Изменението на климата и неговата роля в появата и развитието на човешката цивилизация
Нека си представим, че машина на времето ще бъде на разположение, за да ни пренесе над 12 000 години в праисторията на човешкото общество. Тогава планетата беше във финалната фаза (Млад Дриас) на последното заледяване, започнало с ок. Преди 115 000 години. Беше много по-студено от днес, огромни ледени шапки покриха големи части от Евразия, Северна Америка и много южни планински райони. Имаше много суша, тъй като изпарението на водата от охладените океани беше ниско, така че дъждовете бяха малко и недостатъчно в количество. Голямо количество вода беше иззето под формата на лед, което доведе до намаляване с около 120 м на океанско ниво - на практика много от днешните острови бяха свързани с континента.
В Африка продължителните суши доведоха до пълно изсъхване на езерото Виктория и издигането на пустинята Калахари. В Южна Америка екваториалната гора на Амазонка се бе свила до няколко изолирани буци тревисти дървета. Небето беше покрито с облаци прах, възбудени от почти постоянни ледникови ветрове. В Антарктида прахът, отложен върху ледените шапки и открит днес в извлечените там ядра, е ясно доказателство за ледникови метеорологични условия. Около 10% от земната повърхност е била покрита с льос - скала от фин пясък и прах, носена от ледени ветрове. (Първото ми проучване като инженер-геотехник в дизайнерската работилница на окръг Васлуй се състоеше от картографиране на лесоидните отлагания в окръга, тъй като изкопаните в тази скала основи представляват специални проблеми със стабилността, ситуация, срещана в цялата източна част на Румъния).
Ниските океански температури усилват разтварянето на въглеродния диоксид, така че до края на плейстоцена (т.нар. Ледена епоха, 2 580 000 - 11 700 г. пр. Н. Е.) Концентрацията на CO2 в атмосферата е била само 190 ppm (0,019%), за разлика от от началото на холоцена (настоящата геоложка епоха (i)), когато CO2 е достигнал концентрация от 250 ppm (0,025%) (ii). Подобна ситуация намалява производителността на растенията, тъй като фотосинтезата е ограничена до ниски атмосферни CO2. Експериментите показват, че при концентрации от 190 ppm, растения като пшеница и ориз произвеждат едва около една трета от броя на зърната, които произвеждат днес, дори ако имат много вода и хранителни вещества.
Липсата на валежи, наличието на силни ледникови ветрове и относително ниски концентрации на CO2 доведоха до значително намаляване на покритите с растения райони и увеличаване в пустинните райони. Оцеляването на групи от хора във втората част на плейстоцена беше постоянно предизвикателство. Тъй като преобладаващо вегетарианската диета, в ледников свят с малко растения, не беше оптималното решение за първобитните хора - бозайници, които ядат енергия, с развит мозък и къси черва - ние започнахме да ловуваме растителноядни животни (бизони, антилопи, елени, коне). ) за допълнителен прием на калории. На някои места се появи човешка специализация - добив и консумация на някои корени.
Опитомяването на растения и животни, което би могло да осигури известна продоволствена сигурност, се оказа трудно по друга причина: екстремна променливост на климата. Данни, получени от изотопни, палинологични, седиментологични, микропалеонтологични измервания и др. извършени върху ледени ядра, извлечени от Антарктида и Гренландия, или седиментни ядра от дъното на океана предполагат, че температурата е била много по-променлива по време на последното заледяване, отколкото днес, както в полярните, така и в тропическите региони. По-конкретно, промените в глобалните температури от едно десетилетие до друго се изчисляват четири пъти по-бързо, отколкото в момента (iv). Колебания на температурата също са се появили в хилядолетни и суб-хилядолетни мащаби. Например, последният хилядолетен епизод на измръзване - Младши Дриас, 12 600 - 11600 пр. Н. Е - беше прекъснат от десет горещо-студени, резки и кратки цикъла, които вероятно се смятаха за драматични промени по целия свят.
В сравнение с последната част от ледниковия период, периодът, който планетата познава през последните 10-11 000 години, е периодът на климатична стабилност, с много малко вариации и относително малък мащаб. Фиг. 1 илюстрира това сравнение, използвайки обширни данни през последните 50 000 години от две места (басейн на Санта Барбара, Калифорния) и Гренландия.
Фиг. 1. Хилядолетни температурни колебания в басейна на Санта Барбара, Калифорния (вляво) и гренландските ледници (в средата). Данните са получени от анализа на кислородните изотопи в планктонните седименти и ледниковите ядра. Моделът на двете графики е подобен. Лесно е да се забележи, че последният
10 000 междуледникови години (холоцен) бележат съществуването на топъл и стабилен климат в сравнение с предходния ледников период (плейстоцен). Източник: W. F. Ruddiman, 2014, Earth’s Climate Past and Future, 3-то издание, W. H. Freeman & Co., стр. 302.
Бързото и периодично влошаване на климата чрез придвижването и отстъплението на ледниците, причиняващо дълги периоди на засушаване или измръзване, принуди първобитните хора да мигрират непрекъснато в търсене на по-благоприятни зони за ежедневна храна.
Тъй като базираните в селското стопанство системи за издръжка са уязвими на мащабни климатични колебания и екстремни метеорологични условия и защото културната еволюция (известна още като промяна във времето в нагласите, уменията, навиците, вярванията и емоциите, които хората придобиват чрез учене) или имитация) на тези системи се случва относително бавно, земеделието е било невъзможно през плейстоцен (Richerson et al., 2001).
Започвайки с прибл. Преди 11 600 години започна Холоцен (междуледникова възраст). Климатът стана много по-стабилен и температурите започнаха да се повишават, най-вероятно поради комбинираното влияние на цикъла на Миланкович (прецесията на равноденствията, варирането на ексцентричността на орбитата на въртене и промяната на ъгъла на наклона на земната ос на въртене). След няколкостотин години (800–200) (v), тъй като океаните се затопляха, също така се концентрираха и атмосферните емисии на CO2, предварително разтворени във вода, както и валежите поради по-интензивното изпаряване.
Ледниково-междуледниковият преход (граница на плейстоцен-холоцен) доведе до голяма и бърза промяна в околната среда и предизвика засилване на системите за съществуване, явление, което може да се нарече земеделска революция. На практика намаляването на променливостта на климата, увеличаването на концентрацията на CO2 в атмосферата и засилването на валежите са променили сухоземната екосистема от такава, в която земеделието е било невъзможно, в друга, където земеделието може да се практикува на много различни места (например Близкия изток, Китай, Африка)., Южна Америка, Северна Америка, Централна Америка и Нова Гвинея). Холоценът означава епохата, в която се ражда и разпространява земеделието, свидетелството за раждане на човешката цивилизация. Номадите са заседнали, започват да опитомяват растения и животни, стават прото-земеделци и плътността на населението започва да се увеличава с някои смущения, причинени от нови болести или глад. Изобретяването на земеделието скоро доведе до нови културни изобретения - племена, царе, богове, войни - които също бяха основни тухли в изграждането и развитието на праисторическите и по-новите човешки общества. Селското стопанство е иновацията, която е заложила раждането на човешката цивилизация.
Подобно на индустриалната революция, селскостопанската революция беше енергийната: да се произвежда повече храна като концентрирана форма на енергия, да се насочва към намаляване (обратна) ентропия чрез създаване на повече човешки тела за сметка на други видове (vi) . Тъй като климатът се променя, ставайки по-топъл, влажен, по-стабилен, с по-големи количества CO2, хората се насочват към диети, съдържащи по-продуктивни (опитомени) растения и животни, което прави екосистемите по-ефективни за хранене на хората. Richerson et al. (2001) твърдят, че почти всички траектории на засилване на холоценовите системи за съществуване са прогресивни и в крайна сметка земеделието се превърна в доминираща стратегия във всички екосистеми, освен в маргиналните. В този смисъл земеделието беше задължително, неизбежно, поради което се появи като едновременно нововъведение на толкова много различни места.
Праисторическите популации, които откриват или възприемат по-добри стратегии за препитание, основани на селското стопанство, са склонни да растат бързо числено и да упражняват конкурентен натиск върху по-малки популации и използвайки по-малко ефективни стратегии. По този начин, по време на холоцена, този вид междугрупова конкуренция благоприятства прилагането и разпространението на селското стопанство в по-широки области.
Веднъж предизвикана, новата селскостопанска революция не беше освободена от климатичните вариации, присъстващи в холоцена. Например въздействието на Малкото заледяване (около 1300 - 1850) върху европейското земеделие беше значително: Имаше дългосрочна селскостопанска криза с континентална експанзия. За крехките общества в началото на модерната ера две последователни години без посеви, особено зърнени култури, означаваха глад. Замразените реки вече не позволяват работа на мелници или транспортиране до градовете, прекъсвайки източниците им на храна. Зърнените култури се връщат към старите си стойности едва след 180 години. Много десетки, може би стотици милиони животи са загубени поради опустошителен глад, невероятно дълги (30 години, 100 години) и чести войни, опустошителни пандемии (само Черната смърт, 1347 - 1351, произведена между 70 и 200 милиони мъртви), продължителни суши, тежки настинки, катастрофални наводнения и други причини. Не случайно точно в средата на ХVІІ век Томас Хобс оплаква в своя шедьовър Левиатан живота на живия човек по време на Малкото заледяване като беден, грозен, брутален и кратък. (Vii)
Малкото заледяване беше хилядолетен климатичен вариант на холоцена, но, казват експертите, несравнимо много по-„мек“ от събития с подобна продължителност по време на последното заледяване.
Ниската средна производителност на растенията и високите, предизвикани от климата вариации в производителността на растенията са външни ограничения, които значително намаляват както ефективността, така и надеждността на съществуването на растенията в последния ледников цикъл, което в крайна сметка възпрепятства развитието на селското стопанство. (Viii)
Изобретяването и разпространението на селското стопанство с началото на глобалното затопляне в холоцена бележи решително появата и развитието на съвременната човешка цивилизация. Фактът, че през последните около 10-11 000 години климатът е относително стабилен, с концентрация на CO2, благоприятна за развитието на растенията, и достатъчно валежи доведе до промяната на земята от екосистема, в която земеделието беше невъзможно навсякъде, в такава, в която може да практикува на много различни места. Разбира се, самото наличие на благоприятни природни условия не би било достатъчно за грандиозния напредък и огромните постижения, които човечеството е постигнало по пътя към цивилизацията, път, белязан от безброй изобретения и иновации, интензивна работа, страст, амбиция и т.н. Когато земеделската революция беше подкрепена от индустриалната и информационната революция от последните векове, резултатите станаха наистина грандиозни.
Както писах в скорошна статия, има само два климата на планетата Земя: ледников и междуледен. Сега живеем в холоцена, тоест в междуледникова епоха. Възвръщането на изменението на климата в режим, характерен за плейстоцена, т.е. последното заледяване, е много вероятно, ако механизмите, участващи в трите цикъла на Миланович, ще продължат да функционират, както в плейстоцена. Подпомагането на селското стопанство, способно да нахрани 7 до 15 милиарда уста през следващите 80 години (ix), ще бъде колосално предизвикателство за фермерите, които не са свикнали да работят в условия на мащабни и високочестотни климатични промени. Намалените концентрации на CO2 и намалените валежи предполагат в най-добрия случай значителен срив в световното земеделско производство.
Настоящото антропогенно глобално затопляне, причинено от емисиите на парникови газове, може да бъде поне временно решение за забавяне на новата ледникова епоха. Тази надежда обаче е само спекулация, защото в момента не знаем с достатъчно увереност какви реакции с обратна връзка контролират функционирането на климатичните механизми. Съществуващите данни предполагат, че настоящото повишаване на концентрациите на CO2 заплашва да повиши температурите до стойности, които в предишни междуледникови епохи са предизвикали значителен ефект на обратна връзка, който след това е произвел относително бързо връщане към ледниковите условия.
Рисковете от подобно завръщане в ледниковия период са невъзможни за оценка. Сценарий за продължаване на настоящото селскостопанско производство в условия на по-студен и по-сух климат, с по-ниски концентрации на CO2, може да бъде само апокалиптичен. Следователно сравнението между климатичната нестабилност на плейстоцена и зависимостта на земеделието от стабилността на холоцена е урок, който трябва да ни накара да мислим.
ii- Richerson, P. J. et al., 2001, Невъзможно ли е било земеделието през плейстоцена, но задължително по време на холоцена? Хипотеза за изменението на климата, Американска античност, том 66, бр. 3, стр. 387-411.
iii- Ридли, М., 2020 г., Как работят иновациите и защо процъфтяват в свобода, издателство HarperCollins, 406 p.
iv- Rehfeld, K. et al., 2018, Глобални модели на намаляване на температурната променливост от последния ледников максимум до холоцена, Nature, том 554, стр. 356–359.
v- Caillon, N., et al., 2003, Хронология на атмосферните CO2 и антарктическите температурни промени в края на III, Science, vol 299, no. 5613, стр. 1728-1731.
vi- Вторият закон на термодинамиката НЕ изключва абсолютно ентропията от намаляване. Той само предвижда, че намалението е малко вероятно. Дори ако ново същество или нова чиния с храна или нова планета могат да представляват локални намаления на ентропията (повече организация, по-малко бъркотия), в крайна сметка има прехвърляне на ентропията в околната среда, гарантираща функционирането на втория закон на термодинамиката.
viii- Bettinger, R., et al., 2009, Ограничения за развитието на селското стопанство, Текуща антропология, том 50, бр. 5, стр. 627 - 631.