Человек проходит как хозяин

В 1950 году, по мнению ряда ученых, произошло совершенно уникальное событие в истории Земли — закончилась предыдущая геологическая эпоха и началась новая. По крайней мере, на последнем 35-м Международном геологическом съезде в Кейптауне было признано, что мы уже 66 лет живем в антропоцене. Предыдущая эпоха, голоцен, началась 11,7 тысячи лет назад, а ее начало сопровождалось разрушением ледниковых покровов в Северной Америке и Европе, повышением уровня Мирового океана, вымиранием мамонтов и расселением современного человека. Что же случилось на этот раз?

От катастрофизма к эволюции

История Земли насчитывает около 4,5 миллиарда лет. Этот огромный, по человеческим меркам, временной промежуток, тем не менее, поддается изучению, если разбить его на более дробные этапы. Процессы образования рыхлых отложений (осадконакопление) и их разрушения и сноса (денудация) происходили постоянно, и по ним можно восстановить историю Земли. Поэтому начиная с середины XIX века в геологии выделяется отдельная область — стратиграфия, посвященная вопросам изучения отложений, накопившихся в разные геологические эпохи.

Формирование рыхлых отложений (пески, супеси, суглинки, глины и прочие) приурочено к различным условиям — фациям. Например, глины накапливаются в водоемах со спокойной водой или в глубоководных морях, пески образуются вследствие ветрового переноса (как в пустынях) или действия воды (речные пески). Ветер, реки, озера и моря существовали на Земле всегда, поэтому состав отложений мог быть хорошим индикатором условий их образования, но не времени накопления. Для того чтобы установить временные границы, ученым пришлось прибегнуть к помощи биологии.

Кости и окаменелости люди находили очень давно и объясняли их по-разному, например, тем, что это останки животных, которые не попали на Ноев ковчег и погибли при потопе. Да и понять по неполному скелету, что это был за зверь, достаточно трудно, поэтому к таким находкам относились как к диковинам. Первым, кто предположил, что они могут быть индикаторами былых геологических эпох, стал французский ученый Жорж Кювье. Создатель теории катастрофизма, Кювье считал, что каждый геологический период имел свою  флору и фауну и заканчивался катастрофой, которая приводила к массовому вымиранию всего живого, а новый органический мир возникал благодаря новому акту божественного творения. Идея эволюции, предложенная Чарлзом Дарвиным, в корне изменила эти представления. Из учения о поступательном развитии биологических видов, вынужденных приспосабливаться к меняющимся условиям внешней среды, выходило, что следы этого процесса надо искать в окружающих горных породах, которые формировались в прошлом. Обнаружение схожих видов в отложениях, часто удаленных друг от друга на значительные расстояния, позволяло их соотносить и сопоставлять. Постепенно были выработаны общие принципы стратиграфии, согласно которым каждая геологическая эпоха соответствует определенной стадии развития органического мира и характеризуется своим видовым составом флоры и фауны.

Наиболее удобны для целей стратиграфии те виды, которые широко распространены и могут проживать в самых различных условиях. При глобальных перестройках природной среды эти виды часто оказываются наиболее уязвимыми. Так, для кембрийского периода (540–485 миллионов лет назад) отличительным признаком является так называемый Кембрийский взрыв — резкое возрастание количества ископаемых живых существ. Произошло увеличение биоразнообразия и возникновение организмов с минеральным скелетом, которые стали предшественниками важнейших типов современных организмов. Наиболее распространенные и маркирующие представители кембрийской фауны — трилобиты, гастроподы и брахиоподы.

В конце XIX века в ходе ряда международных геологических конгрессов была выработана единая геохронологическая шкала, которая сейчас является основной. Подобно тому, как мы делим историческое время на годы, месяцы, недели и дни, геологическое время имеет свои этапы: эон — эра — период — эпоха. Эта классификация жестко привязана к развитию жизни на Земле (за исключением самого последнего периода — четвертичного).

Так, эонов известно всего два — фанерозой (дословно «явная жизнь») и докембрий (или криптозой, «скрытая жизнь»), и они связаны с наличием или отсутствием костных остатков в отложениях. Сейчас мы живем в эон фанерозой, эру кайнозой, четвертичный период. А вот какая сейчас эпоха — антропоцен или голоцен, является большим вопросом.

Появление человека

Четверичный период, который начался примерно 2,6 миллиона лет назад, наиболее интересен и сложен для стратиграфии. Именно в это время появляется человек (первый представитель рода Homo) и распространяется по всей планете. Отличительная черта четвертичного периода — направленное чередование теплых и холодных эпох (термо- и криохронов), которые приводили к формированию огромных покровных ледников в Северном полушарии и распространению вечной мерзлоты. Эти периоды продолжительностью в десятки тысяч лет, с амплитудами среднегодовых температур воздуха до 10–20 градусов Цельсия в полярных регионах, приводили к коренным перестройкам природной среды. Поэтому в четвертичном периоде для выделения временных интервалов, помимо видового состава флоры и фауны, руководящим признаком становится климат.

Последняя ледниковая эпоха, наиболее холодная в четвертичный период, 11,7 тысячи лет назад сменилась термохроном — голоценом, который достиг своего максимума примерно 5-9 тысяч лет назад (голоценовый оптимум). Уровень Мирового Океана повысился примерно на 100 метров и достиг современных берегов, а в Евразии и Северной Америке вымерла мегафауна (мамонты, шерстистые носороги и саблезубые кошки) и расселился современный человек. Внутри теплого голоцена можно выделить краткие периоды похолоданий, как например малый ледниковый период в XIV–XIX веках, когда зимой замерзали Босфор и Дунай.

Впервые термин «антропоцен» ввел американский биолог Юджин Стормер в 1980-х годах. Он был подхвачен в самых разных кругах, большой вклад в его популяризацию внес нобелевский лауреат по химии Паул Крутцен. Изначально термин использовали для того, чтобы показать влияние человека на современные природные процессы. Человеческая деятельность стала новой силой, сопоставимой с силами природы, но не имеющей аналогов в геологическом прошлом. В то же время, по мнению сторонников этой идеи, признание человеческой деятельности силой, способной привести к смене геологической эпохи, требует от человека и совершенно другого уровня ответственности.

За начало антропоцена принимаются самые разные даты. Так палеоклиматолог Уильям Рудимэн связывал его с появлением сельского хозяйства 8 тысяч лет назад. Другие даты — промышленная революция (XVIII век) и начало массовых ядерных испытаний (1950 год). Именно последняя дата в итоге и была принята за точку отсчета для начала антропоцена на последнем Международном геологическом съезде в Кейптауне. Главный довод за это — повсеместное распространение радиоактивных элементов из радиоактивных осадков, которые фиксируются в ледниках всей планеты. К слову, предыдущая граница между плейстоценом и голоценом тоже устанавливается по анализу изотопов в ледниковых кернах. На основании этого анализа делается палеореконструкция климата. За эталон приняты керны из Центральной Гренландии, соответствующие возрасту в 11,7 тысячи лет. При этом нельзя говорить, что при наступлении голоцена сразу же начались радикальные перемены, но начало устойчивого процесса потепления температуры воздуха после последнего криохрона фиксируется по ледниковым кернам из Арктики и Антарктики именно начиная с этого времени. Таким образом, рубеж 11,7 тысячи лет это своеобразная точка перегиба на палеоклиматической кривой.

Глобальное потепление, массовое вымирание одних видов животных и растений и расселение других, связанных с сельским хозяйством (и появление новых в результате селекции), формирование техногенных отложений (например, культурные слои в городах), ядерные испытания, перераспределение химических элементов в результате горнодобывающей деятельности и появление совершенно новых материалов, не имеющих природных аналогов (пластмассы) — это главные доводы за выделение антропоцена в отдельную эпоху. При этом те признаки, которые в первую очередь используются для выделения других геологических эпох (видовой состав флоры и фауны и климатические изменения), могут быть интерпретированы как за, так и против выделения антропоцена в самостоятельную эпоху.

В результате человеческой деятельности видовой состав планеты необратимо меняется. Во-первых, сам человек стал видом, который расселился по всем материкам и проживает в самых разнообразных условиях. Вместе с ним распространились и выведенные человеком растения и животные — результат селекции, а теперь еще и генной инженерии. Специально отобранные из природы, с измененными свойствами, они были распространены по всей Земле, кроме Антарктиды, причем экосистемы, в которые они помещались человеком, часто погибали (наиболее яркие примеры связаны с ввозом кроликов и овец в Австралию и Новую Зеландию). Таким образом, одновременно происходило вымирание многих диких животных и растений, обусловленное как охотой, так и уничтожением целых природных экосистем. При этом темпы современного вымирания вполне сопоставимы с великими вымираниями прошлого, в результате которых менялись геологические эпохи (например, вымирание мамонтовой фауны в голоцене). По данным Международного союза охраны природы, за последние 500 лет в результате деятельности человека вымерло около 840 видов, а сам процесс вымирания растет по экспоненте. В то же время обыкновенная домашняя курица с середины XX века стала самым массовым животным на планете, и ее останки можно будет обнаружить повсюду как маркер нашего времени.

Глобально ли глобальное потепление?

Если роль человека в изменении видового разнообразия на планете является признанным фактом, то с климатом все несколько сложнее. На протяжении всего четвертичного периода шло чередование теплых и холодных эпох. Голоцен — это термохрон, хотя и в нем выделяются этапы похолоданий. Современное глобальное потепление пока не достигло темпов голоценового оптимума, когда в Сибири летние температуры были теплее современных на 3–9 градусов Цельсия, а зимние — на 2–3 градуса. Средневековый климатический оптимум (VIII-XIII века), когда викинги заселяли Гренландию, также был теплее на 1 градус Цельсия, чем современная эпоха. Кроме того, не только увеличение концентрации углекислого газа может приводить к повышению температуры воздуха за счет парникового эффекта, но и повышение глобальной температуры будет приводить к увеличению содержания диоксида углерода, ведь главный его резервуар — это Мировой океан, а при повышении температуры растворимость углекислого газа в воде уменьшается. Критики теории антропогенного глобального потепления обращают внимание на малый период наблюдений, в течение которого фиксируется потепление (с 70-х годов прошлого века), что не позволяет пока отличить его от имевших место в прошлом других теплых климатических циклов. И вполне возможно, что в будущем потепление сменится похолоданием (которое тоже может быть обусловлено, в том числе, и антропогенными причинами).

После того как на 35-м Международном съезде геологов было принято историческое решение о выделении антропоцена, встает вопрос о маркере новой геологической эпохи, который должен обнаруживаться в отложениях по всей планете. Например, маркером для начала четвертичного периода и плейстоцена сейчас признано событие Гаусс-Матуяма — смена полярности геомагнитного поля Земли, которая произошла около 2,6 миллиона лет назад и привела к изменению направления намагниченности горных пород.

Кандидаты на маркер антропоцена уже предложены: радиоактивные осадки, выпадавшие после ядерных испытаний, кости домашних животных, которые вслед за человеком расселились по всей планете, пластмассы и другие искусственные материалы (алюминий, бетонная крошка), которые все больше скапливаются на свалках и попадают в Мировой океан, следы копоти и пепла, образующиеся в результате сжигания древесины и другого топлива и распространяемые ветрами, удобрения, которые активно вносятся в почву. Теперь перед геологами встает вопрос о поиске типичного разреза (стратотипа), который содержал бы в себе границу между антропоценом и голоценом. Ведь, как говорят в геологии, без стратотипа нет времени, а изучать геологическую эпоху без отложений, которые накапливались в это время, невозможно.

Денис Шмелев, кандидат географических наук

Мария Чербунина, сотрудник геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова