to nic wielkiego, że gdzieś tam wyginie jakiś gatunek owada albo rośliny. Nic bardziej mylnego. Nasz świat to połączona ze sobą skomplikowana sieć współzależności. Czasami od jednego gatunku może zależeć byt wielu. Bioróżnorodność i jej waga to zresztą bardzo ciekawy i niezwykle ważny temat, o którym można by napisać osobny artykuł.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: TAK
Zmiany w zagospodarowaniu gruntów
Obecnie czynnikiem, jaki bierze się pod uwagę w określeniu tej granicy, jest procent lasów pozostałych w nienaruszonym stanie. Wcześniej naukowcy bazowali na udziale gruntów uprawnych w skali globu, który wg nich powinien wynosić poniżej 15%. Jednak podejście to było dość mocno krytykowane ze względu na perspektywy dostarczenia żywności wciąż rosnącej globalnej populacji.
Jak wiadomo rośliny prowadzące fotosyntezę, w tym głównie lasy, pomagają w wiązaniu gazu cieplarnianego, jakim jest dwutlenek węgla. Dlatego mają one realny wpływ na zmiany klimatu zachodzące na Ziemi. Stąd też granica ta związana jest silnie z granicą zmian klimatu. Im mniejszy procent lasów (szczególnie tych naturalnych, wystarczająco starych), tym większe stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze i tym poważniejsze anomalie środowiskowe.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: TAK
Zmiany w cyklu słodkiej wody
Życie na Ziemi uzależnione jest od wody, a konkretnie od dostępu do czystej słodkiej wody. Tej na naszej planecie jest tak mało, że powinniśmy traktować ją jak najcenniejszą z dostępnych substancji. Pisałam o tym w artykule pt. Najcenniejsza substancja na Ziemi.
Wcześniej granica ta była definiowana jako ilościowa konsumpcja wody przez ludzi, wyrażona w kilometrach sześciennych na rok. Nosiła również inną nazwę – zużycie słodkiej wody. Jednak później badacze odeszli od takiej interpretacji na rzecz stworzenia granicy opartej na cyklu słodkiej wody w środowisku. Wyodrębniona została „niebieska woda” jako ta użytkowana stricte przez ludzi oraz „zielona woda” służąca wszelkiego rodzaju roślinom.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: TAK
Modyfikacja cyklu biogeochemicznego
Ta dość skomplikowana nazwa odnosi się po prostu do zaburzenia gospodarki azotowej i fosforowej. Pierwiastki te występują naturalnie w środowisku, jednak ich zaburzenie spowodowane jest przez człowieka. Dlatego też granicę tę rozpatrujemy osobno w ujęciu zaburzeń cyklu fosforu i zaburzeń cyklu azotu.
Ten pierwszy pierwiastek zawarty jest między innymi w nawozach sztucznych stosowanych w rolnictwie, a także w chemii gospodarczej. Ujęcie globalne dotyczy fosforu trafiającego do wód, a docelowo do oceanów. Niestety nadmiar fosforu w wodzie powoduje wzrost zakwitu sinic i innych niepożądanych organizmów wodnych, które nadmiernie eksploatują tlen w niej zawarty. Prowadzi to do wymierania ryb i innych zwierząt wodnych. Dodatkowo mamy do czynienia z eutrofizacją zbiorników wodnych. Z kolei lokalne zaburzenie cyklu fosforu dotyczy jego nadmiaru trafiającego z nawozów do gleby.
Natomiast zaburzenie cyklu azotu dotyczy przemysłowego i celowego wiązania azotu czyli usuwania go z atmosfery. Związki azotu trafiające do wód działają podobnie jak fosfor. Docelowo prowadzi to do odtleniania oceanów. Tam, gdzie brakuje tlenu, azot w wyniku reakcji chemicznych wiązany jest do podtlenku azotu (N2O), który stanowi silny gaz cieplarniany.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: TAK
Zakwaszenie oceanów
Jest to siódma granica, która została przekroczona i to dość niedawno, bo pod koniec 2025 roku. A trzeba przyznać, że jest to jedna z ważniejszych granic. Woda pełni w naszym środowisku rolę pochłaniacza dwutlenku węgla. Im więcej CO2 w atmosferze, tym więcej pochłaniają go oceany. Jednak są pewne limity i możliwości. Zwiększona absorpcja prowadzi do wzrostu kwasowości oceanów.
Nie pozostaje to bez wpływu na organizmy zamieszkujące te wody. Wiele stworzeń morskich buduje wapienne zewnętrzne szkielety albo muszle. Jony węglanowe w wodzie morskiej stanowią roztwór przesycony. Dlatego poziom węglanu wapnia, z którego zbudowane są szkielety, jest stabilny w wodzie przypowierzchniowej. Kiedy wzrasta zakwaszenie wody, a więc spada jej poziom pH, spada stężenie jonów węglanowych. Jeżeli ich stężenie spadnie poniżej poziomu roztworu nasyconego, wówczas muszle i szkielety zamiast rosnąć, zaczynają rozpuszczać się w wodzie. Jest to powód utraty różnorodności organizmów raf koralowych oraz jedna z przyczyn ich bielenia.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: TAK
Wzrost stężenia aerozoli w atmosferze
Tytułowe aerozole to nic innego, jak drobne cząstki o różnym składzie chemicznym oraz krople cieczy w powietrzu. Pochodzą one z szeregu procesów, zarówno naturalnych, jak i antropogenicznych. Są to więc różne pyły, sadze czy związki siarki trafiające do powietrza, np. w wyniku spalania paliw kopalnych. Obecność każdego z tych aerozoli w powietrzu ma inny skutek. Jedne prowadzą do zwiększenia efektu cieplarnianego, inne wręcz odwrotnie. Część z nich przyczynia się do wzrostu umieralności wśród ludzi.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: (jeszcze) NIE
Zubożenie warstwy ozonowej
Temat warstwy ozonowej był bardzo szeroko rozpowszechniony kilkadziesiąt lat temu i jeszcze pod koniec XX w. Warstwa ozonowa to nic innego jak swoista bariera w stratosferze chroniąca Ziemię i zamieszkujące ją organizmy przed promieniowaniem UV. Nadmiar promieniowania ultrafioletowego miałby negatywny wpływ na organizmy zamieszkujące Ziemię i na szereg procesów biologicznych. W pewnym momencie warstwa ozonowa faktycznie zaczęła znikać na skutek ingerencji człowieka i emitowanych przez niego zanieczyszczeń, np. freonów. Na szczęście ogólnoświatowe działania podjęte po Protokole Montrealskim sprawiły, że obecnie stan warstwy ozonowej jest w miarę dobrej kondycji. Jest to zresztą jedna z dwóch granic, które obecnie nie zostały przekroczone.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: NIE
Obecność nowych substancji w środowisku
Pierwotnie punkt ten dotyczył jedynie zanieczyszczenia substancjami chemicznymi. Obecnie pojęcie zostało mocno poszerzone o inne substancje, które mogą mieć stały negatywny wpływ na organizmy ziemskie, np. uszkadzając ich strukturę komórkową lub zaburzając procesy hormonalne. Znajdziemy tu więc szereg substancji chemicznych, tworzywa sztuczne, pestycydy, substancje radioaktywne, mikroplastik, itp. W pewnym momencie pojawiła się nawet sugestia, żeby granica ta dotyczyła również organizmów modyfikowanych genetycznie, zanieczyszczenia hałasem i światłem, a nawet sztucznej inteligencji.
W każdym razie wszelkie substancje, o których mowa w ramach tej granicy, są niepożądane w środowisku. Dlatego jakakolwiek ich obecność w globalnym ekosystemie automatycznie powoduje przekroczenie tej granicy.
Stan na 2025 – przekroczenie granicy: TAK
Aktualny stan granic
Powyżej opisane granice określają wytrzymałość naszej planety. Oczywiście koncepcja ta nie mówi jasno, że przekroczenie tych granic automatycznie doprowadzi do wyginięcia życia na Ziemi. Nie oznacza to jednak również, że nie powinniśmy się tym przejmować albo uznać tego za koncepcję zakręconych ekologów. Ekosystem na Ziemi i jego kondycja to szereg połączonych ze sobą obszarów czy zjawisk. Zależności te są na tyle skomplikowane, że ruch skrzydeł motyla w jednym obszarze może spowodować trzęsienie ziemi w drugim.
Żyjemy w epoce antropocenu, czyli dominacji człowieka. Dlatego powinniśmy być świadomi naszego wpływu na całą planetę i życie na niej. Nigdy przedtem żaden czynnik tak mocno i tak szybko nie wpływał na stabilność globalnego ekosystemu jak człowiek. Powinniśmy więc brać również odpowiedzialność za nasze czyny i to, w jaki sposób wpływają one na kondycję Ziemi. I to niekoniecznie na lepsze.
Od 2009 roku, a więc od wprowadzenia koncepcji granic, przekroczyliśmy ich już siedem. W pierwszym roku ich funkcjonowania były to dwie granice. Już to porównanie świadczy o tym, w jak szybkim tempie jesteśmy, jako cywilizacja, w stanie niszczyć to, co mamy najcenniejszego – nasz jedyny dom, Ziemię.
Niektórym być może przedstawiona koncepcja wyda się mrzonką fanatyków ekologii i nihilistów dalszego rozwoju. Ja sugerowałabym spojrzeć na to jak na ostrzeżenie. Balonu też nie da się nadmuchiwać w nieskończoność – w pewnym momencie nastąpi wybuch. I lepiej być tego świadomym.
Poniżej zamieszczam tabelę z aktualnymi wartościami wszystkich granic oraz informacją, które z nich zostały już przekroczone.
Podsumowanie
Istnieje pewna idea nazwana paradoksem Fermiego. Według niej niemal niemożliwy jest kontakt naszej cywilizacji z inną cywilizacją pozaziemską. Dlaczego? Ponieważ cywilizacja wystarczająco inteligentna, żeby nawiązać z nami kontakt, była prawdopodobnie na tyle inteligentna, że doprowadziła swoją działalnością do samozagłady. Wiele wskazuje, a przynajmniej w odniesieniu do tematu dzisiejszego materiału, że paradoks Fermiego można odnieść do naszej cywilizacji. Być może w pogoni za ciągłym rozwojem zgubiliśmy to, co najważniejsze i teraz jesteśmy jak te lemingi biegnące ku przepaści. Pytanie tylko, czy okażemy się jednak na tyle mądrzy, że na drodze ku samozniszczeniu powiemy sobie wystarczająco szybko „stop”?