Текст книги "Ключевые идеи книги: Под белым небом. Природа будущего. Элизабет Колберт"

Ключевые идеи книги: Под белым небом. Природа будущего. Элизабет Колберт

Автор:

Elizabeth Kolbert

Оригинальное название:

Under a White Sky: The Nature of the Future

www.smartreading.ru

Вниз по реке

Укротить азиатского карпа

В 1963 году Служба рыболовства и дикой природы США ввезла в страну из Китая первых азиатских карпов, чтобы те очистили от водорослей реки и пруды. Карпов выпустили в воду, и они начали самостоятельно расширять свой ареал обитания.

Азиатский карп – Cyprinus carpio – объединяющее название для нескольких видов. Они известны не только своей прожорливостью – поглощают водоросли в количествах, сравнимых с собственной массой, – но и способностью вытеснять другие виды и активно плодиться, поэтому скоро рыболовы и чиновники забили тревогу.

Не допустить катастрофы. Карпы заселили акваторию Миссисипи – с этим бороться уже поздно, и теперь все силы брошены на то, чтобы не допустить проникновения этой рыбы в Великие озера, которые, по опасениям экологов, карпы просто опустошат.

Для этого в санитарном и судоходном канале Чикаго в 2002 году возвели электрический барьер. На момент визита Элизабет Колберт в канале также планировалось вывести защиту на новый уровень, установив еще шумовой и пузырьковый барьеры общей стоимостью $775 млн.

Как люди живут с карпами. Проблема карпов в том, что их становится слишком много и они несут угрозу не только другим видам (потому что в экосистеме нет хищника, который бы контролировал их численность), но и людям.

Если рыб встревожить, например ревом мотора лодки, они начинают массово выпрыгивать из воды. На YouTube можно найти сотни подобных роликов. При этом рыба довольно крупная и может ударить человека с такой силой, что он потеряет сознание.

В Китае разводить карпов ради пищи приспособились еще в XIII веке, но американцы практически не едят их из-за обилия костей. Некоторые энтузиасты в попытках создать спрос на филе карпов заходят так далеко, что отвозят замороженные тушки в Китай, где из них вручную удаляют кости, а затем рыбу снова привозят в США, чтобы производить из нее закуски.

Очевидно, что такие способы не очень конкурентоспособны, и пока что карпов отлавливают вручную тоннами и пускают на удобрения.

Роль реки Чикаго. Проблема карпов – прямое следствие другого активного вмешательства человека в природу. В частности, Чикагский санитарный и судоходный канал – искусственно выкопанный – стал порталом, соединяющим две крупнейшие североамериканские акватории – Миссисипи и Великие озера.

Разворот реки Чикаго был самым большим общественным проектом своего времени, хрестоматийным примером того, что раньше без всякой иронии называлось контролем над природой. Раскопки канала заняли семь лет и повлекли за собой изобретение совершенно нового набора технологий. Река создала город, а город переделал реку.

Как исправить ситуацию. В декабре 2009 года электрический барьер в Чикагском канале отключали для технических работ. Предполагалось, что ближайший азиатский карп в этот момент находился в 15 милях вниз по течению. На всякий случай, тем не менее, в воду было отправлено две тысячи галлонов яда, в результате чего специалисты выловили 54 тысячи фунтов (24 тонны) мертвой рыбы, среди которой был обнаружен и один азиатский карп.

Без сомнения, значительная часть рыбы ушла на дно до того, как была выловлена. Были ли там еще азиатские карпы?

После этого случая Инженерный корпус провел исследование и пришел к выводу, что гидрологическое разделение акваторий, то есть повторный разворот реки Чикаго – лучший способ решить проблему. Но этот процесс займет 25 лет, будет стоить $18 млрд, а также потребует изменения судоходных маршрутов в Чикаго, изменения системы очистки сточных вод и системы контроля за наводнениями в городе. По мнению экспертов, с которыми беседовала автор, это вряд ли когда-нибудь случится.

Элизабет Колберт: «Гораздо проще снова изменить реку – электричеством, пузырьковыми и шумовыми барьерами или как угодно еще, чем изменить жизнь людей вокруг нее».

Не дать Луизиане утонуть

В 1700 году первые французские поселенцы спустились к дельте Миссисипи и после общения с аборигенами выбрали место, чтобы воздвигнуть крепость. Коренные американцы сказали, что оно «сухое». Крепость не простояла и года, прежде чем была затоплена, и французы забросили ее.

Стало ли это намеренным введением в заблуждение или сыграло роль то, что «сухое», по мнению коренных американцев, было понятием относительным, мы уже не узнаем. Но точно известно, что стратегией местных в борьбе с капризами великой реки была адаптация. Когда река разливалась, они уходили, когда река отступала, они снова переселялись.

Как образовалась современная территория штата Луизиана

Миссисипи разливалась каждую весну. В той или иной форме река текла в этих землях миллионы лет. И всегда ее воды несли в себе огромные массы осадочных пород – примерно четыре сотни миллионов тонн в год к началу XIX века.

Когда река выходила из берегов, она приносила с собой этот осадок. Когда осадок накапливался и начинал мешать течению реки, вода меняла направление, а осадок оставался, постепенно уплотняясь и формируя территорию современной Южной Луизианы. Сезон за сезоном, слой за слоем глина и песок накладывались друг на друга. Таким образом, «сильный коричневый бог реки» создал Луизиану из частичек Айовы, Миннесоты, Миссури, Арканзаса и Кентукки.

Приручить великую реку. Спустя 10 лет после того, как первая крепость была заброшена, в 1718 году французы выбрали самое возвышенное место в округе и основали там город Новый Орлеан. Здесь, казалось, река была укреплена естественными дамбами, образованными благодаря особенностям оседания породы при разливах.

Спустя год город затопило, и основатель Жан-Батист Ле-Муан де Бьенвилль писал, что вся территория на полфута в воде. Город оставался затопленным полгода. Но в этот раз французы не ушли, а стали строить искусственные дамбы, чтобы предотвратить разливы.

Так началось покорение реки, которое продолжается по сей день. С каждым новым наводнением дамбы укрепляли и продлевали. Сначала 50 миль вдоль берега, а к 1932 году Миссисипи была заключена еще в 250 миль дамб. Затем люди дополнили их системой шлюзов и каналов, а также водосбросными сооружениями, чтобы перенаправлять потоки в периоды полноводья.

Элизабет Колберт: «Как однажды хвастался Инженерный корпус армии: „Мы запрягли, выпрямили, упорядочили, заковали реку”. Но эта обширная система, построенная для того, чтобы южная Луизиана оставалась сухой, и есть та самая причина, по которой сегодня регион распадается, разваливается, как старый ботинок».

Вместе с разливами воды исчезли и намывания осадка, которые укрепляли землю. В Луизиане нет камней, вся почва – это песок и глина. И теперь подземные воды размывают ее, и территория постепенно опускается ниже уровня моря и затапливается.

С 1930-х годов Луизиана сократилась более чем на две тысячи квадратных миль. Если бы Делавэр или Род-Айленд потеряли столько территории, в Америке было бы всего 49 штатов. Каждые полтора часа Луизиана теряет кусок земли размером с футбольное поле.

Проблема Нового Орлеана. В городе действуют не только дамбы, но и мощная система насосов, которая откачивает воду из-под земли. В результате почва под городом утрамбовывается, и город оседает. Сегодня некоторые районы находятся уже на 15 футов ниже уровня моря и согласно последнему исследованию, основанному на данных со спутников, город опускается со скоростью полфута в 10 лет. Местные называют Новый Орлеан «большой миской».

Дренажная система Нового Орлеана мирового класса, как и его система дамб, – своего рода троянское решение. Поскольку заболоченные почвы уплотняются за счет обезвоживания, откачка воды из-под земли усугубляет ту самую проблему, которую необходимо решить. Чем больше воды перекачивается, тем быстрее тонет город. И чем больше он тонет, тем больше требуется прокачки.

Будущее территории. В Центре исследований реки в Луизиане придумывают новые способы борьбы с ситуацией, однако их перспективы неясны. По иронии, свойственной антропоцену, они следуют все той же логике – решить проблему контроля над природой можно только с помощью еще большего контроля.

Так, одним из способов восстановления земли становится откачка осадка со дна реки и перенаправление его по трубам на подтопленные территории – так называемый проект дноуглубительных работ BA-39.

Другой способ – более радикальное перенаправление потоков и подтопление равнин с целью максимизировать осадок и минимизировать чистую воду.

Алекс Колкер, геолог: «Уровень моря будет продолжать расти. Удастся вернуть немного земли на болотах к югу от города и на более традиционных проектах дноуглубительных работ, таких как BA-39. Но я думаю, что районы, которые не восстанавливаются, будет все чаще и чаще затапливать. Будет продолжаться потеря водно-болотных угодий. Город, когда-то известный как L’Isle de la Nouvelle Orléans[1]1
  L’Isle de la Nouvelle Orléans – остров Нового Орлеана – фр.


[Закрыть], в ближайшие годы будет все больше и больше походить на остров».

В дикой природе

Редкие рыбки в пустыне Мохаве

В XIX веке группа путешественников в Долине Смерти набрела на пещеру, где обнаружила глубокое озеро с удивительно чистой водой и рыбками длиной в дюйм, сапфирово-голубого цвета, с большими черными глазами и отсутствующим брюшным плавником.

Научное название этого вида рыбок – Cyprinodon diabolis – дьявольский карпозубик, а место впоследствии стало называться Дыра Дьявола. Очень вероятно, что эти рыбки – редчайшие на Земле, и в 1952 году президент Гарри Трумэн заявил, что этот вид нужно защитить.

Рыбок чуть не уничтожили. Той же весной, в 1952 году, на расстоянии около 50 миль от Дыры Дьявола военные испытали восемь ядерных бомб. В последующие годы испытания на полигоне Невады продолжались, и предприниматель-застройщик Джордж Суинк решил скупить земли в окрестностях, чтобы построить для служащих полигона город.

Купив землю, он начал рыть колодцы, в том числе один всего лишь в 800 футах от озера. Вода в озере стала убывать несмотря на то, что его известная глубина – более 500 футов. Это оказалось критичным для рыбок, потому что на мелководной части озера они откладывают икринки. Популяция карпозубиков стала сокращаться.

Местные биологи отправили по несколько особей из Дыры Дьявола в другие водоемы, но все попытки переселить вид закончились неудачей. В 1972 году правительство выступило с иском против застройщика, и в результате земля досталась Службе охраны рыбных ресурсов и диких животных США, а пещера стала заповедником.

Как сохраняют рыбок сегодня. В 2006 году примерно в миле от пещеры началось строительство искусственной экосистемы, максимально имитирующей Дыру Дьявола. Сюда перенесли не только рыбок, но и значительную часть пищевой цепочки: зеленые водоросли, улиток и других беспозвоночных, ракообразных и пару видов жуков. Но жуки начали плодиться быстрее, чем в диких условиях, и развили вкус к поеданию мальков.

Теперь, чтобы предотвратить выход ситуации из-под контроля, служащие резервуара, имитирующего пещеру, расставляют ловушки на этих жуков, а затем опустошают их вручную. Делать это приходится каждый день с помощью пинцетов и пипеток.

Элизабет Колберт: «Я была поражена, и уже не в первый раз, насколько проще разрушить экосистему, чем ею управлять».

Спасти кораллы

Рут Гейтс, морской биолог, вдохновилась подводным миром благодаря фильмам Жака-Ива Кусто. Затем, в университете, больше всего ее поразили кораллы, потому что, как объяснял преподаватель, это крошечные животные, внутри клеток которых живут еще более крошечные растения.

Впоследствии Рут стала директором Гавайского института морской биологии, где экспериментирует со способами сделать кораллы более устойчивыми к меняющейся океанической среде: вода в океанах становится более кислой и теплой, и кораллы гибнут.

История кораллов. В 80-е годы исчезла половина всех кораллов Карибского бассейна. В наше время каждые несколько лет происходят так называемые обесцвечивающие волны, в результате которых эти морские обитатели погибают.

Рут Гейтс: «По мере того как температура воды повышается, растения в кораллах начинают выделять опасное количество активных форм кислорода. Чтобы защитить себя, кораллы изгоняют свои водоросли и, как следствие, теряют цвет – становятся белыми. Если аномальная жара вовремя закончится, кораллы смогут привлечь новых симбионтов и восстановиться. Если же она продолжается слишком долго, кораллы голодают и умирают».

Коралловые рифы очень важны для океанических экосистем. Жизнь, которую можно обнаружить на здоровом кусочке коралла, – это более восьми тысяч существ, принадлежащих к более чем двумстам видам, – богаче чем в тропических лесах Амазонки.

Как восстановить кораллы. Как и Рут Гейтс, ее коллега в Австралии Мадлен Ван Оппен работает над проектом по искусственному разведению кораллов, чтобы потом перенаселить ими Большой барьерный риф и Карибский бассейн. Пока нет решения проблемы потепления океанов, биологи пытаются выиграть время.

Мадлен Ван Оппен: «В искусственных условиях кораллы подвергаются калиброванному стрессу. Те, которые живут – или, по крайней мере, выживают, – скрещиваются, а их потомство отправляется обратно в резервуары, чтобы быть подвергнутыми еще большему стрессу».

План состоит в том, что кораллы, подвергшиеся такому селективному давлению, претерпят своего рода «вспомогательную эволюцию» (assisted evolution) – термин, который Рут Гейтс и ее коллега придумали сами. Но, чтобы спасти кораллы, потребуется не один способ, а сочетание нескольких, причем в промышленных масштабах. Такими способами могут стать: развертывание подводных роботов для повторного засеивания поврежденных рифов, разработка ультратонкой пленки для затенения рифов и откачка воды с глубины на поверхность, чтобы обеспечить кораллам теплоотвод. Еще один вариант: осветление облаков.

Осветление облаков – это распыление крошечных капель соленой воды в воздух для создания своего рода искусственного тумана. Соленый туман, по крайней мере в теории, должен будет способствовать образованию светлых облаков, которые будут отражать солнечный свет, нивелируя эффект потепления.

Генная инженерия в интересах природы

Проблема тростниковой жабы

Тростниковая жаба, или Rhinella marina, – самое ненавидимое животное в Австралии. С одной стороны, потому, что их на континенте так много, отчасти – из-за крупных размеров (вес одной особи в среднем более килограмма), а также из-за выражения на физиономии, которое можно назвать «типично жабьим». Но есть и другие причины.

Этот вид жаб происходит из Южной и Центральной Америки, но с начала XIX века их начали переселять на Карибы, потом на Гавайи, а оттуда они попали и в Австралию. Цель переселения – борьба с вредителями сахарного тростника.

Однако против вредителя жабы оказались неэффективны, так как нашли себе другую пищу, зато на сегодняшний момент ареал распространения жаб в Австралии увеличивается на 25 км ежегодно, и вид угрожает биологическому разнообразию.

Скорость завоевания континента жабами постепенно нарастает потому, как выяснили ученые, что постепенно задние лапы жаб стали длиннее и мощнее и этот признак наследуется.

Элизабет Колберт: «История тростниковой жабы – это история азиатских карпов наоборот, или, если угодно, вверх ногами. Проблема карпов в Америке в том, что их никто не ест, а жабы угрожают Австралии, потому что становятся пищей практически для всех».

Тростниковая жаба ядовита: если она чувствует угрозу, то выпускает яд, который останавливает сердце. Численность многих видов животных в Австралии, начиная с крокодилов и заканчивая северными куоллами (небольшими сумчатыми), уже находится под угрозой из-за тростниковой жабы.

Генная инженерия приходит на помощь. Технология CRISPR позволяет «переписать» отдельные гены. С ее помощью ученый Марк Тизард вместе с напарницей Кейтлин Купер в Австралийской лаборатории здоровья животных проводят эксперименты над жабами, чтобы лишить их яда.

Но идея не в том, чтобы заменить всех ядовитых жаб на неядовитых. Модифицированные жабы все равно будут хранить в себе запас вредного вещества и выпускать его для защиты – но теперь оно будет вызывать у съевшего их животного лишь тошноту. План ученых – научить другие австралийские виды не есть тростниковых жаб, тренируя их на обезвреженных особях.

Марк Тизард: «Люди отказываются понимать, что мир, в котором мы живем, уже генетически модифицирован».

Инвазивные виды изменили окружающую среду, добавив целые геномы туда, где их быть не должно. Генная инженерия же, наоборот, меняет лишь очень маленькую часть ДНК организмов.

Марк Тизард: «Классический аргумент противников молекулярной биологии: „Вы играете в Бога”. Но это не так. Мы используем наше понимание биологических процессов, чтобы посмотреть, можем ли мы помочь травмированной системе».

Что может пойти не так? В Австралийской лаборатории здоровья животных эксперименты проводятся за двумя заборами, 520 воздушными шлюзами и с четырьмя уровнями безопасности. «Здесь вы бы захотели спрятаться от зомби-апокалипсиса», – шутит персонал.

В то же время в США за $299 Элизабет Колберт купила набор, который позволил ей на собственной кухне с помощью технологии CRISPR создать флуоресцирующие дрожжи, а также сделать бактерию e.coli устойчивой к стрептомицину (антибиотику).

Другой аспект CRISPR, который вызывает опасения, – это еще более продвинутая технология CRISPR-Cas. При введении CRISPR-Cas-генов в организм он может быть запрограммирован выполнять задачу генетического перепрограммирования себя. Существует, например, теоретическая возможность извести всех мышей, если с помощью CRISPR-Cas сделать так, чтобы рождались только мужские особи.

Элизабет Колберт: «И без того размытая граница между естественным и искусственным практически исчезает. В таком мире люди не только определяют условия, в которых происходит эволюция, но и определяют ее результат».

Почему небо может стать белым

Превратить CO₂ в камень

Согласно наиболее распространенной теории, изменения в атмосфере начались с изобретением парового двигателя. Промышленная революция стала набирать обороты, и выбросы углекислого газа в атмосферу в первые годы составляли около 15 млн тонн в год[2]2
  Есть два способа измерять количество CO₂: считать полный вес двуокиси углерода или только вес углерода. В книге используется первый способ. Тонна двуокиси углерода – это примерно четверть тонны углерода, то есть ежегодные выбросы составляют 10 млрд тонн углерода, если придерживаться второй методики.


[Закрыть].

К 1900 году эта цифра приблизилась к 2 млрд тонн в год, а сегодня составляет 40 млрд тонн в год.

Элизабет Колберт: «Мы настолько изменили атмосферу, что сегодня каждая третья молекула CO₂ в воздухе привнесена людьми. Из-за такого вторжения глобальная температура на планете выросла на 1,1 °C (2 °F) со времен первой паровой машины».

Что предлагают ученые. В разных уголках мира – в Исландии, Швейцарии, США – ученые работают над идеей, которая получила название «отрицательные выбросы». По сути, это экстракция углекислого газа из атмосферы. Для этого существует несколько способов.

В Исландии реализована такая схема: с помощью специальных машин воздух засасывается в резервуар. CO₂ из него задерживается в отдельном блоке при помощи химикатов, которые затем, при нагреве, выпускают газ в воду. Получившуюся «содовую» загоняют под землю, где газ вступает в реакцию с вулканической породой и минерализуется, превращаясь в камень. В природе этот процесс происходит сотни тысяч лет.

Другой способ – засадить большие площади деревьями и включить их в безотходный цикл: поглощение углекислого газа, а затем производство энергии при их сжигании и превращение углекислого газа, полученного при сжигании, в камень.

Однако все придуманные на данный момент способы имеют сложности при масштабировании. Для того чтобы воплотить план с деревьями, потребуется создать индустрию объемом $100 млрд, притом что непонятно, как утилизировать получающийся камень, а выбросы продолжают быть бесплатными и повсеместными. Не говоря уж о том, что посадка деревьев потребует площадей, сравнимых с территорией США.

Почему это важно. К Конференции по климату в Париже в 2015 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) подготовила отчет, в котором рассмотрела более тысячи сценариев развития событий. Большинство из них прогнозировало увеличение температуры более чем на 2 °C (катастрофическое), а некоторые – даже до 5 °C. Лишь 116 сценариев предсказывали потепление на менее чем 2 °C, и из них 101 подразумевал внедрение стратегии отрицательных выбросов.

Вулканы и люди

Что могут вулканы. Индекс вулканической активности (VEI) помогает измерить силу извержения вулканов на основе объема извергнутых продуктов. По шкале от нуля до восьми извержения классифицируются от «невзрывного» до «мегаколоссального».

Последняя оценка дается извержениям, выбрасывающим в атмосферу более 1000 км³ пепла и высотой столба пепла более 25 км.

В письменной истории зафиксировано несколько извержений мощностью в семь и ни одного в восемь. Среди «семерок» самое недавнее и наиболее задокументированное – извержение вулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава.

Тамбора проснулся 5 апреля 1815 года. Десять тысяч человек погибли непосредственно от извержения, еще несколько тысяч – от голода, так как слой пыли покрыл сельскохозяйственные угодья на Сумбаве и соседнем острове Ломбок.

Газ и частицы пыли, выпущенные вулканом, оставались в атмосфере годами, отражая солнечный свет и снизив температуру на Земле, что привело к гибели урожаев от Италии до Ирландии, голоду, бунтам и даже по другую сторону Атлантики – в Новой Англии – «году без лета», когда в июле и августе 1816 года на полях замерзли огурцы и кукуруза.

Что могут люди. Предпосылка солнечной геоинженерии – или, как ее иногда более мягко называют, «управления солнечным излучением» – состоит в том, что если вулканы могут охлаждать мир, то это могут и люди. Вбросьте миллион отражающих частиц в стратосферу, и меньше солнечного света достигнет поверхности планеты. Температура перестанет повышаться или, по крайней мере, не будет повышаться так сильно, чтобы удалось избежать бедствий.

Отношение ученых к солнечной геоинженерии очень разное – ее называют «крайне опасной», «невообразимо радикальной», а также «абсолютно неизбежной».

Ученые США и Великобритании рассматривают субстанции, которые могут подойти для выброса в стратосферу. Исследователи же подсчитывают, что только на разработку самолетов (грузовых высотных воздушных судов для закачки стратосферного аэрозоля), которые справятся с этой задачей, потребуется $2,5 млрд. Однако есть проблема.

Предположим, это сработает – на год или два. Затем частицы осядут, и придется делать это снова.

Элизабет Колберт: «Если самолеты будут летать несколько десятков лет, а потом по какой-нибудь причине – пандемия, война, плохие результаты – они перестанут, эффект будет такой, как если открыть дверцу духовки размером с планету».

И еще один нюанс: чтобы угнаться за глобальным потеплением, придется выпускать в стратосферу все больше и больше аэрозоля. А чем больше частиц в стратосфере, тем более вероятны «странные» побочные эффекты. Например, исследователи отмечают, что это, вероятно, изменит цвет неба – оно станет белым.