Zmena podnebia a jej úloha pri vzniku a vývoji ľudskej civilizácie
Poďme si predstaviť, že by bol k dispozícii stroj času, ktorý by nás mohol prepraviť do praveku ľudskej spoločnosti cez 12 000 rokov. Planéta sa potom nachádzala v záverečnej fáze (Younger Dryas) posledného zaľadnenia, ktoré sa začalo s cca. Pred 115 000 rokmi. Bolo oveľa chladnejšie ako dnes, obrovské ľadové čiapky pokrývali veľké časti Eurázie, Severnej Ameriky a mnoho južných horských oblastí. Bolo veľa sucha, pretože odparovanie vody z ochladených oceánov bolo nízke, takže dažďov bolo málo a ich množstvo nebolo dostatočné. Zachytilo sa veľké množstvo vody vo forme ľadu, čo viedlo k poklesu hladiny oceánu asi o 120 m - v praxi bolo veľa dnešných ostrovov spojených s pevninou.
V Afrike viedli dlhotrvajúce suchá k úplnému vyschnutiu Viktóriinho jazera a k vzostupu púšte Kalahari. V Južnej Amerike sa rovníkový les Amazonky zmenšil na niekoľko izolovaných trsov trávnatých stromov. Obloha bola pokrytá oblakmi prachu, ktorý vzbudzovali kvázi trvalé ľadové vetry. V Antarktíde je prach usadený na ľadových čiapočkách, ktorý sa dnes nachádza v jadrách, ktoré sa tam extrahujú, jasným dôkazom ľadových poveternostných podmienok. Asi 10% povrchu zeme bolo pokrytých sprašou - skalou z jemného piesku a prachu, ktoré prenášali ľadové vetry. (Môj prvý výskum ako geotechnický inžinier v dizajnérskej dielni župy Vaslui spočíval v mapovaní loessoidných ložísk v kraji, pretože základy vykopané v tejto hornine predstavujú zvláštne problémy so stabilitou, k čomu došlo vo východnej časti Rumunska.).
Nízke teploty oceánu zosilňovali rozpúšťanie oxidu uhličitého, takže na konci pleistocénu (tzv. Doba ľadová, 2 580 000 - 11 700 rokov pred n. L.) Bola koncentrácia CO2 v atmosfére na rozdiel od 190 ppm (0,019%), na rozdiel od od začiatku holocénu (súčasná geologická epocha (i)), keď CO2 dosiahol koncentráciu 250 ppm (0,025%) (ii). Takáto situácia znižuje produktivitu rastlín, pretože fotosyntéza je obmedzená na nízky obsah CO2 v atmosfére. Pokusy ukazujú, že pri koncentráciách 190 ppm rastliny ako pšenica a ryža produkujú iba asi tretinu počtu obilnín, ktoré dnes produkujú, aj keď majú dostatok vody a živín.
Nedostatok zrážok, prítomnosť silného ľadovcového vetra a relatívne nízke koncentrácie CO2 viedli k významnému zníženiu v oblastiach pokrytých rastlinami a zvýšeniu v púštnych oblastiach. Prežitie skupín ľudí v druhej časti pleistocénu bolo neustálou výzvou. Pretože prevažne vegetariánska strava nebola v ľadovcovom svete s niekoľkými rastlinami optimálnym riešením pre primitívnych ľudí - energeticky náročné cicavce s vyvinutým mozgom a tenkým črevom - začali sme loviť bylinožravé zvieratá (bizóny, antilopy, jelene, kone). ) pre ďalší príjem kalórií. Na niektorých miestach sa objavila ľudská špecializácia - extrakcia a konzumácia niektorých koreňov.
Domestikácia rastlín a živočíchov, ktorá mohla zabezpečiť určitú potravinovú bezpečnosť, sa ukázala ako ťažká z iného dôvodu: extrémnej premenlivosti podnebia. Údaje získané z izotopových, palynologických, sedimentologických, mikropaleontologických meraní atď. vykonávané na ľadových jadrách extrahovaných z Antarktídy a Grónska alebo sedimentárnych jadrách z oceánskeho dna naznačujú, že teplota bola počas posledného zaľadnenia oveľa premenlivejšia ako dnes, a to v polárnych aj tropických oblastiach. Konkrétne sa odhaduje, že zmeny globálnych teplôt z jednej dekády na druhú sú štyrikrát rýchlejšie ako v súčasnosti (iv). Výkyvy teplôt sa vyskytli aj na stupniciach milénia a milénia. Napríklad posledná tisícročná epizóda mrazu - Younger Dryas, 12 600 - 11 600 pred n - bolo prerušované desiatimi horúcimi-studenými, náhlymi a krátkymi cyklami, ktoré sa pravdepodobne považovali za dramatické zmeny na celom svete.
V porovnaní s poslednou časťou doby ľadovej je obdobie, ktoré planéta pozná za posledných 10 - 11 000 rokov, stabilitou podnebia s veľmi malými obmenami a relatívne malou veľkosťou. Obr. 1 ilustruje toto porovnanie pomocou rozsiahlych údajov za posledných 50 000 rokov z dvoch lokalít (panva Santa Barbara, Kalifornia) a Grónska.
Obr. 1. Tisícročné výkyvy teplôt v povodí Santa Barbary v Kalifornii (vľavo) a grónskych ľadovcoch (v strede). Údaje sú získané z analýzy izotopov kyslíka v planktónových sedimentoch a glaciálnych jadrách. Vzor týchto dvoch grafov je podobný. Je ľahké si všimnúť, že posledný
10 000 medziľadových rokov (holocén) označuje existenciu teplého a stabilného podnebia v porovnaní s predchádzajúcim ľadovcovým obdobím (pleistocén). Zdroj: W. F. Ruddiman, 2014, Earth’s Climate Past and Future, 3. vyd., W. H. Freeman & Co., s. 302.
Rýchle a pravidelné zhoršovanie podnebia v dôsledku postupu a ústupu ľadovcov, ktoré spôsobilo dlhé obdobia sucha alebo mrazu, prinútilo primitívnych ľudí neustále migrovať pri hľadaní výhodnejších oblastí pre každodenné stravovanie.
Pretože systémy obživy založené na poľnohospodárstve sú zraniteľné voči veľkým výkyvom podnebia a extrémnemu počasiu a preto, že kultúrny vývoj (aka zmeny v čase v postojoch, zručnostiach, zvykoch, viere a emóciách, ktoré ľudia získavajú učením) alebo imitácia) týchto systémov sa vyskytuje pomerne pomaly, v pleistocéne bolo nemožné poľnohospodárstvo (Richerson a kol., 2001).
Počnúc cca. Pred 11 600 rokmi sa to začalo Holocén (medziľadový vek). Podnebie sa stalo oveľa stabilnejším a teploty začali stúpať, najpravdepodobnejšie kvôli kombinovanému vplyvu Milankovićových cyklov (precesia rovnodenností, zmena výstrednosti obežnej dráhy) a zmena uhla sklonu zemskej osi otáčania). Po niekoľkých stovkách rokov (800 - 200) (v), keď sa oceány oteplili, sa zvýšili aj koncentrácie atmosférických emisií CO2 predtým rozpustených vo vode, ako aj zrážky v dôsledku intenzívnejšieho odparovania.
Glaciálno-interglaciálny prechod (pleistocén-holocénna hranica) spôsobil veľkú a rýchlu zmenu prostredia a spustil zintenzívnenie systémov obživy, čo je jav, ktorý možno nazvať poľnohospodárskou revolúciou. Prakticky zníženie variability podnebia, zvýšenie koncentrácie CO2 v atmosfére a intenzifikácia zrážok zmenili suchozemský ekosystém z jedného, kde nebolo možné poľnohospodárstvo, do druhého, kde sa poľnohospodárstvo dalo praktizovať na mnohých rôznych miestach (napr. Na Blízkom východe, v Číne, Afrike)., Južná Amerika, Severná Amerika, Stredná Amerika a Nová Guinea). Holocén znamená éru, v ktorej sa zrodilo a rozšírilo poľnohospodárstvo, rodný list ľudskej civilizácie. Nomádi sa usadili, začali domestikovať rastliny a zvieratá, stali sa proto-farmármi a hustota obyvateľstva sa začala zvyšovať s určitými poruchami spôsobenými novými chorobami alebo hladomormi. Vynález poľnohospodárstva čoskoro viedol k novým kultúrnym vynálezom - kmeňom, kráľom, bohom, vojnám - ktoré boli tiež základnými tehálmi pri stavbe a vývoji prehistorických a novších ľudských spoločností. Poľnohospodárstvo je inovácia, ktorá zakotvila zrod ľudskej civilizácie.
Rovnako ako priemyselná revolúcia, aj poľnohospodárska revolúcia bola jednou z energií: produkovať viac potravín ako koncentrovanej formy energie, smerovať ich k znižovaniu (obráteniu) entropie vytváraním väčšieho množstva ľudských tiel na úkor iných druhov (vi) . Keď sa zmenilo podnebie, čím bolo teplejšie, vlhšie, stabilnejšie a s vyšším množstvom CO2, ľudia prešli na diéty obsahujúce produktívnejšie (domestikované) rastliny a zvieratá, vďaka čomu boli ekosystémy efektívnejšie pri kŕmení ľudí. Richerson a kol. (2001) tvrdia, že takmer všetky trajektórie intenzifikácie systémov obživy holocénu sú progresívne a poľnohospodárstvo sa nakoniec stalo dominantnou stratégiou vo všetkých ekosystémoch okrem marginálnych. V tomto zmysle bolo poľnohospodárstvo povinné a nevyhnutné, a preto sa ukázalo ako súčasná inovácia na toľkých rôznych miestach.
Praveké populácie, ktoré objavujú alebo prijímajú lepšie životné stratégie založené na poľnohospodárstve, majú tendenciu rýchlo početne rásť a vyvíjať konkurenčný tlak na menšie populácie a využívajú menej účinné stratégie. Počas holocénu teda tento druh medziskupinovej súťaže uprednostňoval implementáciu a šírenie poľnohospodárstva do širších oblastí.
Akonáhle bola nová poľnohospodárska revolúcia spustená, nebola vyňatá z klimatických zmien prítomných v holocéne. Napríklad vplyv malého zaľadnenia (asi 1300 - 1850) na európske poľnohospodárstvo bol značný: Došlo k dlhodobej poľnohospodárskej kríze s kontinentálnou expanziou. Pre krehké spoločnosti na začiatku modernej éry znamenali dva po sebe nasledujúce roky bez plodín, najmä obilnín, hladomor. Zamrznuté rieky už neumožňovali prevádzku mlynov ani dopravu do miest, pričom im odrezávali zdroje dodávok potravy. Obilné plodiny sa vrátili k starým hodnotám až po 180 rokoch. Mnoho desiatok, možno stoviek miliónov životov, bolo stratených v dôsledku ničivého hladomoru, neuveriteľne dlhého (30 rokov, 100 rokov) a častých vojen, zničujúcich pandémií (iba Čierna smrť, 1347 - 1351, vyprodukovaná v rokoch 70 až 200 milióny mŕtvych), dlhotrvajúce suchá, silné prechladnutia, katastrofické povodne a iné príčiny. Nie je náhodou, že presne v polovici sedemnásteho storočia Thomas Hobbes vo svojom leviatanskom majstrovskom diele lamentoval nad životom žijúceho človeka počas Malého zaľadnenia ako chudobný, škaredý, brutálny a krátky. (VII)
Malé zaľadnenie bolo tisícročnou klimatickou variáciou holocénu, ale odborníci tvrdia, že je neporovnateľne oveľa „miernejšia“ ako udalosti podobného trvania počas posledného zaľadnenia.
Nízka priemerná produktivita rastlín a vysoké klimatické zmeny v produktivite rastlín boli vonkajšími obmedzeniami, ktoré významne znížili účinnosť a spoľahlivosť obživy rastlín v poslednom ľadovom cykle, čo v konečnom dôsledku bránilo rozvoju poľnohospodárstva. (Viii)
Vynález a šírenie poľnohospodárstva s nástupom globálneho otepľovania v holocéne rozhodujúcim spôsobom poznačili vznik a vývoj modernej ľudskej civilizácie. Skutočnosť, že za posledných asi 10 - 11 000 rokov bolo podnebie relatívne stabilné, s koncentráciou CO2 vedúcou k rozvoju rastlín a dostatočnými zrážkami, viedlo k zmene krajiny z ekosystému, v ktorom nebolo možné všade poľnohospodárstvo, na ekosystém, v ktorom bolo poľnohospodárstvo nemožné. môžu trénovať na mnohých rôznych miestach. Samotná prítomnosť priaznivých prírodných podmienok by samozrejme nestačila na veľkolepé pokroky a obrovské úspechy, ktoré ľudstvo dosiahlo na ceste k civilizácii, na ceste poznačenej nespočetnými vynálezmi a inováciami, intenzívnou prácou, vášňou, ambíciami atď. Keď sa k poľnohospodárskej revolúcii pripojila priemyselná a informačná revolúcia posledných storočí, výsledky sa stali skutočne veľkolepými.
Ako som písal v nedávnom článku, na planéte Zem sú iba dve podnebia: ľadové a medziľadové. Teraz žijeme v holocéne, teda v medziľadovom veku. Návrat zmeny podnebia v režime charakteristickom pre pleistocén, tj posledné zaľadnenie, je veľmi pravdepodobné, ak mechanizmy zapojené do troch Milankovićových cyklov budú naďalej fungovať ako v pleistocéne. Podpora poľnohospodárstva schopného nakŕmiť 7 až 15 miliárd úst v priebehu nasledujúcich 80 rokov (ix) bude pre poľnohospodárov, ktorí nie sú zvyknutí pracovať v podmienkach rozsiahlych a vysokofrekvenčných klimatických zmien, obrovskou výzvou. Znížené koncentrácie CO2 a zníženie zrážok naznačujú v lepšom prípade výrazný kolaps globálnej poľnohospodárskej výroby.
Súčasné antropogénne globálne otepľovanie spôsobené emisiami skleníkových plynov by mohlo byť aspoň dočasným riešením na oddialenie novej doby ľadovej. Táto nádej je však iba špekuláciou, pretože v súčasnosti s dostatočnou istotou nevieme, aké spätnoväzbové reakcie riadia fungovanie klimatických mechanizmov. Existujúce údaje naznačujú, že súčasný nárast koncentrácií CO2 hrozí zvýšením teplôt na hodnoty, ktoré v predchádzajúcich interglaciálnych epochách vyvolali významný spätnoväzbový efekt, ktorý potom spôsobil relatívne rýchly návrat do ľadovcových podmienok.
Riziká takéhoto návratu do doby ľadovej nie je možné odhadnúť. Scenár pokračovania súčasnej poľnohospodárskej výroby v podmienkach chladnejšieho a suchšieho podnebia s nižšími koncentráciami CO2 môže byť iba apokalyptický. Preto porovnanie medzi klimatickou nestabilitou pleistocénu a závislosťou poľnohospodárstva od stability holocénu je lekciou, ktorá by nás mala prinútiť zamyslieť sa.
ii- Richerson, P. J. a kol., 2001, Bolo poľnohospodárstvo nemožné počas pleistocénu, ale povinné počas holocénu? Hypotéza o zmene podnebia, American Antiquity, zv. 66, č. 3, s. 387-411.
iii- Ridley, M., 2020, Ako fungujú inovácie a prečo prosperujú v slobode, HarperCollins Publishers, 406 s.
iv- Rehfeld, K. a kol., 2018, Globálne vzorce klesajúcej teplotnej variability od posledného glaciálneho maxima po holocén, Nature, zv. 554, s. 356–359.
v- Caillon, N. a kol., 2003, Timing of Atmospheric CO2 and Antarctic Temperature Changes Across Termination III, Science, zv. 299, č. 5613, s. 1728-1731.
vi- Druhý zákon termodynamiky NEDOKONALNE vylučuje entropiu z poklesu. Iba stanovuje, že pokles je nepravdepodobný. Aj keď nová bytosť alebo nový tanier s jedlom alebo nová planéta môžu predstavovať lokálne poklesy entropie (viac organizácie, menej neporiadku), nakoniec dôjde k prenosu entropie do prostredia, čím sa zabezpečí fungovanie druhého zákona termodynamiky.
viii- Bettinger, R. a kol., 2009, Obmedzenia rozvoja poľnohospodárstva, Current Anthropology, zv. 50, č. 5, s. 627 - 631.