К сожалению, скорость речи Стивена Хокинга ухудшается с годами из-за дегенеративной болезни двигательных нейронов, с которой он борется уже 50 лет. Теперь один из величайших гениев современности способен произносить только 1 слово в минуту через синтезатор речи. Однако, компания Intel разрабатывает для учёного новый интерфейс, который позволит ему повысить скорость речи до 5-10 слов в минуту.

Их модель полностью противоположна описанной выше, то есть эволюционное движение шло не по пути усложнения, а по пути упрощения.

Сложные органы возникли в результате упрощения

атомами воздуха

uzambar, ну там кислород, азот и прочие примеси

<...>
В предыдущие 15–20 лет были настолько загажены мозги нового поколения, что хлам не разгрести. Я думаю, это поколение уже потеряно. Тут уже ни книжками, ни сайтами... Можно пытаться их чуть-чуть образумить, но если не сработала школа, не сработал вуз, то они как дети-Маугли. Если критический, чувствительный возраст прошел, это невосстановимо. Если у человека не поставлено абстрактное мышление, если его в школе не заставляли выучивать наизусть стишок и решать простейшие арифметические задачи, если его не научили в уме оперировать системой из трех элементов, а только из двух, то наука для него остается на уровне комиксов, на уровне клипов: картинка там, картинка сям. Поэтому в интернет-дискуссиях что креационисты, что эволюционисты часто проявляют одинаковую дремучесть. Конечно, у людей, которые отстаивают научную точку зрения, уровень, как правило, повыше, но, к сожалению, порой обе стороны выглядят печально. Человек не совершенен. Причем чем дальше, тем больше он несовершенен: техника развивается, а естественный отбор не работает. Я, как профессиональный пиарщик, учу студентов, что человека не перевоспитаешь, а надо работать с тем, что есть. Если мы хотим чего-то добиться, мы должны принимать это как условие. Огромная проблема науки — оторванность от масс, сложность. Надо уметь говорить о сложном просто, надо давать наглядные модели. Причем это неизбежное упрощение, понятно, что это риск выплеснуть ребенка вместе с водой (как делают обычно журналисты), исказить.

Один уважаемый генетик считает (у нас это опубликовано, кстати), что в определенном контексте нельзя говорить слово «гены», надо говорить «однонуклеотидные полиморфизмы», и это будет правильно. Вероятно, он прав как ученый. Но если читатель или зритель встречает «однонуклеотидный полиморфизм», он переключается на другой канал, и все. И остаешься при своей суперквалификации, сохранив лицо и сказав все корректно, но тебя не слышат. А когда слушаешь Задорнова или прочих фриков-лжеученых, они ведь как раз сильны своей простотой и доходчивостью, на самом примитивном уровне разглагольствуют и, благодаря этому, как ни странно, могут побеждать настоящих ученых в теледебатах. Они выигрывают, потому что разговаривают со зрителями на детском языке, а люди — большие дети. Это поучительный пример для популяризаторов настоящей науки! В этом сложность, но проблема эта решаема.
<...>

Огромная проблема науки — оторванность от масс, сложность. Надо уметь говорить о сложном просто, надо давать наглядные модели. Причем это неизбежное упрощение, понятно, что это риск выплеснуть ребенка вместе с водой (как делают обычно журналисты), исказить.

Плотность простых чисел
Американский математик Итан Чжан представил работу, которая может считаться важнейшим шагом на пути решения задачи о простых числах-близнецах — по некоторым данным, одной из старейших нерешенных проблем в математике. Работа принята в Annals of Mathematics и, судя по первым отзывам рецензентов, ошибок не содержит. В открытом доступе статьи пока нет, но записи с семинара, который Чжан провел в Гарвардском университете, уже гуляют по Сети.

Простыми называются числа, которые делятся только на единицу и на себя (для удобства 1 в множество простых не включается). Они всегда интересовали математиков, ведь именно простые числа составляют кирпичики, из которых построены все остальные числа — хорошо известно, что всякое число единственным образом разлагается в произведение простых чисел (необязательно попарно различных).

Самые естественные вопросы, возникающие в связи с этим у математиков, касаются строения множества простых чисел. Несмотря на то, что большинство таких вопросов, как правило, формулируется очень просто, ответы на них не просто сложны. Чаще всего они оказываются результатом целых теорий, которые, как водится, имеют кучу полезных приложений — от криптографии до квантовой механики, но создавались исключительно для того, чтобы ответить на эти самые вопросы.


Многочлен Джонса
Формула для генерации простых чисел: множество неотрицательных значений этого многочлена от 26 переменных для всевозможных наборов из 26 натуральных чисел дает все простые числа.
Прежде всего возникает вопрос о том, конечно ли множество простых чисел. Ответ хорошо известен со школы: множество простых чисел бесконечно, и это легко доказать. Действительно, пусть это не так и множество простых чисел конечно. Обозначим эти числа через p1, p2, ... pn и рассмотрим число p1p2....pn + 1. Легко увидеть, что это число не делится ни на одно из перечисленных простых чисел, и, стало быть, среди его простых делителей есть числа, которые в наш список не попали. Это противоречие и завершает наше доказательство. Точнее, не наше, а Евклида, опубликованное в 9-м томе его «Начал».

Если простых чисел бесконечное множество, то возникает другой вопрос: как они расположены в ряду натуральных чисел? Нет ли для них, например, формулы? Выписывание первых нескольких чисел (скажем, 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19) совершенно не проясняет (по крайней мере автору) ситуацию. На настоящий момент известно несколько результатов, касающихся строения этого множества. Этим вопросом (о формуле) также занимался Евклид. Ему, например, принадлежит следующее наблюдение: квадратичный трехчлен n2 − n + 41 дает простые значения для всех натуральных n, не превосходящих 40. Быть может, тогда существует подходящая формула в виде многочлена? Легко доказывается, что такой формулы, конечно, нет. Впрочем, некоторое подобие формулы получить можно (см. врез выше).


Если эффективной формулы для множества простых чисел нет, то, решили математики, его следует изучать другими методами. Например, насколько редко могут быть расположены простые числа? Оказывается, последовательные отрезки числового ряда, не содержащие ни одного простого числа, могут быть сколь угодно длинными. Действительно, возьмем произвольное натуральное число n и рассмотрим отрезок натурального ряда вида (n + 1)! + 2, (n + 1)! + 3, ..., (n + 1)! + n + 1. Каждое из представленных чисел составное: первое делится на 2, второе — на 3, третье — на 4 и так далее. Стало быть, простые числа могут быть сколь угодно «разреженными». Более того, можно сказать, что в некотором смысле расстояние между соседними простыми числами в среднем растет как log p.

Соответственно, возникает следующий вопрос: а какое минимальное расстояние может быть между двумя простыми числами? Пусть это расстояние 1, то есть числа p и p + 1 простые одновременно. Учитывая, что четные и нечетные числа в числовом ряду чередуются, получаем, что одно из этих чисел должно быть четным, то есть делиться на 2. Если учесть, что по нашему (сугубо техническому) соглашению 1 не является простым числом, то существует одна-единственная такая пара простых чисел — это 2 и 3. Следовательно, расстояние между любыми двумя соседними другими простыми числами — как минимум два. Простые числа, расстояние между которыми равно двум, и называются числами-близнецами.

Первые несколько пар чисел-близнецов легко перечислить — это (3, 5), (5, 7), (11, 13), (17, 19) и так далее. Самая большая пара чисел-близнецов из известных на настоящий момент была открыта в декабре 2011 года в рамках проекта распределенных вычислений PrimeGrid. Она имеет вид (3756801695685 · 2666669 — 1, 3756801695685 · 2666669 + 1). В десятичной записи каждого из этих чисел по 200700 знаков. Это, конечно, очень большие числа, и само их существование ставит такой вот вопрос: конечно ли множество чисел-близнецов? Этот вопрос, точнее предположение о бесконечности этого множества, и носит название «гипотезы о числах-близнецах». Тут важно понимать, что бесконечность множества чисел-близнецов ни в коем случае не противоречит утверждению о логарифмическом росте расстояний между простыми числами — рост просто означает, что исключений (не укладывающихся в общую тенденцию чисел) достаточно мало.


Довольно часто гипотезу о числах-близнецах приписывают Евклиду. Разумеется, такого рода утверждения были грекам по силам, однако убедительных подтверждений этого факта нет. Впервые в печатной литературе эта гипотеза была высказана в 1849 году Альфонсом де Полиньяком в более общем виде: для любого четного числа 2k множество таких соседних простых чисел (то есть между которыми нет других простых), чтобы расстояние между ними в точности равнялось 2k, бесконечно. При k = 1 получаем оригинальную формулировку. Что касается термина «числа-близнецы», то он был введен в обиход математиком Вигго Бруном. Брун изучал разного рода простые числа и в 1915 году доказал замечательную теорему, о которой, пожалуй, следует рассказать чуть более подробно.

Гармоническим рядом называется последовательность дробей 1/n. Известно, что, несмотря на убывание величин этой последовательности, сумма этого ряда бесконечно большая: то есть, для любого наперед заданного числа можно подобрать такое N, что сумма первых N членов гармонического ряда будет больше этого числа. При этом, если брать не все натуральные n, а только простые, то есть рассмотреть последовательность 1/pn, где pn — последовательно занумерованные простые числа, то сумма полученного ряда все равно будет бесконечно большой (еще математики говорят, что такой ряд расходится).

Брун решил рассмотреть последовательность, состоящую только из чисел-близнецов. Если бы такой ряд расходился, то из этого немедленно бы вытекало утверждение гипотезы о числах-близнецах — ясное дело, сумма конечного числа чисел не бесконечна. Однако, оказалось, что сумма полученного ряда не только конечна (математики в таком случае говорят, что ряд сходится), но и равна достаточно небольшому числу, известному как константа Бруна B2. Она примерно равна 1,902160583104. То есть теорема Бруна является еще одним подтверждением того, что пар чисел-близнецов по сравнению с остальными простыми числами немного.

Интерес Бруна к числам-близнецам был инспирирован, среди прочего, выступлением Эдмунда Ландау на Пятом Международном конгрессе математиков в 1912 году. Тогда Ландау сформулировал четыре задачи из теории чисел, решение которых, по его мнению, было недостижимо для математиков того времени. Гипотеза о числах-близнецах была одной из этих проблем. На самом деле за прошедшие 100 лет ситуация несколько изменилась, но только не для гипотезы о числах-близнецах (например, тринарная проблема Гольдбаха для достаточно больших чисел была решена в 1937 году Виноградовым). При этом большинство математиков уверены в истинности гипотезы о числах-близнецах. Например, самое свежее неправильное доказательство этого утверждения датируется 2004 годом.

Да что там гипотеза! До последнего времени не был понятен даже такой факт. Рассмотрим множество Mk из гипотезы Полиньяка соседних простых чисел, расстояние между которыми равно 2k. Бесконечно ли это множество хоть для какого-нибудь k? Лишь только теперь математик из США Итан Чжан показал, что для некоторого k, не превосходящего 35 миллионов, такое множество действительно бесконечно. На первый взгляд может показаться, что 35 миллионов от 1 (речь про k) очень уж далеки, но не для математики.

Итак, что же сделал Чжан? Он взял более раннюю работу своего коллеги и немного подправил функции, которые там фигурировали (более подробно доказательство изложено здесь). При этом, что особенно удивительно и что даже вызвало подозрения на первом этапе анализа доказательства, Чжан использовал уже существующую технику. В этом смысле его доказательство разительно отличается от, например, недавнего доказательства ABC-гипотезы Синити Мотидзуки (тоже, кстати, ключевой проблемы теории чисел, которую часто упоминают в одном ряду с гипотезой о числах-близнецах). Доказательство Мотидзуки занимает свыше 500 страниц и содержит целую теорию — с момента публикации прошло полгода, а результаты его проверки до сих пор неизвестны. Скорее всего, математики, занимающиеся этой самой проверкой, до сих пор не добрались до конца работы.

Статья Чжана, напротив, довольно проста. Более того, ее рецензенты из Annals of Mathematics — журнала, куда она была подана — заявили, что судя по всему работа верна. Главное, впрочем, даже не это — не исключено, что метод Чжана еще можно будет подправить, так что, возможно, значение k удастся уменьшить. Сам математик почти уверен, что до 1 дело не дойдет, но что можно «сбить» с 35 миллионов, он не сомневается.

Вместо заключения

Здесь, по хорошей традиции, автор должен попытаться ответить на вопрос пытливого читателя: «А зачем все это нужно?» В этот раз ответ будет в виде байки.

В 1994 году математик Томас Найсли вычислял константу Бруна. Делал он это грубой силой, то есть считая сумму дробей для пар чисел-близнецов. Когда дело дошло до пары (824 633 702 441, 824 633 702 443), в машинной выдаче обнаружились странности. В частности, суммы, посчитанные до добавления в сеть новых мощных машин на базе Pentium, отличались от цифр, полученных после. Проведя несколько испытаний, Найсли пришел к выводу, что в процессорах Intel имеется какой-то дефект в системе деления чисел с плавающей точкой. Несмотря на то, что неправильный результат в среднем выдавался в одном случае из 9 миллиардов, новость о наличии бага привела к тому, что в 1995 году корпорация Intel потратила 475 миллионов долларов на замену содержащих дефект процессоров. Такие дела.

24 апреля в прайм-тайм телеканал «Рен-ТВ» показал фильм «Мой муж — марсианин». Из него, в числе прочего, можно было узнать, что мужчины были занесены на Землю с Марса, а женщины до их появления размножались партеногенетически. Вот закадровый текст: «Генетики Калифорнийского университета... обнаружили, что у всех современных людей, независимо от цвета кожи и разреза глаз, одна праматерь. Она жила в Восточной Африке менее 200 тысяч лет назад. Ученые назвали ее митохондриальной Евой. Анализ показал: женская хромосома на 80 тысяч лет старше мужской хромосомы! Это означает только одно: Адам не мог быть первым человеком на Земле, поскольку женщина появилась гораздо раньше мужчины, и сильный пол на самом деле — младшие братья по разуму. Как же тогда происходило размножение человека до появления мужских особей?.. Предполагается, что раньше были женщины-гермафродиты». Последняя фраза принадлежала доктору биологических наук Ирине Ермаковой, популярному телеперсонажу, видному борцу с ГМО, известному своими экстравагантными высказываниями.

Как обычно в подобных произведениях, 80% ахинеи тут приправлено 20% истины. Достаточно сходить в зоопарк, чтобы убедиться, что генетические родственники человека — человекообразные обезьяны — бывают самцами и самками, а вовсе не исключительно гермафродитами. Система определения пола работает одинаково у подавляющего большинства млекопитающих, и, разумеется, предки человека, жившие после ответвления от человекообразных обезьян, тоже были, как и мы, самками или самцами в зависимости от того, несли они две X-хромосомы или же одну X- и одну Y-хромосому. Предки-гермафродиты могли возникнуть лишь в воспаленном сознании «младших братьев по разуму».

Правда же заключается в том, что действительно в истории человечества когда-то жила женщина, которую генетики традиционно называют «митохондриальной Евой». Кто это такая?

Представим себе, что на огромном листе бумаги нарисована родословная всего человечества. Каждый пытавшийся составить родословную хотя бы только своей семьи, знает, что при этом получается вовсе не «генеалогическое древо», а сложная сеть. Ведь у каждого человека не один родитель, а два, поэтому от каждого человека приходится проводить две линии вверх: одну — к отцу, одну — к матери.

Эту сеть можно превратить в древо, убрав часть этих линий. Например, можно оставить только те линии, которые соединяют каждого человека с его или ее матерью (см. рисунок). Тогда такие «материнские» линии разных людей, населяющих Землю сегодня, будут встречаться друг с другом в женщинах, являвшихся их предками, причем для разных современных людей, которых мы выберем, эти встречи будут происходить разное число поколений назад. Для того чтобы встретились материнские линии двух родных сестер, придется подняться по генеалогии «вверх» на одно поколение, к их матери; для двух двоюродных сестер (матери которых были сестрами) — на два поколения, и т. д. Такие ретроспективные события схождения линий в родословной называются коалесценциями, а раздел популяционной генетики, изучающий математические свойства этого процесса, — теорией коалесценции (от английского coalesce — сходиться, сливаться).

Если двигаться назад во времени достаточно долго, то в конце концов в одной особи коалесцируют материнские линии всех современных людей. Рано или поздно это обязательно произойдет: ведь число материнских линий с каждым поколением может только уменьшаться, и в конце концов все ветви обязательно сойдутся к единому корню. Но, конечно, такая «праматерь» всего человечества могла бы жить очень давно — например, еще до того, как человек стал самостоятельным видом. Из рисунка также очевидно, что она совсем не обязательно была единственной женщиной, жившей тогда на Земле. Скорее всего, одновременно с ней жило множество других женщин — просто они не оставили после себя потомства по прямым материнским линиям (хотя вполне могли быть, например, пра-пра-...-бабушками наших пра-пра-...-отцов).

Праматерь современного человечества по материнским линиям — это и есть митохондриальная Ева. Откуда взялось это название? Дело в том, что в геноме человека есть часть — митохондриальная ДНК (мтДНК), которая передается из поколения в поколение именно по материнским линиям: каждый человек получает свою мтДНК только от матери, но не от отца. Это означает, что все люди унаследовали свою мтДНК от одной-единственной особи — митохондриальной Евы. Конечно, в ходе этого наследования мтДНК могла изменяться в результате происходивших мутаций. Однако этих мутаций успело произойти не слишком много, так что мтДНК всех людей на Земле остались достаточно похожими.

Митохондриальную Еву можно изучать генетически. Выберем из человеческой популяции большое число людей и выясним последовательности нуклеотидов в их мтДНК. Мы увидим, что люди, наименее похожие друг на друга по своим последовательностям, различаются по ним приблизительно на 1,2%, т. е. в 12 нуклеотидах из тысячи; таким образом, каждая из материнских линий, начавшихся от митохондриальной Евы и закончившихся современным человеком, накопила за это время около 0,6% различий. С другой стороны, мы знаем, что отдельные буквы-нуклеотиды в мтДНК мутируют в среднем с частотой приблизительно 3% за миллион лет. Решив пропорцию, мы можем заключить, что митохондриальная Ева жила на Земле приблизительно 200 тысяч лет назад. Сходный анализ и был проделан в работе 1987 года [2], после появления которой понятие «митохондриальная Ева» приобрело популярность.

Ту же логику можно применить и к отцовской линии. По удачному для генетиков стечению обстоятельств, в нашем геноме есть фрагмент, который наследуется и таким способом: Y-хромосома передается только от отца к сыну. Аналогичные расчеты показывают, что предок всего человечества по отцовским линиям — названный, естественно, Y-хромосомный Адам, — жил приблизительно 140 тысяч лет назад. Как и в случае с митохондриальной Евой, ни из чего не следует, что Y-хромосомный Адам был единственным мужчиной, жившим в то время; он даже наверняка не был самым древним из мужчин, оставивших след в геноме всех современных людей.

Ведь кроме митохондриальной Евы и Y-хромосомного Адама, у человечества было множество других предков. Даже всего два поколения назад у каждого из нас было не два предка, а четыре: кроме бабушки по материнской линии и дедушки по отцовской нельзя забывать еще и про бабушку по отцовской и про дедушку по материнской. Двигаться по родословной «вверх» можно не только по материнским или по отцовским линиям, но и огромным числом других путей. Такие «смешанные» линии, стартовавшие от современных людей, тоже будут встречаться друг с другом по мере продвижения назад во времени; для каждого способа движения вверх по родословной в конце концов найдется индивид, в котором коалесцируют линии всех 7 миллиардов людей, населяющих Землю сегодня. Каждый такой индивид будет наряду с митохондриальной Евой и с Y-хромосомным Адамом одним из общих предков для всего современного человечества. Некоторые из таких генеалогических общих предков жили раньше, чем митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам, а некоторые — позже. Самый «ближний» из них (MRCA — most recent common ancestor) жил, по-видимому, совсем недавно — всего несколько тысяч лет назад (хотя эта оценка может сильно увеличиться, когда будут генотипированы представители изолированных этносов).

Однако лишь для митохондриальной Евы и Y-хромосомного Адама мы знаем точно произошедшие от них участки генома. Подавляющее большинство наших генов — аутосомные, т. е. не сцеплены с полом. Такие гены происходят не от митохондриальной Евы и не от Y-хромосомного Адама, а от других общих предков. Установить, какие именно участки наших генотипов были получены нами от каждого из остальных общих предков, невозможно: половой процесс перемешивает их в каждом поколении. Некоторые из наших предков, которым генетически «не повезло», не оставили в геноме современного человечества вовсе никакого следа.

Что же получится, если всё же попытаться использовать для датировки общего предка современных людей не мтДНК и не Y-хромосому, а участки генома, не привязанные жестко к полу и передающиеся от любого родителя к любому потомку, — так называемые аутосомные участки? По таким участкам нашего генома оценки времени до общего предка имеют большой разброс; но, как правило, они больше, чем оценки, основанные на митохондриях и Y-хромосомах. Есть и такие участки, общий предок для которых жил раньше, чем линия человека ответвилась от линии шимпанзе. Например, разные варианты человеческого гена Mhc-DRB, связанного с иммунитетом и находящегося под постоянным действием балансирующего отбора, похожи на соответствующие варианты этого гена, встречающиеся у разных особей шимпанзе, больше, чем на другие варианты этого же гена в человеческой популяции. Это, кстати, является наглядным свидетельством того, что современное человечество никак не может быть биологическим потомством лишь одной пары. Более тонкие популяционно-генетические соображения позволяют показать, что с момента отделения линии человека от предкового вида число одновременно живших людей ни разу не опускалось ниже нескольких сотен.

Но почему же из данных получается, что Y-хромосомный Адам жил позже, чем митохондриальная Ева? Число поколений, за которое при движении назад во времени происходит коалесценция, очевидно, зависит от размера популяции: маленькие популяции коалесцируют быстрее, чем большие. Если бы мужчин было меньше, чем женщин, линии мужчин сходились бы за меньшее число поколений, и Y-хромосомный Адам был бы ближе к нам. Но мы знаем, что мужчин и женщин рождается приблизительно поровну. В чем же тогда дело? Наиболее правдоподобное объяснение такое. Хотя в историческом человечестве мужчин и женщин всегда было примерно поровну, число потомков, оставленных разными мужчинами, различалось сильнее, чем у женщин. Из-за распространенности полигинии некоторые мужчины оставляли огромное потомство; многие другие не оставляли потомства вообще. В результате число мужчин, участвовавших в размножении, на протяжении истории было ниже, чем число размножавшихся женщин. А для процесса коалесценции важен не общий размер популяции, а как раз так называемый эффективный размер — число особей, участвующих в размножении. Более низкая эффективная численность мужчин и приводит к тому, что мужские линии коалесцируют за меньшее число поколений и Y-хромосомный Адам оказывается ближе к нам, чем митохондриальная Ева.

Авторы, после чьей работы в 1987 году словосочетание «митохондриальная Ева» вошло в широкое обращение, впоследствии жалели о выборе термина. В самом деле — распространенность заблуждений и неверных интерпретаций, связанных с ними, уже, наверное, превысила таковую для всех прочих генетических понятий.

СОХРАНЕНИЕ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА В XXI ВЕКЕ


Информация для политиков


Земля стремительно приближается к переломному моменту своего существования. Ущерб от человеческого влияния на нашу планету достиг опасного уровня. Как ученые, исследующие взаимодействие людей и биосферы с помощью широкого спектра подходов, мы видим множество свидетельств разрушительного влияния человека на экологические системы собственного жизнеобеспечения.


Основываясь на самой достоверной научной информации, мы приходим к выводу, что к 2050 году качество человеческой жизни существенно ухудшится, если мы продолжим следовать текущему пути.


Наука демонстрирует влияние человека по следующим ключевым направлениям:

​ Климатические изменения: наиболее быстрые и масштабные изменения климата с тех пор, как
люди выделились в отдельный вид.

​ Вымирание: со времен гибели динозавров не наблюдалось такого быстрого вымирания столь
многих видов и популяций как на суше, так и в океанах.

​ Глобальная потеря различных экосистем: мы вспахали, заасфальтировали или иным образом
изменили более 40 процентов земель, не покрытых льдом; ни одно место на суше и на море не избежало нашего прямого или непрямого влияния.

​ Загрязнение: рекордные уровни веществ, загрязняющих экосистемы, находятся в воздухе, в воде
и в почве; их объем продолжает расти, негативно и непредсказуемо влияя на людей и дикую природу.

​ Рост человеческой популяции и модели потребления: сегодня на Земле живет 7 миллиардов
человек; к 2050 году население вырастет до 9.5 миллиардов, и давление потребления ресурсов средним классом и богатыми людьми может серьезно усилиться.


Ко времени, когда сегодняшние дети достигнут среднего возраста, земные системы жизнеобеспечения, критически важные для существования и процветания человека, могут быть необратимо разрушены силой, глобальным охватом и общим влиянием вызванных человеком экологических стрессоров, если только мы не предпримем конкретных, немедленных шагов для обеспечения экологически рационального, качественного будущего.

Как члены ученого сообщества, активно занимающиеся оценкой биологических и социальных влияний глобальных изменений, мы с тревогой обращаемся к миру. Чтобы человечество продолжало быть здоровым и процветающим, мы все - граждане, бизнесмены, политические и религиозные лидеры, ученые и люди самых разных профессий, - должны потрудиться над решением пяти глобальных проблем, начав действовать уже сегодня:

1. Изменение климата.

2. Вымирание видов.

3. Потеря разнообразия экосистем.

4. Загрязнение.

5. Рост человеческой популяции и потребление ресурсов.


ОБЗОР ПРОБЛЕМ И ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕШЕНИЙ


Изменение климата


Уменьшение влияния на изменение климата снижением выбросов парниковых газов и обеспечение адаптационных стратегий для работы с последствиями изменений, которые происходят сейчас. Целесообразные подходы включают в себя ускоренную разработку и внедрение технологий с нейтральным уровнем эмиссии углерода для замены ископаемого топлива; строительство зданий, транспортных и производственных систем, а также поселений с большей энергоэффективностью; сбережение лесов и регуляция освоения земель для максимального увеличения связывания углерода. Адаптация к неизбежным эффектам климатических изменений будет крайне важна для прибрежных зон, которым угрожает подъем уровня моря; обеспечение многих крупных населенных центров достаточным количеством воды; поддержка сельскохозяйственной производительности, а также управление биоразнообразием и резервами экосистемы.


Вымирание

Замедление крайне высоких темпов вымирания, которые ведут к глобальной потере биологического разнообразия. Целесообразные подходы включают в себя определение экономической ценности вклада природных экосистем в человеческое благополучие; управление экосистемами как в населенных человеком областях, так и в регионах, далеких от его прямого влияния, для поддержки и усиления биоразнообразия и экосистемных сервисов. Крайне важно наладить сотрудничество между различными сферами и областями для распознавания и ослабления взаимодействий глобальных факторов (к примеру, климатических изменений, закисления океана) и местных факторов (преобразования земли, чрезмерного отлова рыбы, браконьерства, истребления редких видов, и т.д.).


Преобразование экосистем

Уменьшение преобразования оставшихся природных экосистем Земли в фермы, пригороды и другие человеческие структуры. Целесообразные сельскохозяйственные подходы включают в себя рост эффективности в существующих областях производства пищи; улучшение систем распределения продуктов питания; уменьшение отходов. Подходы к развитию включают в себя освоение городского пространства и его адаптация к росту населения вместо застройки пригородов; разработку инфраструктуры, снижающей влияние на природные экосистемы; инвестирование в важную "зеленую инфраструктуру", например, восстановление заболоченных земель, устричных рифов и лесов для обеспечения высокого качества воды, контроля за наводнениями, а также повышение доступа к преимуществам активного отдыха.


Загрязнение

Ограничение производства и выбросов вредных веществ в окружающую среду. Целесообразные подходы включают в себя использование современных научных знаний о молекулярных механизмах вредных веществ и применение принципа предосторожности (подтверждение отсутствия вредного влияния) в управлении существующими химическими веществами и создании новых. У нас достаточно знаний и возможностей для разработки нового поколения материалов, гораздо более безопасных, чем те, что имеются сегодня.


Рост популяции и потребления

Быстрое прекращение роста мировой популяции и начало постепенного снижения ее численности. Реальная и достижимая цель - не более 8.5 миллиардов человек к 2050 году и пик популяции не более 9 миллиардов. Благодаря естественным демографическим процессам к 2100 году эта цифра может снизиться менее чем до 7 миллиардов. Целесообразными подходами станут обеспечение доступа к образованию, экономическим возможностям и здравоохранению, в том числе планирование семьи с особым вниманием к правам женщин.

Снижение ресурсов в расчете на душу населения, особенно в развитых странах. Подходы включают в себя улучшение эффективности производства, потребления, торговли и использования товаров, а также изменение потребительского поведения, направленное на заботу об экологии.


В целом, мы стремимся использовать последние научные достижения для предсказания наиболее вероятных худших и лучших сценариев на 50 лет вперед, чтобы определить политику, которая в долговременной перспективе приведет к здоровью окружающей среды и способна адаптироваться к кризисам современности.


ЦЕЛИ ЭТОГО ЗАЯВЛЕНИЯ

С 1950 года мир меняется быстрее и значительнее, чем за последние 12 тысяч лет. Уравновешивание положительных перемен с отрицательными станет ключевой задачей XXI века.

Положительные изменения связаны с Зеленой Революцией, которая уменьшила масштабы мирового голода (хотя 1 из 8 человек все еще страдает от недоедания); с новыми прорывами в медицине, которые снизили младенческую и детскую смертность и позволили людям жить дольше и более насыщенно; с доступом к многочисленным товарам и сервисам, которые повышают уровень благополучия и комфорта; а также с новыми технологическими прорывами - компьютерами, сотовыми телефонами и интернетом, который соединяет миллиарды людей на планете в один потенциально глобальный мозг.

По контрасту с этим, другие связанные изменения ведут человечество в опасном направлении: изменение климата, исчезновение биологического разнообразия, утрата глобальных экосистем, загрязнение, а также постоянно растущая популяция людей, сражающихся за планетарные ресурсы. До сих пор это считалось "необходимым злом" прогресса, или сопряженным ущербом, который хоть и приносит неудобства, но не может стоять на пути обеспечения человеческих нужд.

Однако несколько недавних докладов научного сообщества показывают обратное. Вместо простых неудобств, ускорение климатических изменений, вымирание видов, потеря экосистем, загрязнение и рост человеческой популяции угрожают системам жизнеобеспечения, влияющих на высокое качество жизни, к которому многие люди уже привыкли, и которого так жаждут остальные.

Подавляющее большинство ученых, исследующих взаимодействия между людьми и остальной биосферой, согласны с ключевым выводом: пять взаимосвязанных опасных тенденций, приведенных выше, оказывают разрушительные эффекты, и если эти тенденции сохранятся, в последующие несколько десятков лет наблюдаемое отрицательное влияние на качество жизни людей станет еще сильнее. Многочисленные научные свидетельства, которые это подтверждают, приводились в недавних аналитических записках и заявлениях, а также публиковались в тысячах статей в рецензируемой научной литературе. Однако аналитические записки и заявления обычно сосредотачиваются на отдельных ключевых проблемах (к примеру, на климатических изменениях, или потере биоразнообразия, или загрязнении окружающей среды), а доступ к рецензируемой литературе для людей, не связанных с наукой, часто затруднен. В результате политики, столкнувшись с необходимостью принимать важные решения, могут испытывать трудности как с поиском соответствующей информации, так и с анализом тысяч страниц, на которых она распределена.

Мы предлагаем краткое изложение, целью которого служит:

​ Польза, которую могут вынести из него политики и все, кто обязан понимать наиболее
серьезные экологические проблемы, влияющие как на местные сообщества, так и на всю планету.

​ Представление мнения большинства ученых, которые исследуют эти проблемы,
состоящее в том, что:

◦​ Климатические изменения, вымирание, потеря экосистем, загрязнение и рост
популяции - серьезная угроза благополучию и социальной стабильности человечества.

◦​ Эти пять основных угроз тесно связаны друг с другом.


Также мы обрисуем общие подходы к решениям, которые с научной точки зрения требуются для уменьшения опасных тенденций. Наша цель - предоставить необходимую и полезную информацию, если общество, правительства и бизнес хотят увеличить шансы на то, что мир наших детей и внуков будет по крайней мере так же хорош, как тот, в котором живем мы.


ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ: ОПАСНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ

В НАШИХ СИСТЕМАХ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ

У людей есть базовые потребности в пище, воде, здоровье и жилье; кроме того, они должны добывать энергию и другие продукты из природных источников, чтобы поддерживать жизненные стандарты, которые каждая культура считает для себя приемлемыми. Удовлетворение этих потребностей невозможно при отсутствии здоровой, хорошо функционирующей глобальной экосистемы. "Глобальная экосистема" - это сложные способы взаимодействия всех жизненных форм планеты, включая нас, друг с другом и с физической средой (водой, почвой, воздухом). Все эти многочисленные взаимодействия образуют планетарные и наши собственные системы жизнеобеспечения.

Со времен своего появления люди являются неотъемлемой частью глобальной экосистемы; теперь мы стали в ней доминирующим видом. Это означает, что мы серьезно влияем на работу систем жизнеобеспечения Земли как положительным, так и отрицательным образом. Ключевая задача грядущих десятилетий - сделать так, чтобы отрицательные влияния не перевесили положительные, поскольку жить в таком мире будет тяжело. Серьезные научные свидетельства подтверждают, что в последние несколько десятков лет появилось пять взаимосвязанных отрицательных тенденций:

​ Изменение климата, от которого зависим мы и другие виды.

​ Начало массового вымирания и уменьшение биоразнообразия.

​ Разрушение экосистем, что в свою очередь разрушает наши собственные системы
жизнеобеспечения.

​ Загрязнение нашей почвы, воды и воздуха вредными выбросами, которые негативно влияют
на базовые биологические процессы, вызывают тяжелые заболевания и подрывают нашу способность справляться с другими проблемами.

​ Быстрый рост человеческой популяции, сопровождающийся старыми моделями
производства и потребления.


Эти пять тенденций взаимодействуют и усугубляют друг друга, а их общее воздействие становится сильнее, чем простая сумма всех частей.

Чтобы будущее наших детей и внуков было по крайней мере таким же, как жизнь, которую мы ведем сейчас, требуется принятие и понимание того факта, что мы уже неумышленно толкнули глобальную экосистему в опасном направлении, и что у нас есть знания и способности вернуть ее в правильное русло, если мы начнем действовать сейчас. Чем дольше мы ждем, тем сложнее (если не вовсе невозможно) будет добиться положительных изменений, и тем дороже они обойдутся нам в финансовом отношении и человеческих страданиях.

Ниже мы представляем обзор каждой из пяти опасных тенденций, объясняем, почему они вредят человечеству, как взаимодействуют друг с другом, усиливая нежелательное влияние, а также расскажем о решениях, необходимых для того, чтобы у человечества было качественное и радостное будущее.


ВАЖНЕЙШАЯ ЗАДАЧА

Справиться с пятью глобальными кризисами, представленными на предыдущих страницах, будет непросто, но прошлый опыт доказывает, что проблемы такого большого масштаба вполне решаемы, если человечество к этому готово. Решения потребуют того же, что успешно сработало в прошлых глобальных кризисах: индивидуальной инициативы, сотрудничества внутри и между странами, современных технологий и новой инфраструктуры. Индивидуальной инициативы всегда хватало, и человеческие ресурсы до сих пор представляют собой большую силу. Успешное сотрудничество, как глобальное, так и на уровне стран, привело к окончанию Второй мировой войны и последующему восстановлению хозяйства; к его заслугам относится запрет на использование ядерного оружия, резкое повышение глобального производства пищи благодаря Зеленой Революции, предотвращение продовольственных кризисов через инициативы ООН, резкое снижение использования стойких вредных химических веществ вроде ДДТ, борьба с истощением стратосферного озона ("озоновые дыры") и снижение мирового распространения таких инфекционных заболеваний, как малярия и полиомиелит.

Технологические достижения прошлого и строительство новой инфраструктуры замечательны и соизмеримы по масштабу с тем, что необходимо для решения сегодняшних проблем. К примеру, всего за семь лет, отвечая на потребности в ходе Второй мировой войны, США создали свой воздушный флот, увеличив количество самолетов с 3100 до 300 000, а с начала 1950-х годов менее чем за 50 лет построили 75 639 км шоссе между штатами: эти дороги могут почти дважды обогнуть Землю. Примерно за то же время 60% самых больших рек мира были запружены дамбами. За 30 лет мир перешел от пишущих машинок и почтовых марок к ноутбукам и интернету, который объединяет сегодня треть мировой популяции. В то же время мы перешли от 310 миллионов обыкновенных телефонов к 6 миллиардам мобильных телефонов, которые сейчас связывают через спутники почти 3.2 миллиарда человек.

В контексте успехов прошлого текущие проблемы изменения климата, вымирания, утраты экосистем, загрязнения, роста населения Земли и увеличения объемов потребления не так уж велики и вполне решаемы за 30-50 лет. У нас есть научный, технологический и предпринимательский потенциал; нужные инициативы и соглашения начинают появляться как на местном, так и на международном, национальном и государственном уровне. Более того, сегодняшняя глобальная связанность беспрецедентна, позволяя большинству людей узнать о глобальных проблемах и помочь в их решении.

Из примеров, приведенных выше, можно извлечь три ключевых урока. Первый - что глобальные проблемы прежде следует признать, а затем приступить к их решению. Второй - что их решение возможно благодаря обоюдовыгодному взаимодействию между местными сообществами, где решения разрабатываются и применяются, и высшими уровнями власти, которые определяют приоритеты, подкрепляя их четким стимулированием. Третий и очень важный урок заключается в том, что большие проблемы невозможно решить за пару недель. Учитывая естественную продолжительность изменений климата, строительства инфраструктуры, изменения социальных норм и замедления роста популяции, действия, предпринятые сегодня, начнут приносить плоды спустя несколько десятков лет. Если к 2035 году мы перейдем на энергетические системы с нулевым балансом выброса углерода, то климат не стабилизируется до 2100 года, и это все равно будет климат, отличный от сегодняшнего. Но если мы отложим наши действия до 2035 года, климатические изменения не только будут ухудшаться, но усилия по их уменьшению и адаптации к ним будут стоить гораздо дороже, а климат стабилизируется позже 2100 года. Когда это произойдет, среднее состояние климата окажется для общества гораздо более разрушительным, чем если бы мы начали действовать раньше. Аналогичная цена задержки касается и других проблем; откладывание их решения приведет к невосполнимым потерям видов, экосистем, человеческого здоровья и процветания. Чтобы решить глобальные кризисы, о которых идет речь, крайне важно начать сегодня.


ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА

Сегодня люди меняют климат Земли, выбрасывая в атмосферу парниковые газы, образующиеся при сжигании угля, нефти (и ее продуктов - бензина, дизельного топлива, и т.п.), а также природного газа. Общий тренд, который продолжается до сих пор, связан с подъемом средней планетарной температуры в течение последнего века и особенно в последние 60 лет. Подъем средней глобальной температуры вызывает местные изменения температуры, объема и времени выпадения осадков, продолжительности и характера времен года, частоты штормов, наводнений, засух и лесных пожаров. Уровень моря поднимается, и для прибрежных зон это большая проблема. Подобные эффекты напрямую влияют на благополучие людей, поскольку разрушают их жилища и собственность, наносят вред здоровью, а также имеют непрямое влияние на рост вероятности социальных конфликтов. Недавние примеры - наводнение после урагана Сэнди на восточном побережье США, рекордные пожары и засухи в западных районах США и Австралии, аномальная жара и засуха в Европе и наводнения в Пакистане. Все это случилось в 2012 и 2013 годах.


Причины для беспокойства

Даже самые оптимистичные сценарии, связанные с выбросами парниковых газов, предполагают, что к 2070 году, а возможно и раньше, Земля станет горячее, чем когда-либо в истории человечества. Если современные объемы выбросов сохранятся, ко времени, когда сегодняшние дети вырастут, и у них родятся внуки (2100 год), средняя глобальная температура поднимется на 2.4 - 6.4оС, в среднем на 4оС. Последний раз средняя глобальная температура повышалась на 4оС 14 миллионов лет назад. Последний раз она была в среднем выше на 6.4оС 38 миллионов лет назад.

В случае сохранения текущих уровней выбросов парниковых газов, негативные влияния на человечество, которые проявятся к 2100 году, если не раньше, включают в себя следующие:

​ Более долгие и интенсивные периоды аномальной жары. К концу XXI века в большинстве
регионов самый жаркий день за период 20 лет будет появляться с частотой раз в 1-2 года. Такие эффекты уже наблюдались: в 2013 году температура в Австралии поднялась настолько, что в погодные карты потребовалось ввести два дополнительных цвета, чтобы показать новые пики жары. Некоторые модели указывают, что текущие траектории потепления, продолжаясь до 2100 года, приведут к тому, что в некоторых областях, где сегодня обитают люди, станет слишком жарко, чтобы там жить.

​ Более частые и разрушительные ураганы. К концу XXI века во многих регионах суточное
количество осадков, максимальное за 20 лет, будет появляться с частотой в 5 - 15 лет. Скорость ветров в циклонах увеличится. Города чаще будут сталкиваться с разрушениями, подобными тем, что были вызваны ураганом Сэнди.

​ Серьезные разрушения прибрежных городов по мере подъема уровня моря. Степень
подъема уровня моря будет зависеть от скорости таяния ледников. К 2100 году низкий прогноз указывает на подъем на 0.18 - 0.59 метра; менее оптимистичные сценарии говорят о подъеме на 0.8 - 4 метра. Подъем уровня моря даже до низких отметок затопит большие части крупных городов по всему миру и вынудит переселиться миллионы людей. Сегодня около 100 миллионов человек живут менее чем в 1 метре над уровнем моря.

​ Нехватка воды в населенных частях мира. В зону риска попадают города и сельскохозяйстве
нные земли, которые полагаются на сезонное накопление снежного покрова и медленное весеннее таяние, засушливые регионы, которые распределяют воду из крупных рек, и области, зависимые от воды тающих ледников.

​ Снижение урожайности. Новые модели климата изменят распределение посевов в ряде
областей. Некоторые регионы могут столкнуться с общим спадом: к примеру, производство зерна может снизиться в областях с наиболее высокой плотностью популяции и/или наибольшим количеством недоедающих жителей - в основном в Африке и Индии. Ключевые области выращивания зерновых - например, Калифорния, которая обеспечивает рынок США половиной от общего числа фруктов, орехов и овощей, - столкнутся с неравномерным влиянием на посевы, что потребует от фермеров быстро приспособиться и изменить посевные культуры.

​ Экономические потери, социальные смуты и политические волнения. Разрушение
прибрежных областей, затопление портов, нехватка воды, неблагоприятные погодные условия, изменения посевных областей, создание новых морских путей и соперничество за новые доступные арктические ресурсы усложнят национальные и международные отношения и будут стоить миллиарды долларов. К примеру, New York Times сообщает, что в первые месяцы 2013 года налогоплательщики США заплатили 7 миллиардов долларов на субсидирование фермеров за посевы, погибшие из-за невероятной засухи, и эта цифра может подняться до 16 миллиардов долларов.

​ Распространение инфекционных заболеваний. По мере роста температуры дорогие и
изнурительные болезни, переносчиками которых являются комары - например, малярия, - начнут активно распространяться в развитых и развивающихся странах. В качестве примера можно привести распространение вируса лихорадки Западного Нила в США, начавшееся в 1999 году, а вирус блютанга, дорогостоящая болезнь скота, которую переносят комары-дергуны, последние десять лет движется на север, в центральную и северную Европу. Помимо человеческих страданий, стоимость болезней, вызванных изменениями климата, может достигнуть 2-4 миллиардов долларов к 2030 году.

​ Распространение сельскохозяйственных вредителей, которые вызывают серьезные
экологические и экономические потери. За последние два десятка лет миллионы акров лесов на западе Северной Америки погибли из-за сосновых лубоедов, чья популяция резко увеличилась в результате повышения зимних температур. Прежде зимние холода не позволяли им выживать в таком количестве. Жук снижает производство леса и его продажи, а также уменьшает стоимость недвижимости в развитых районах.

​ Значительный вред уникальным экосистемам. Потепление и повышение кислотности
океанской воды разрушит значительную часть коралловых рифов мирового океана, которые служат "морскими дождевыми лесами", поскольку именно там наблюдается наибольшее океанское биоразнообразие. Леса столкнутся с засухой и начнут погибать как в сухих, так и влажных регионах. Особенно это повлияет на тропические и субтропические леса, места наибольшего биологического разнообразия суши.

​ Вымирание видов. Сегодня по крайней мере 20 - 40% выявленных видов, что составляет
минимум 12 000 - 24 000 видов, окажутся в зоне повышенной опасности вымирания, если глобальная температура повысится на 1.5 - 2.5оС. Согласно подсчетам, текущие объемы выбросов приведут к повышению глобальной температуры на 4оС к 2100 году, и в зону риска попадет еще больше видов. Ситуация с вымиранием популяций гораздо хуже; здесь ожидаются более высокие уровни вымирания, а это основная единица биоразнообразия, которая связана с экосистемными услугами.


Решения

Чтобы избежать худших последствий климатических изменений, вызванных человеком, требуется быстро и радикально снизить выбросы парниковых газов. Чтобы к 2050 году стабилизировать атмосферную концентрацию СО2 на уровне 450 долей на миллион - что даст 50% вероятности удержания подъема глобальной температуры на уровне 2оС, - выбросы следует снижать на 5.1% в течение следующих 38 лет. За последние шестьдесят лет этот уровень не был достигнут ни разу, что указывает на степень и срочность подобной задачи.

Однако снижение выбросов до необходимых значений в следующие 50 лет представляется возможным. Для этого необходимы согласованные инновации и размещение новых транспортных и энергетических систем, что выполнимо даже с имеющимися технологиями. Это потребует быстрого увеличения производства энергии с нулевым выбросом углерода (солнечная, ветряная, гидроэнергетика, геотермальная энергия, водородные топливные элементы, ядерная энергетика, биотопливо на основе микроорганизмов) для замещения производства на ископаемом топливе. В переходные десятилетия, когда ископаемое топливо все еще будет широко использоваться, необходима повышенная эффективность в использовании энергии (лучший расход бензина для автомобилей и грузовиков, более энергоэффективные здания), а также постепенный переход угольных электростанций на топливо с низкими выбросами (природный газ). В переходный период использования ископаемого топлива на таких основных источниках выбросов, как цементные и сталелитейные заводы, потребуется внедрение технологий улавливания и хранения углерода. Достаточно быстрый переход на производство энергии с нулевым выбросом углерода потребует соответствующего законодательства и правительственной политики, призванной стимулировать правильный тип инноваций и скорректировать экономику, направив ее на производство такой энергии.

Некоторые эффекты климатических изменений заметны уже сейчас (подъем уровня моря, рост частоты аномальных погодных условий). Необходимо разрабатывать и внедрять планы по адаптации к неизбежным климатическим изменениям в городах и сельских районах. Поддержка производительности сельскохозяйственных областей потребует изменений в посадке сельскохозяйственных культур, а также обеспечение семенного фонда растениями, приспособленными к новому климату. Окончательная стоимость смягчения климата и адаптации к нему растет тем быстрее, чем дольше откладываются необходимые действия.


ВЫМИРАНИЕ

Биологическое вымирание невозможно обратить вспять, а потому это особо разрушительный тип глобальных изменений. Даже самый консервативный анализ указывает на то, что вымирание видов, вызванное человеком, происходит сейчас в 3-80 раз быстрее, чем уровень вымирания, имевшийся прежде, чем люди начали распространяться на Земле. Есть и более высокие оценки. Если текущий уровень вымирания видов и их популяций не замедлится, то менее чем за три века мир потеряет 75% позвоночных (млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб), а также многие другие виды животных и растений. С тех пор, как 65 миллионов лет назад в Землю врезался астероид, уничтожив динозавров и другие виды живых существ, планета не видела вымирания такого размаха. Лишь пять раз за 540 миллионов лет, с тех пор, как на Земле появились сложные формы жизни, на планете происходили массовые вымирания того масштаба, который наблюдается сейчас; те массовые вымирания погубили 75-96% живших тогда видов.

Сегодня, согласно текущим научным данным, вымирание угрожает по меньшей мере 23 тысячам видов, включая 22% видов млекопитающих, 14% птиц, 29% известных рептилий, 43% амфибий, 29% известных видов рыб, 26% известных беспозвоночных и 23% растений. Популяции - группы взаимодействующих особей, строительные кирпичики видов, - погибают еще быстрее. Вымирание локальных популяций отражает степень и размах современного биологического вымирания. К примеру, с 1970 года вымерло около 30% всех популяций позвоночных, а большинство видов переживает потерю связи между популяциями из-за фрагментации своей территории вследствие заселения людьми. Здоровые виды состоят из множества взаимосвязанных популяций; быстрая потеря популяций и связей между ними - первые сигналы вымирания видов.


Причины для беспокойства

Растения, животные, грибы и микробы - рабочие части систем жизнеобеспечения Земли. Их утрата означает прямые экономические потери, снижение эффективности природы, служащей нашим целям ("экосистемный сервис", см. далее), и имеет высокую эмоциональную и моральную цену.

​ Экономические потери. По меньшей мере 40% мировой экономики и 80% потребностей
бедняков связаны с биологическими ресурсами. В США коммерческая рыбалка, которая нередко использует виды, большинство популяций которых уже вымерло, предоставляет примерно миллион рабочих мест и 32 миллиарда ежегодного дохода. В Кении доход от экотуризма, наблюдения за видами, ныне находящимися под угрозой исчезновения - слоны, львы, гепарды, - составляет 14% совокупного внутреннего продукта, а в Танзании - 13%. На Галапагосских островах экотуризм принес 68% из 78% роста СВП с 1999 по 2005 год. Местная экономика США также полагается на доходы от экотуризма, связанного с природными ресурсами: к примеру, в 2010 году посетители Йеллоустонского национального парка, который привлекает значительное число туристов возможностью увидеть волков и медведей гризли, заплатили 334 миллиона долларов и способствовали созданию 4800 рабочих мест в округе. В 2009 году посетители Национального парка Йосемити помогли создать 4597 рабочих мест, дали 408 миллионов долларов выручки с продаж, 130 миллионов трудового дохода и оплатили дополнительные услуги на 226 миллионов.

​ Потеря базового обеспечения многих сообществ. По всему миру питание, медицина и
жилища сельских и туземных сообществ зависят от более чем 25 тысяч видов.

​ Потеря экосистемных сервисов. Вымирание необратимо уменьшает биологическое
разнообразие, что в свою очередь влияет на общество через утрату им экосистемных сервисов. Экосистемные сервисы - это свойства экологических систем, которые служат людям. К ЭС, поддерживающим человеческую жизнь, относятся: смягчение погоды, регулирование круговорота воды, стабилизация водоснабжения, фильтрация питьевой воды, защита сельскохозяйственных земель и пополнение питательных веществ, ликвидация отходов, опыление диких и культурных растений, мясо диких животных (в том числе морепродукты), стабильный рыболовный промысел, лекарственные вещества, контроль над распространением патогенных организмов, помощь в уменьшении парниковых газов в атмосфере. По контрасту с подобными прямыми и измеримыми преимуществами высокого биоразнообразия, его снижение в целом уменьшает продуктивность экосистем и их стабильность, подвергает их быстрым изменениям, негативно влияющим на человечество. Например, потеря биоразнообразия тропических лесов вследствие их вырубки часто меняет местный или региональный климат, ведя к более частым наводнениям и засухам и снижению продуктивности местных сельскохозяйственных систем. Вырубка тропических лесов может вызвать возникновение новых болезней у людей, поскольку люди чаще сталкиваются с животными - переносчиками болезней.

​ Нематериальная стоимость. Продолжение вымирания с текущей скоростью значительно
ухудшит качество жизни сотен миллионов людей, которые видят эмоциональную и эстетическую ценность в присутствии традиционных видов в их естественных условиях. В таком контексте животные бесценны, их ценность бесконечна и безусловна. Здесь можно вспомнить Рембрандта или уникальные картины других художников, которые пробуждают человеческие чувства, и чья утрата сделает человечество гораздо беднее.



Главные причины вымирания

Основными причинами вымирания, вызванного человеком, являются:

​ Разрушение естественной среды из-за трансформации экосистем. Нерациональное
лесоводство и перевод земель в сельскохозяйственный сектор, распространение пригородов и дорог - все это вызывает разрушение естественной среды обитания и ее фрагментацию. Вырубка и расчистка тропических лесов для целей сельского хозяйства навсегда разрушит среду обитания огромного количества видов. Подобные области - одни из самых важных резервуаров земного биоразнообразия, населенные тысячами уникальных видов растений и животных, где можно встретить функциональные группы животных (экологические ниши). В океанах разрушение и фрагментация среды вызвана загрязнением, траловым ловом рыбы, судоходством и шумовым загрязнением (сонары и т.д.).

​ Загрязнение окружающей среды. Загрязнение окружающей среды искусственными веществами
вносит большой вклад в вымирание видов через разрушение среды их обитания (к примеру, отвалы шахт, разлив нефти и земледелие с использованием дождевых стоков), прямое токсичное влияние загрязняющих веществ и менее заметное воздействие на иммунную и репродуктивную систему животных.

​ Климатические изменения. Вымирание происходит, если виды не могут двигаться достаточно
быстро, чтобы найти подходящую климатическую зону, когда климат становится нестабильным в областях их обитания, когда климатические изменения таковы, что превосходят их физиологическую или эволюционную устойчивость, или когда разрушаются важнейшие связи между видами (зависимость одних видов от других). На суше модели предсказывают, что к 2100 году от 12 до 39 процентов планеты столкнется с такими климатическими изменениями, с которыми прежде не сталкивался ни один сегодняшний вид, и наоборот, климат, в котором живет сегодня большинство видов, исчезнет на 10 - 48 % земной поверхности. Эти изменения будут наиболее заметны в областях, где сегодня наблюдается наибольшее биоразнообразие. Закисление океанов, побочный результат изменения климата, нарушающий процессы роста и развития морских организмов - одна из самых важных проблем, поскольку не позволяет морским животным, обладающим раковинами - к примеру, устрицам и моллюскам, - их строить, и вызывает коллапс физической рифовой инфраструктуры, от которой зависит большинство морских видов. (Если сегодняшние темпы браконьерства сохранятся, через 20-30 лет на Земле не останется диких слонов. В 2011 году было убито примерно 25 тысяч слонов, а мировая популяция насчитывает 420-650 тысяч африканских слонов, плюс 50 тысяч азиатских. Кратковременная выгода приводит к созданию преступных и террористических групп. Доходы от экотуризма долговременные и вносят большой прямой вклад в местную экономику).

​ Интенсивная коммерческая эксплуатация диких видов. Некоторые важные виды - слоны,
носороги и тигры, - служат объектами охоты и стоят на грани вымирания из-за популярности их клыков, рогов и других частей тела, из которых изготовляют редкие предметы и лекарства. К примеру, современная потребность в слоновой кости, в основном на азиатских рынках, подняла цену настолько высоко, что браконьерство стало выгодным занятием и источником дохода международных преступных групп и террористических организаций. Другие виды активно используются на рынках продовольствия - это проблема многочисленных океанских рыб, таких, как голубой тунец и атлантическая треска. Потребности в них превышают возможности таких видов: на планете в семь раз больше людей, чем морского лосося. Драматичная и быстрая вырубка дождевых лесов обосновывается текущими экономическими выгодами. Во всех этих случаях разовый доход (затрагивающий относительно небольшое число людей) крайне небольшой по сравнению с потерей естественного капитала, который в долговременной перспективе предоставляет важные преимущества как на местном, так и на глобальном уровне.


Решения

Поскольку потеря видов растет из-за глобальных воздействий, а виды и экосистемы не зависят от национальных и политических границ, решение кризиса вымирания видов требует координации местных действий, национальных законов и международных соглашений, а также обеспечения их строгого выполнения. Подобный многоаспектный подход необходим для предотвращения нелегальных перевозок диких животных и продукции, усиления защиты видов в заповедниках, развития эффективной политики для обеспечения сбалансированной рыбной ловли. Необходимы планы работы с отдельными видами, с общественными землями и морскими охраняемыми территориями, которые включали бы адаптацию к климатическим изменениям. Необходимо ускорить оценку рисков по каждому виду, особенно по беспозвоночным и рыбам.

Помимо этого, необходимо обратиться к ключевым причинам климатических изменений и нецелесообразной трансформации экосистем. Важной частью решения станет экономическая оценка естественного капитала и экосистемных сервисов, чтобы глобальная, региональная и местная экономика имела преимущества от вложений в природный капитал в долговременной перспективе, вместо того, чтобы невосполнимо истощать конечные ресурсы ради кратковременных экономических целей. Реальные примеры уже есть в Китае, где 120 миллионам фермеров платят за то, что они не только сажают посевы и вырубают лес, но и стабилизируют крутые склоны, контролируют наводнения и поддерживают биологическое разнообразие районов. В Коста-Рике национальная платежная система за экосистемные сервисы помогла изменить скорость вырубки лесов, некогда бывшую самой высокой в мире, а теперь одну из самых низких. В Нью-Йорке поддержка природных ландшафтов для фильтрации воды экономически более выгодна, чем строительство фильтрационных сооружений.


ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ

По мере того, как людей становится все больше, мы преображаем обширные участки земной поверхности, превращая дочеловеческие "естественные" области в совершенно иные пейзажи суши и моря. Некоторые трансформации необходимы для обеспечения базовых человеческих потребностей, другие - необратимые и непредвиденные.

В 2012 году более 41% процента земель, свободных ото льда (36% общей поверхности суши) было отдано под фермы, скотоводческие хозяйства, вырубку, города, пригороды, дороги и другую человеческую деятельность. Это означает, что на каждого человека приходится чуть менее 2 акров преобразованной земли. Передача земель под сельскохозяйственные нужды отвечает за большую часть изменений ландшафта; посевы покрывают почти 12%, пастбища - 26% свободной ото льда земли (соответственно 10% и 22% всей суши планеты). Городские земли занимают еще 3%. Широкая дорожная сеть разбивает естественную среду, занимая почти 50% земной поверхности; дамбы меняют течение более 60% самых крупных рек мира и большого количества мелких; продолжающаяся вырубка лесов идет со скоростью 30 000 кв. км. в год последние 6 лет. Ежегодная потеря эквивалентна ежегодной вырубке территории Бельгии или штата Массачусетс или Гавайи.

Сложнее оценить процент трансформации океанов, и все же ясно, что основные изменения вдоль большинства мировых побережий вызваны загрязнением, траловым ловом рыбы, судоходством и шумами. Один только донный трал ежегодно разрушает область морского дна, эквивалентную двум площадям континентальных США. Человеческий мусор, особенно пластиковый, изобилен в океанских водах и встречается даже далеко от берега.

Следы воздействия можно встретить и за пределами экосистем, преобразованных человеком. Сегодня почти каждая земная экосистема мира включает в себя по меньшей мере несколько видов, оказавшихся там благодаря человеческой деятельности; иногда это приводит к разрушительному влиянию на экосистемные сервисы. Инвазивные виды исчисляются сотнями в большинстве крупных морских портов и тысячами на большинстве континентов. 83% всей поверхности суши подвержено человеческому воздействию, определяемому по меньшей мере одним из следующих факторов: плотность человеческой популяции больше, чем 1 человек на кв. км.; сельскохозяйственная активность; области жилого или промышленного строительства; нахождение в 15 км от дороги или побережья; ночной яркий свет, который можно засечь со спутника. Каждое место на Земле испытывает влияние как минимум одного такого фактора, вносящего вклад в изменение климата - даже наиболее удаленные участки суши и океанов.


Причины для беспокойства

В области трансформации экосистем существует две конфликтующие причины для беспокойства:

​ Потребность в минимизации деятельности человека для предотвращения вымирания
других видов и деградации важнейших экосистемных сервисов. Экологические "критические узлы", где вся экосистема внезапно и неожиданно меняется, становясь менее биологически разнообразной и во многих случаях менее продуктивной, запускаются изменением пороговых процентов их областей. Многие исследования показывают, что когда 50-90% участков пейзажа подвергаются воздействию, остальные нетронутые участки также переживают быстрые и необратимые изменения. Следовательно, общая экологическая трансформация более половины земных экосистем через прямое влияние человека способна запустить непредсказуемую и необратимую деградацию даже тех экосистем, которые не используются человеком напрямую. Подобные изменения уже наблюдаются: это отложение азота в далеких арктических озерах, сокращение популяции некогда распространенных видов в некоторых природных заповедниках, миллионы акров лесов, погибших от вредителей, и нашествие таких инвазивных видов, как полосатая мидия.

​ Необходимость кормить, обеспечивать жильем и достаточно высокими стандартами
жизни 7 миллиардов человек, которые сейчас населяют планету, плюс 2.5 миллиарда, которые, возможно, появятся на ней в следующие три десятка лет, означает, что потребность в использовании земли будет только расти. Почти 70% пахотных земель, которые еще не используются для сельского хозяйства, находятся в тропических лугах и лесах, включающих в себя наиболее важные области мирового биоразнообразия, наименее затронутые человеком. Обработка менее плодородных земель потребует еще больше акров на человека, нежели сегодня, из-за более низкой производительности на акр.


Решения

Поскольку производство продуктов питания - главный фактор изменений природных экосистем, ключевой задачей станет способность накормить большее количество людей без значительных расширений существующих сельскохозяйственных и рыболовецких угодий. Оценка природного капитала (о чем говорится в части о вымирании видов) - многообещающий подход, который может вести к значительным достижениям в области биоразнообразия и урожайности: это можно видеть на примере интеграции кофейных плантаций в природный ландшафт в Коста-Рике. Замедление и окончательное прекращение захвата необработанных земель ради сельскохозяйственных нужд (в особенности тропических дождевых лесов и саванн) потребует создания определенных законов и стимулов для консервации. Недавние исследования указывают, что даже без увеличения сельскохозяйственных зон вполне возможно увеличить производство продуктов питания надежными и экологически приемлемыми способами: 1) улучшение урожайности менее продуктивных земель; 2) более эффективное использование воды, энергии и удобрений, необходимых для повышения урожайности; 3) снижение количества мяса в рационе, и 4) снижение пищевых отходов через улучшение инфраструктуры и моделей распределения, а также более эффективные модели потребления, поскольку почти 30% продуктов питания из тех, что производятся сегодня, выбрасывается или портится. Необходима адаптация урожайности к изменениям климата ради ее повышения. Решение проблемы океанов кроется в правильном управлении отловом рыбы, экологически рациональной аквакультуре, сосредоточенной на тех видах, разведение которых требует меньше белков, чем получается в результате, и снижении уровней загрязнения, особенно на побережьях.

Необходимо перестать использовать землю для постройки пригородов, разрабатывая планы строительства, которые предполагают большую плотность застройки и более эффективную инфраструктуру в уже существующих застроенных областях, а не создание полностью новых жилых комплексов на нетронутых окружающих землях.

Климатические изменения влияют на все области планеты - и те из них, которые мало подвержены воздействию человека, и те, которые активно используются для сельского хозяйства, где стоят города и пригороды. Эффекты окажутся тем сильнее, чем выше поднимется температура. Прекращение трансформации глобальной экосистемы необходимо для того, чтобы свести климатические изменения к минимуму.



ЗАГРЯЗНЕНИЕ

На Земле почти не осталось мест, где загрязнение человеком окружающей среды вовсе не ощущается. Следы пестицидов и промышленных загрязнений находят в пробах почвы и стволах деревьев практически любого леса мира, в китовом жире, в тканях белых медведей, в рыбе большинства рек и океанов, и даже в пуповинах новорожденных младенцев. Во многих городах смог превышает предельно допустимые уровни. В худших случаях - например, в январе 2013 года в Пекине, - загрязненный воздух можно было увидеть даже из космоса. Другие атмосферные загрязнители - парниковые газы и озон, - невидимы, но могут вызывать серьезные глобальные изменения, главным образом климатические. Разливы нефти регулярно загрязняют океаны и побережья, внутренние воды и землю. Растущую угрозу представляют ядерные отходы и радиоактивное загрязнение вследствие происшествий на атомных электростанциях, а также повсеместное распространение канцерогенных веществ и веществ, влияющих на гормональную систему - например, бисфенола А. Горные работы, производство и переработка электронного оборудования не только концентрируют опасные загрязнители на местном уровне, но и разносят их по всему миру, в особенности такие вредные вещества, как свинец, хром, ртуть и асбест.


Причины для беспокойства

​ Влияние на здоровье. Негативное влияние загрязняющих веществ на здоровье огромно. По
меньшей мере 125 миллионов человек находятся сегодня в зоне прямого риска из-за токсичных отходов горнодобывающих предприятий и промышленных производств. По данным на 2010 год атмосферное загрязнение приводит к 6 миллионам преждевременных смертей в год. Воздействие внешних факторов несет ответственность за 19% случаев возникновения рака по всему миру. Миллионы людей пьют воду, зараженную вредными микробами или мышьяком, вызывающим рак. В целом на 2010 год количество лет, потерянных из-за болезни, инвалидности или ранней смерти (год жизни с поправкой на инвалидность) вследствие негативного воздействия окружающей среды оказалось выше, чем количество лет, утраченное из-за малярии, туберкулеза и ВИЧ/СПИД, вместе взятых. Растет озабоченность распространением веществ, влияющих на гормональную систему - эндокринных разрушителей, которые могут влиять на рост и развитие человека, а также оказывать долговременное воздействие на его здоровье. К примеру, воздействие эндокринных разрушителей связывают с ранним началом пубертатного периода и ожирением. Последнее ведет к росту сердечно-сосудистых заболеваний и диабету второго типа.

​ Мертвые зоны. Избыток азота из удобрений, заводов по переработке сточных вод,
животноводческих хозяйств и угольных электростанций попадает в русла рек и оказывается в океанах, где стимулирует активный рост водорослей. Гниение мертвых водорослей вытягивает из воды кислород. В результате возникают мертвые зоны, где практически отсутствует морская жизнь. Большинство побережий мира производит сегодня повышенное количество азота, а рядом с крупными городами образуются обширные мертвые зоны.

​ Опустошение окружающей среды. Парниковые газы - в основном углекислый газ, оксиды
азота и метан, - служат главной причиной одной из самых крупных экологических проблем: изменения климата. Гербициды, пестициды и различные химические вещества, использующиеся в производстве пластмасс, загрязняют множество рек, а попадая в живые организмы, распространяются по всей пищевой цепи. Практически каждый человек на Земле несет в себе эти устойчивые химические вещества, многие из которых являются эндокринными разрушителями. Лекарства, предназначенные для человека или скота, попадают в стоки или оказываются в реках и озерах, нарушая рост и развитие амфибий и рыб. Канализационные стоки и избыток удобрений вносят значительный вклад в разрушение более чем половины мировых коралловых рифов, а в некоторых регионах - до 90% рифов.


Решения

Загрязнение - не новая проблема. Источники загрязнения чаще всего хорошо известны, особенно худшие из них, такие, как переработка свинцовых аккумуляторов, выплавка свинца, горное дело и переработка руды, кожевенные предприятия, муниципальные и индустриальные свалки, промышленные и химические производства, нефтехимическая промышленность, отходы электроники, сельскохозяйственные пестициды, избыток удобрений, а также парниковые газы. Эффективные предупредительные меры и решения по очистке имеются для большинства загрязняющих веществ, но часто не применяются из-за их стоимости. Значительного снижения выбросов производств можно добиться лучшим регулированием и контролем предприятий, использующих и создающих вредные отходы; лучшим контролем промышленных вредных отходов и веществ; просвещением местных сообществ и владельцев опасных производств относительно негативных эффектов загрязняющих веществ; усилением технологии управления и использования загрязняющих веществ; уменьшением областей с потенциально опасными предприятиями вблизи населенных пунктов. Снижение атмосферных загрязнителей (включая парниковые газы) требует немедленного свертывания угольных электростанций и предприятий с высокой долей выбросов и, с течением времени, замены источников энергии на ископаемом топливе чистой энергией. Снижение сельскохозяйственного загрязнения требует роста эффективности применения удобрений, пестицидов и антибиотиков.

Наиболее многообещающим из этих традиционных подходов является использование научного понимания механизмов токсичности для перехода к новому поколению безопасных химических материалов. Сейчас эта перспектива становится все более вероятной, обещая выгоду тем предпринимателям, которые используют методы экологически безопасной химии.


РОСТ ПОПУЛЯЦИИ И ПОТРЕБЛЕНИЯ РЕСУРСОВ

Существует два аспекта проблемы перенаселения. Одна связана с тем, сколько всего людей живет на Земле. Другая - с широкой диспропорцией в "экологических отпечатках" между различными странами и секторами общества, поскольку относительно небольшая часть человечества неэффективно использует чрезвычайно большую долю экологических ресурсов.

Сегодня на планете живет более семи миллиардов человек. Демографические оценки роста популяции указывают, что к 2050 году, когда сегодняшние дети достигнут среднего возраста, мировая популяция может насчитывать на 2.5 миллиарда человек больше. То, как изменится популяция в грядущие десятилетия, в основном зависит от того, что будет происходить с коэффициентом рождаемости (среднее количество детей на одну женщину в течение ее жизни в популяции), а также с уровнем смертности. Если глобальный средний КР останется на текущем уровне, к 2100 году на Земле может проживать 27 миллиардов человек, но это крайне маловероятно. Если рождаемость изменится по всему миру до "коэффициента воспроизводства" (когда родители только "воспроизводят" себя в следующем поколении - 2.1 ребенок на женщину), а уровни смертности будут типичными для развитых стран, к 2100 году на Земле может быть 10.1 миллиарда человек. Если глобальный средний КР будет на уровне 0.5 ребенка выше коэффициента воспроизводства, к 2100 году популяция достигнет 15.8 миллиарда человек, а уровень на 0.5 ребенка ниже КВ приведет к раннему пику роста популяции и ее снижению до 6.2 миллиардов к 2100 году.

Сегодня имеются широкие отличия уровня рождаемости в зависимости от страны. Низкие уровни - 1.2 - 1.3, - наблюдаются в нескольких развитых странах, включая Латвию, Португалию, Южную Корею и Сингапур. Некоторые страны с чуть более высоким уровнем рождаемости сейчас двигаются в сторону спада: Россия, Германия и Япония. Почти все развитые страны и достаточное число развивающихся стран, включая Китай, Бразилию и Таиланд, имеют уровень ниже коэффициента воспроизводства, и их популяции прекратят расти в течение нескольких десятков лет. По контрасту, во многих бедных развивающихся странах - к примеру, в Замбии, Сомали, Бурунди и Афганистане, - уровни рождаемости высоки и составляют 6 и более детей на семью. Высокая рождаемость в этих регионах может влиять на общий рост мировой популяции в течение века, если только демографическая политика не повлияет на их снижение, и лучше раньше, чем позже.


Причины для беспокойства

Каждый из семи миллиардов человек на Земле в той или иной мере вносит свой вклад в изменение климата, вымирание видов, трансформацию экосистем и загрязнение. Реальный вклад меняется от региона к региону, от страны к стране, и зависит от уровня обеспеченности; в высоко индустриальных, богатых странах "экологический отпечаток" на душу населения в целом гораздо выше, чем в развивающихся, бедных странах. Хотя влияние отдельного человека на глобальные изменения может быть маленьким, совокупное влияние семи миллиардов создает невероятно большой эффект. Рост популяции вносит вклад в следующие мировые проблемы:

​ Изменение климата. В среднем, каждый человек на Земле создает около 4.9 тонн СО2 в год,
согласно данным на 2011 г. Таким образом, по мере роста популяции парниковые газы и изменения климата пропорционально увеличиваются.

​ Вымирание видов. Прямые причины вымирания (разрушение естественной среды обитания,
чрезмерная эксплуатация ресурсов) могут возрастать по мере того, как миллиарды людей занимают и используют все большую площадь планеты. Дальнейшее вымирание будет результатом климатических изменений. Кроме того, есть серьезное непрямое влияние, в частности, объем чистой первичной продуктивности, или ЧПП, который люди потребляют или используют (ЧПП - это мера "природной энергии", доступной для поддержки глобальной экосистемы). Сейчас люди используют примерно 28% всей ЧПП (хотя подсчеты варьируются от 23% до 40%). Существуют границы объема ЧПП, который можно произвести на земле, так что чем больше ЧПП используют люди, тем меньше доступно другим видам. Это означает, что по мере роста человеческой популяции, популяции других видов неизбежно станут вымирать (если только не будут предприняты особые меры по снижению потерь) из-за глобальных энергетических ограничений. Подсчеты, берущие за основу отсутствие изменений в моделях человеческого потребления, указывают, что объем ЧПП, требующийся для 20 миллиардов человек, которые могут появиться на Земле к 2085 году, если уровень рождаемости останется на текущем уровне, приведет к вымиранию большинства других видов на планете. Понятно, что подобный размер человеческой популяции неприемлем.

​ Трансформация экосистем. На каждого жителя Земли приходится чуть менее двух акров
обработанной суши. Если такая скорость освоения сохранится в дальнейшем, добавление 2.5 миллиардов новых жителей планеты означает, что к 2050 году большая часть поверхности Земли - примерно 50%, - будет занята фермами, пастбищами, городами, поселками и дорогами. Если размер популяции достигнет 15 миллиардов, продолжение использования суши на уровне 2 акра на человека означает использование 85% земной суши, включая необитаемые места, такие, как пустыни, Арктика и Антарктика. Подобные неосуществимые сценарии подчеркивают, что популяция не может значительно расти, не снижая своего влияния на среду.

​ Загрязнение. Все наиболее опасные источники загрязнения связаны с потребностями человека
в товарах и услугах, и, учитывая текущую практику, загрязнение будет расти пропорционально количеству людей на Земле. Кроме того, существует проблема избавления от человеческих отходов (сточные воды и мусор), объем которых увеличивается пропорционально числу людей.


Важно учесть, что базовые потребности - жилище, продукты питания, воду и адекватную медицинскую помощь, - сложно предоставлять даже сегодняшним семи миллиардам человек. Хотя международные программы достигли значительных успехов в удовлетворении этих потребностей, примерно 80% человеческой популяции все еще живет за чертой бедности (получает менее 10 долларов в день; 1.4 миллиарда человек до сих пор живут на 1.25 доллара в день), 2.6 миллиардов человек не имеют канализации (более чем треть всех людей на планете), 1.1. миллиард человек имеет плохой доступ к воде, 870 миллионам человек (1 из не хватает еды, а 1 миллиард человек не имеет доступа к базовой системе здравоохранения. Добавление к 2050 году еще 2.5 миллиардов человек или больше сделает эти и без того сложные проблемы практически неразрешимыми, особенно если учесть, что самые высокие уровни рождаемости наблюдаются в самых бедных странах. К примеру, несмотря на общее снижение голодающих детей с 1990 по 2011 год, количество плохо питающихся детей в Африке, где популяция стремительно растет, а большинство стран относительно бедны, увеличилось с 46 миллионов до 56 миллионов за два десятка лет.


Решения

Для того, чтобы избежать худшего влияния роста популяции, требуются две стратегии. Первая включает в себя признание того, что сохранение сегодняшнего качества жизни при добавлении еще нескольких миллиардов человек требует снижения подушевого экологического влияния: разработки и внедрения энергетических технологий с нулевым выбросом углерода, более эффективного производства продуктов питания и товаров, снижения потребления и уменьшения отходов. Это представляет собой двойную задачу: снижение использования ресурсов на душу населения в экономически развитых странах и при этом продолжение роста качества жизни в развивающихся странах. К примеру, в 2011 году средний житель США использовал около 22 баррелей топлива, тогда как средний житель Китая и Индии - только 3 и 1 баррель соответственно. Выравнивание подобных диспропорций при сохранении качества жизни потребует трансформации энергии и методов потребления ресурсов как в богатых, так и бедных странах, а кроме того, серьезных технологических прорывов в некоторых областях. В энергетическом секторе политические изменения необходимы для того, чтобы развивающиеся страны смогли "перескочить" через устаревшие технологии, как это произошло в производстве мобильных телефонов. Подушевое потребление можно снизить, используя современную науку для создания, разработки и коммерциализации материалов, необходимых миллиардам людей.

Вторая стратегия связана с обеспечением доминирования низкого роста популяции. Мировой средний вариант уровня рождаемости (одна дочь на семью) стабилизирует общую популяцию на уровне 10 миллиардов; это влечет за собой большой рост плодовитости во всех развитых странах и в Китае, а также в десятках других развивающихся стран. Таким образом, уровень 10 миллиардов вполне достижим. Сегодня примерно 40% популяции живет в странах, где рождаемость близка к уровню воспроизводства, а еще 42% живут в странах, где уровень рождаемости значительно ниже. "Низкие" прогнозы достижимы и должны стать целью. Остановка роста мировой популяции на 8 миллиардах требует снижения уровней рождаемости на 18% во всей популяции, которая живет в основном в экономически неблагополучных странах, где у людей нет доступа к образованию и медицине. Повышение уровня образования, особенно среди женщин, и обеспечение доступа к безопасным и эффективным средствам контрацепции для тех, кто этого хочет, значительно снижает уровни рождаемости.


ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Климатические изменения, вымирание видов, трансформация экосистем, загрязнение и рост популяции - серьезные проблемы, которые взаимодействуют друг с другом. Эффекты такого взаимодействия представляют собой нечто большее, чем просто сумму его частей. Загрязнение ведет к потере местного биологического разнообразия, что в свою очередь влечет за собой серьезные экологические изменения. Вырубка дождевых лесов меняет локальный климат, делая его намного суше, что влияет на местную экосистему, от лесов до лугов. В то же время глобальные климатические изменения усиливаются в результате исчезновения основной причины связывания углерода. По мере того, как глобальные климатические изменения достигают критической отметки, начинается быстрое исчезновение целых биомов, таких, как бореальные леса. Некоторые факторы связаны с другими: рост человеческой популяции и увеличение подушевого потребления усиливает влияние остальных четырех проблем.


Причины для беспокойства

Взаимные эффекты повышают вероятность того, что переход критического порога вызовет необратимые изменения. Это значит, что многочисленные глобальные воздействия, сочетаясь между собой, приведут к нежелательным переменам, которые будут возникать неожиданно, быстро, и оказывать большее влияние, чем это представляется при учете отдельных факторов. Подобные непредсказуемые изменения в необходимых ресурсах - пища, вода, предсказуемый климат, биоразнообразие, - могут привести к социальным взрывам.

Давление каждого опасного фактора играет свою роль, а в сочетании с другими умножает свое влияние, поэтому разрушительные социальные изменения могут появиться в течение десятков лет, если все продолжится так, как сейчас. Даже по отдельности сегодняшние траектории климатических изменений, вымирания, трансформации экосистем, загрязнения и роста популяции происходят быстрее и шире, чем планетарные факторы, запускавшие так называемые "планетарные изменения состояний" в прошлом. То были времена, когда система Земли оказывалась в критическом положении, то есть быстро переключалась в новое состояние, провоцировавшее резкие, мощные, необратимые перемены, включая потерю видов и сдвиги в экологической структуре и экосистемных сервисах, влиявших на всю планету целиком. Последний раз это случилось почти 12 тысяч лет назад, когда закончился последний ледниковый период. Такие критические точки - характеристики того, как биологические системы реагируют на продолжительное давление, и они хорошо задокументированы в разнообразных пространственных и временных масштабах.


Решения

Снижение вероятности того, что результатом взаимодействующих эффектов станут нежелательные глобальные изменения, требует сглаживания траекторий всех пяти опасных тенденций. Важная часть решения лежит в ослаблении глобальных факторов, оказывающих наиболее сильное влияние: к ним относятся рост популяции, рост подушевого потребления и выбросы парниковых газов. Эти факторы влияют на всю планету, поскольку размах трансформации экосистем, вымирание видов и загрязнение неизбежно умножаются по мере роста популяции и потребления, а изменения климата становятся более заметными, так как все больше людей используют энергию ископаемого топлива.

Наука четко говорит, что процессы изменения климата, вымирание, утрата экосистем, загрязнение, рост популяции и потребления ресурсов наносят человечеству вред, и решение этих проблем требует признания их срочности народами и правительствами всех уровней. Технологическая экспертиза может уменьшить многие вредные влияния, но в конечном итоге наука и технология - лишь инструменты; задача общества - решить, хочет ли оно их использовать. Следующий важнейший шаг - понимание срочности этих проблем и готовность вкладывать человеческие ресурсы и мастерство в поиск и применение решений. Это потребует большего просвещения в соответствующих областях на всех уровнях, включая школы, бизнес, СМИ и правительства, а также постановку длительных целей, опирающихся на тот факт, что человеческое благополучие зависит от благополучия всей планеты.

Окно для начала этих глобальных усилий становится все меньше; наука демонстрирует, что с каждым уходящим годом проблемы не просто усугубляются - их решение становится все дороже и сложнее, а наши шансы избежать худшего сценария снижаются. Иначе говоря, если начать сегодня, у нас есть хорошая вероятность успеха, а если подождать десяток лет, будет уже слишком поздно.

Ранние этапы эмбрионального развития животных идут под контролем материнских генов, а гены самого эмбриона остаются выключенными. Важнейшим переломным моментом является «переход от материнского типа экспрессии генов к зиготическому» (МЗП), в ходе которого в клетках эмбриона одновременно включаются десятки генов-регуляторов, которые берут на себя управление дальнейшим развитием. Германские ученые показали, что у рыбки данио-рерио переход с «материнской» программы развития на «зиготическую» управляется белком Pou5f1. Ранее про него было известно, что он работает в эмбриональных стволовых клетках млекопитающих, поддерживая их плюрипотентность (способность превращаться в специализированные клетки различных типов). Как выяснилось, Pou5f1 заранее (еще до МЗП) прикрепляется к регуляторным участкам множества генов — регуляторов развития, поддерживая их в состоянии «боевой готовности», благодаря чему они могут быстро включиться, как только будут получены соответствующие команды от других регуляторных белков или РНК. У насекомых аналогичную функцию выполняет другой, неродственный белок — Zelda. По-видимому, специальные регуляторные системы, способствующие минимизации хаоса в ходе МЗП, развивались у разных животных на разной молекулярной основе.