WasteInfoService

Ciemna strona efektu cieplarnianego

Ekologia o klimacie

Pojawienie się sprawy "efektu cieplarnianego" zapoczątkowało dyskusję o zasięgu oddziaływania gospodarki ludzkiej na biosferę ziemską. Najpierw uzgodniono, że zwiększona zawartość CO₂ w dolnych warstwach atmosfery jest odpowiedzialna za wzrost średniej temperatury na Ziemi. Z kolei wzrost stężenia CO₂ przypisano antropogenicznej emisji związanej ze spalaniem paliw kopalnych. Wreszcie powstała rezolucja o zapobieganiu ociepleniu klimatu. Wybór padł na najbardziej oczywisty kierunek działań, tj. ograniczenie zużycia paliw kopalnych. Uzgodniony w Kioto zakres tego ograniczenia pozwoli, być może, na zmniejszenie wzrostu temperatur ale go nie powstrzyma. Wszystkie symulacje rozwoju sytuacji klimatycznej prowadzą do wniosku, że ocieplenie będzie narastało pomimo ograniczeń "polityki z Kioto". Gdyby planować powrót do stanu sprzed ery przemysłowej, tj. do emisji CO₂ z 1860 roku, należałoby w 2050 roku zmniejszyć emisję CO₂ do poziomu 20% emisji z roku 1990. W rezultacie ekologia człowieka, którego "naturalnym" środowiskiem jest już technosfera usług i dóbr przemysłowych, znalazłaby się w nowym zwrotnym punkcie rozwoju. Już teraz ograniczenia wytwórczości przemysłowej wygenerowały dziesiątki milionów bezrobotnych. Gdyby rozciągnąć ograniczenia energetyczne na rodzące się potęgi przemysłowe, tj. Indie i Chiny, zapewne trzeba spodziewać się radykalnych zmian w doborze narzędzi polityki międzynarodowej.

Zamieszanie w gospodarce zakończone pełnym niepowodzeniem w przyszłości jest zasługą zwolenników "ochrony środowiska za wszelką cenę". Trudno oprzeć się wrażeniu, że kreacja mitu "efektu cieplarnianego" jest odpowiedzią na zamówienie jednego lobby energetycznego. Ostatecznym beneficjentem akcji ograniczania emisji CO₂ będzie zapewne energetyka nuklearna. Grupa dość potężna by skutecznie zniechęcić środowiska naukowe od rzetelnych analiz i obiektywnej oceny sytuacji. Wpływ zmian klimatycznych na stan ekosystemu ziemskiego i konsekwencje dla przyszłych pokoleń powinny być dziedziną badań zawodowych ekologów. Zastosowanie narzędzi naukowych dla realistycznego opisu sytuacji, a następnie dla zaprojektowania powszechnie zrozumiałego planu stabilizacji środowiska, mogłoby przynieść bardziej konkretne wyniki. Ekologia człowieka powinna powstać jako naukowe wytłumaczenie zjawisk przyrodniczych oddziałujących na ludzkość, rozumianą jak dominujący gatunek biologiczny, biorący udział w kształtowaniu biosfery ziemskiej. Tym różni się od klasycznej ekologii, że w odniesieniu do naszego gatunku musi opisać spontaniczne zachowania ludzkości, przejawiające się użyciem technologii zdolnej do wyniszczenia życia na skalę globalną.

Wielu nie widzi potrzeby tworzenia nowej dyscypliny nauk dla opisu stanu biosfery ziemskiej i relacji z nią ludzkości. Istotnie, wszystkie narzędzia analizy naukowej są już w pełni rozwinięte i wystarczające by doprowadzić do jednoznacznych wniosków. Wiadomo jednak, że nawet niezbyt złożone ekosystemy stwarzają ogromne trudności podczas kontroli prognoz oddziaływania stresorów na stan ważniejszych populacji. Warto też przypomnieć kilka dogmatów klasycznej ekologii, które upadły na naszych oczach. Najważniejszym było założenie, że niesłychanie pojemny ekosystem oceanu jest zdolny do autonomicznego odtworzenia swoich zasobów. Właśnie oczekujemy na odtworzenie się populacji ssaków morskich po dziesięcioleciach funkcjonowania zakazu odławiania wielorybów. Okazało się, że stada wyniszczone całkowicie nie odtworzyły się wcale, a te wyeksploatowane w 90%-tach nadal są zagrożone zupełnym wyginięciem (po 40 latach całkowitej ochrony). Niemniej ważne dla modelowania ekosystemu oceanu było założenie, że produkcja pierwotna biomasy w oceanie jest wartością stałą, zależną jedynie od fizykochemicznych warunków wód. Przy tym założeniu całkiem chybione okazały się wysiłki oceanologów, zmierzające do przewidywania zakwitów toksycznych glonów. Podobne porażki notują twórcy modeli matematycznych, przeznaczonych do prognozowania liczności populacji ryb pelagicznych.

Realistyczny opis ekosystemu wymaga posłużenia się wynikami nauk podstawowych. Modele matematyczne stosowane obecnie usiane są setkami założeń, które wcale nie wynikają z ograniczeń numerycznych. Zwykle używane są superkomputery o gigantycznych zdolnościach przetwarzania danych. Większość danych wprowadzanych arbitralnie wynika z oszacowań, które nie byłyby potrzebne gdyby operator programu mógł zdobyć dane z "realu". Wirtualne informacje o stanie ekosystemu często powodują niestabilność modelu, więc prognozy również pochodzą z arbitralnego wyboru wśród często tysięcy równocennych zbiorów informacji wynikowych. Wnioski z symulacji komputerowych jeszcze nie zdobyły sobie statusu realistycznych prognoz, a najczęściej odbiegają znacznie od wyników obserwacji "realu". Z tego powodu ekolodzy rzadko powołują się na wyniki symulacji. Jeśli już się zdarzy, to krytycy stanowiska ekologów nazywają je "wirtualnym".

Przyjmując fakt, że wpływ stanu biosfery na klimat nie będzie możliwy do określenia bez realistycznego opisu interakcji atmosfery i oceanu, ekologia oczekuje informacji od oceanologii. Tymczasem dziedzina zainteresowań oceanologów nawet nie pokrywa się z polem zainteresowań ekologii. Żeby prace posuwały się w sensownym tempie oceanolog musi realizować zadania stawiane przez marynarkę i rybołówstwo. Tylko te dwie branże wykazują komercyjne zainteresowanie wynikami prac oceanologów. Projekty organizacji ekologicznych jeszcze nie zdołały sie zmaterializować w postaci funduszu potrzebnego na utrzymanie statków badawczych. Trudno wyobrazić sobie badania mórz bez dostępu do statków badawczych. Wielu potencjalnych odbiorców wyników takich badań wyraża więc opinię, że oceanologia nie dorosła jeszcze do statusu nauki podstawowej. Z pewnością oceanolog ogłaszając wyniki badań musi realizować linię polityki informacynej wytyczoną przez zleceniodawców. Gdyby ogłosił odkrycia niekorzystnie wpływające na ich interesy, to w kolejny rejs wyruszyłby kajakiem. Pesymiści twierdzą ponadto, że w miarę kończenia się zainteresowań komercyjnych (z powodu końca zimnej wojny i upadku rybołówstwa) również zadania oceanologii zostaną ograniczone.

Komercyjne zastosowania osiągnięć nauk przyrodniczych powinny być rozszerzone dzięki nowemu podejściu do zadań gospodarki globalnej. Instynkt przedłużenia gatunku od tysięcy lat kształtuje zachowania społeczności ludzkiej. W czasie globalizacji jest siłą napędową ekonomiki. Niestety jeszcze w nas pokutują tradycje praludzkie, które nakazują eksploatację zasobów ekosystemu w formie walki o przetrwanie. Wspólnym wysiłkiem współczesnych myśliwych zostały wytrzebione wszystkie gatunki dzikich zwierząt, które przedstawiały jakiekolwiek wartości rynkowe. Poczynając od żubra w Europie i bizona w Ameryce, na wielkich ssakach morskich kończąc, człowiek dokonuje masowych wykluczeń gatunków o dużym znaczeniu dla równowagi biosfery ziemskiej. Zwolennicy humanizacji biosfery proponują zamknięcie ostatnich przedstawicieli likwidowanych gaunków w rezerwatach lub ogrodach zoologicznych. Na wypadek, gdyby ludzkości spodobałoby się zobaczyć wieloryba, można już teraz pobrać materiał genetyczny i schować w banku genów. Mamy już dziesiątki tysięcy takich pamiątek po eksterminacji "nieprzydatnych" dzikich stworzeń. Nie mamy jedynie żadnej przesłanki, by oczekiwać powodzenia rekonstrukcji biosfery w przyszłości.

Po raz pierwszy ekologia zajęła się globalnym oddziaływaniem gospodarki człowieka w ramach oceny niektórych propozycji zatrzymywania CO₂ w wodach oceanu. Geoinżynieria jest kolejnym spontanicznym dziełem cywilizacji ludzkiej, które ma poprawić jej samoocenę. Charakterystyczne, że znów projektuje się działania na wielką skalę zanim nauka zdołała zgromadzić elementarne informacje o potencjalnych skutkach tych poczynań. Ekologia nie ma dobrych doświadczeń z geoinżynierią. Wystarczy wspomnieć katastrofy ekologiczne spowodowane "zawracaniem rzek" w Związku Radzieckim. Znacznie więcej jest przykładów geoinżynierii przypadkowej, których ocena nie jest oczekiwana przez nikogo, a zwłaszcza przez "inżynierów mimo woli". Inaczej jest z projektami absorpcji CO₂ w oceanie. Ponadnarodowe korporacje energetyczne skierowały tak znaczne środki na te projekty, że ekologia zdołała uzyskać finansowanie niektórych zadań.

Niezwykle szybki rozwój notuje ten dział oceanologii, który zajmuje się biologią równin dna oceanicznego. Jednym z najważniejszych odkryć było stwierdzenie ogromnego bogactwa gatunków zwierząt tam żyjących. Wprawdzie pierwotnym zadaniem nauki miała być odpowiedź na pytanie o trwałość depozytów CO₂ ulokowanych w dennych warstwach wód oceanicznych, jednak odkrycie bogactwa życia w warunkach praktycznie beztlenowych może mieć dużo większe znaczenie. Przypuszczalnie przyniesie rozwiązanie zagadki znaczenia wielkich ssaków morskich dla produktywności wód oceanicznych. Może też wyjaśnić tajemnicę gwałtownych zaburzeń równowagi ekosystemu po wyeliminowaniu wielorybów z morskiego łańcucha żywieniowego. Uzyskano dokumentację ścisłego związku między liczebnością populacji wielorybów a zdolnością gatunków padlinożernych do reprodukcji i rozprzestrzeniania się na dnie oceanu. Kolejna zależność o wielkim znaczeniu dla rozwoju fitoplanktonu na powierzchni oceanu dotyczy zwyczajów żywieniowych wielu gatunków największych wielorybów. Ich skłonność do głębokiego nurkowania na wodach otwartego oceanu jest znana od lat. Teraz wiadomo, że poszukują na dnie szczególnego rodzaju pokarmu, który występuje tam w ogromnej obfitości.

W czasie kilku ostatnich lat wielomilionowe nakłady energetyków na głębokowodne misje aparatów badawczych spowodowały rewolucję w spojrzeniu na ekosystemy oceaniczne. Wcześniejsze założenie o pełnej izolacji wód powierzchniowych od warstw poniżej termokliny okazało się fałszywym. Wielkie ryby i ssaki morskie są biologicznym łącznikiem, który uzupełnia skład biogenów wód powierzchniowych. Pobierając pokarm poniżej termokliny, gdzie zawiera on znacznie więcej żelaza i innych mikroelementów, wyprowadzają te rzadkie pierwiastki do wód powierzchniowych. Dzięki temu fitoplankton uzyskuje składniki potrzebne do fotosyntezy. Produkcja pierwotna jest skomunikowana z procesami uwalniania biogenów na dnie oceanu. Wielorybi pas transmisyjny działa na całym obszarze występowania wielkich ryb i ssaków morskich. "Pompa planktonowa" wtłacza CO₂ na dno oceanu w tempie uzależnionym od liczebności populacji zwierząt z najwyższego piętra łańcucha pokarmowego. Być może jesteśmy świadkami odkrycia biologicznego "pertuum mobile", które bezpośrednio wpływa na zawartość CO₂ w atmosferze. Warto ocenić skalę tego oddziaływania w czasach kiedy ludzkość jeszcze nie zdołała całkiem wyłączyć tego pasa transmisyjnego.

Rybołówstwo włączyło się do programu oszacowania globalnych zasobów biomasy, biorącej udział w transferze CO₂ na dno oceaniczne. Zwolennicy "naukowych polowań" na wieloryby postawili kwestię żarłoczności tych stworzeń. Obliczyli, że obecnie żyjąca populacja wielkich ssaków morskich spożywa rocznie 500 mln ton biomasy, z której to liczby co najmniej 200 mln ton stanowi zubożenie zasobów rybackich. Oczywiście wyprowadzają stąd wniosek, że zmniejszenie o połowę populacji tych drapieżników pozwoli wyciągnąć na brzeg dwa razy większą biomasę niż to się dzieje obecnie. Gdyby pominąć skrajnie mechanistyczny sposób rozumowania twórców oszacowania, z drugiej strony można wyliczyć uzysk biogenów wynikający z powyższych kalkulacji. Z najgrubszego oszacowania wynika, że wieloryby, foki i delfiny wzbogacają powierzchniowe warstwy oceanu o co najmniej 100 mln ton biogenów rocznie. W czasach sprzed przemysłowej eksploatacji stad wielorybów wytwarzały one zapewne nie mniej niż 2 mld ton biogenów rocznie. Jest to ilość wielokrotnie przewyższająca kalkulacje projektantów systemów chemicznego nawożenia oceanu. Zamiast planować wielomiliardowe nakłady na produkcję i rozprowadzanie milionów ton rocznie nawozów sztucznych wystarczy, być może, zostawić w spokoju ssaki morskie.

Udział emisji CO₂ pochodzenia antropogenicznego w ogólnym bilansie wymiany pomiędzy atmosferą i oceanem jest marginalny. Ocenia się, że w czasie roku 2 mld ton antropogenicznego CO₂ już teraz absorbują wody oceanu ponad masę 100 mld ton rocznie, która normalnie jest pochłaniana od tysięcy lat. Strumienie CO₂ absorbowany i uwalniany z oceanu są więc nadal prawie zrównoważone. Można spodziewać się, że istotny wpływ na przesunięcie równowagi spowoduje nawet niewielka zmiana liczebności populacji dużych zwierząt morskich, zdolnych do zawracania biogenów w obszarach oceanu o ograniczonej absorpcji. Wpływ taki będzie możliwy do oszacowania kiedy oceanologia zgromadzi dane o rozmieszczeniu i skali produkcji biogenów pochodzących z głębokich wód oceanu. Ponieważ teraz dane te nie są znane nawet w największym przybliżeniu, trzeba posłużyć się oceną historycznych zmian w populacji wielkich ssaków morskich. Tu również trudno o bezpośrednie informacje. Pośrednio można dokonać oceny narastania nadprodukcji CO₂ w atmosferze jako wyniku eliminacji potencjału produkcji biogenów. Kiedy zbadamy korelację tempa eksploatacji stad wielkich wielorybów ze wzrostem zawartości CO₂ w atmosferze, okaże się że związek tych zmiennych jest wręcz oczywisty.

Historia nauki zna wiele przykładów doszukiwania się związków przyczynowo-skutkowych w najdziwniejszych zestawieniach ciągów parametrów opisujących zjawiska przyrodnicze. Mitologia "efektu cieplarnianego" może być najwyraźniejszym przykładem. Mocno wątpliwe wydaje się być wyciąganie wniosku, że antropogeniczna emisja CO₂ odpowiada za ocieplenie się klimatu planetarnego. Pomysł ten umocowano tylko na podstawie odkrycia korelacji zużycia paliw kopalnych, zawartości CO₂ w powietrzu z temperaturą dolnych warstw atmosfery. Przyczyna pojawienia się tych trendów może leżeć znacznie głębiej. Stwierdzenie tak samo ścisłej korelacji zawartości CO₂ z utratą zdolności do pierwotnej produkcji biomasy w oceanie będzie zapewne inspiracją do wnikliwej analizy w przyszłości. W kolejnym kroku dopiero można planować działania na rzecz odbudowania "wielorybiego pasa transmisyjnego". Wbrew oczekiwaniom jednak nie wystarczy pozostawić w spokoju te stada, które jeszcze nie zostały wyniszczone. Już wiadomo o ogromnym wpływie ekotosyn antropogenicznych na stan zdrowia obecnie żyjących ssaków morskich. Próbki tkanek pobranych od wielu waleni "upolowanych naukowo" i "wyrzuconych na brzeg" wykazują wielokrotne przekroczenie niebezpiecznych dla zdrowia stężeń rtęci, PCB i radionuklidów.

Ekologia człowieka postawiła już wiele pytań bez odpowiedzi. Dała też jedną odpowiedź na pytanie o sposoby zapobieżenia "efektowi cieplarnianemu":
trzeba zacząć badać sprawę systematycznie i bez uprzedzeń.
Jeśli nawet nikomu nie podoba się oskarżenie rybaków, że ich niepohamowane skłonności myśliwskie sprowadziły zagrożenie utraty równowagi całej biosfery, nie wolno zaniechać analizy tej hipotezy. Rybołówstwo przemysłowe już wyraźnie traci oddech, a na brzeg wyciąga coraz dziwniejsze stworzenia morskie. Ludzie dawno pożegnali się z niemal darmową rybą oceaniczną. Akwakultura zaczyna być formą rolnictwa morskiego. Rozumna uprawa morza jest naturalnym następstwem kulturowym, podobnie jak rolnictwo lądowe zastąpiło myśliwstwo przed 10 tysiącami lat. Posłużenie się naukowym aparatem ekologii człowieka mogłoby zapobiec wykształceniu się polityki globalnej, która nie zapewnia ochrony przed zagrożeniem największym w historii ludzkości. Gdyby po latach doszło do potwierdzenia ekologicznej teorii ocieplenia, zapewne nikt nie zdoła odtworzyć "z probówki" ssaków morskich, których jednodniowe "niemowle" waży 1000 kg i spożywa 500 l mleka dziennie. Tym szybciej trzeba się zająć związkami "ocieplenia globalnego" z wyniszczeniem zasobów rybackich im poważniej traktujemy hipotezę, że upadek bioróżnorodności oceanu może zakończyć historię tej cywilizacji którą znamy.

Inżynieria o klimacie

Od chwili ujawnienia rosnącego trendu średniej temperatury globalnej oraz jego związku z zawartością CO₂ w atmosferze ziemskiej powstało zapotrzebowanie na projekty techniczne ograniczenia obu tych tendencji. Wiodącą rolę przyjęli energetycy, których dotyczy największe ryzyko związane z proponownym przez ekologów programem minimalizacji zużycia energii. Żeby uratować rynek energii, proponują zwiększenie udziału energetyki odnawialnej w rynku oraz rozbudowę potencjału energetyki jądrowej. Każda z tych opcji zmniejsza presję na bilans CO₂ w atmosferze, a równocześnie otwiera nowe perspektywy przed rozwojem technologicznym. Niestety pomysły energetyków prawie zawsze spotykają się z silnym oporem ze strony lobby ekologicznego. Niemal każda nowa technologia wytwarzania energii znajduje swoich przeciwników, a energetyka jądrowa ma szczególne miejsce w akcjach protestacyjnych, propagandowych i wszelkich działaniach antynuklearnych.

Inżynieria środowiska jest zaangażowana w rozlicznych projektach alternatywnych, dotyczących utrzymania poziomu emisji gazów cieplarnianych lub też obniżenia temperatury atmosfery. Zwiększenie zdolności atmosfery do odbicia promieniowania słonecznego, poprawa warunków absorpcji CO₂ w środowisku wodnym i lądowym, techniki trwałego lokowania nadwyżki CO₂ w depozytach o charakterze składowisk bezterminowych, to główne kierunki proponowane przez inżynierię środowiska. Oprócz wielu wartościowych są też propozycje mniej lub bardziej zwariowane. Postaramy się wymienić te, które doczekały się poważnej analizy i posiadają jakiś potencjał rynkowy. Nie wolno zapominać o tendencji rozmaitych lobbystów do "zbawiania Ziemi" za wszelką cenę. Dlatego wyżej trzeba cenić projekty, których autorzy zadbali o ocenę ich efektywności ekonomicznej.

Regulacja pogody

Od dawna, i to na skalę komercyjną, stosowane są różne techniki wywoływania opadów. Działanie polega na zidentyfikowaniu obszaru atmosfery, gdzie wilgotność przekracza parametry stanu nasycenia. Następnie wprowadzane są tam niewielkie ilości substancji o charakerze zarodków krystalizacji wody, np. suchy lód lub jodek srebra. Prowadzone są też eksperymenty z emitorami mikrofal. Silne burze można zneutralizować przy użyciu wysokoenergetycznych laserów jonizujących, których działanie powoduje inicjację kontrolowanych błyskawic. Każdy z tych czynników destabilizujących powoduje nagłe i masowe wytworzenie kropel wody i opadnięcie wilgoci z chmur na ziemię. Użycie na wielką skalę techniki oddziaływania na pogodę mogłoby spowodować obniżenie temperatury gruntu, a zatem również średniej temperatury atmosfery.

Odbicie promieniowania

Pyły, dymy i aerozol kwasu siarkowego od dawna unoszą się w troposferze ponad uprzemysłowioną Północą. Powoduje to odbicie promieniowania słonecznego i obniżenie średnich temperatur rocznych. Znacznie silniej oddziałują chmury pyłów wyrzucane do troposfery podczas silnych erupcji wulkanicznych. Utrzymują się dłużej, gdyż mniej są wymywane przez deszcze. Efekty tych zjawisk są jednak mało dostrzegane, gdyż emisji aerozoli i pyłu towarzyszy emisja gazów cieplarnianych, wystarczająco duża, by zneutralizować efekt odbicia promieniowania słonecznego. Proponowane systemy przesłaniania z użyciem aerozoli i pyłów stratosferycznych są już dobrze zaprojektowane na bazie symulacji komputerowych. Jeden z tych systemów nie wymaga nawet stosowania nadzwyczajnych środków (np. rakiet, pocisków artyleryjskich) w celu rozpylenia substancji odbijającej promieniowanie. Wystarczy zmodyfikować paliwo do samolotów odrzutowych, żeby emisja z silników dostarczyła mikrocząstki krystalicznego węgla lub SiO₂ do dolnych warstw stratosfery. Oblicza się, że efekt w postaci redukcji temperatury powierzchni Ziemi równoważny usunięciu z atmosfery 1 T CO₂ można osiągnąć za cenę w granicach US$0,001-0,01.

Wodorosty morskie

Ocean pochłania ponad połowę nadwyżki CO₂ emitowanej do atmosfery przez ludzi. Wodorosty morskie mają w tym znaczący udział. Proponowane są uprawy na otwartym oceanie w strefach tropikalnych, gdzie występują niedobory biogenów. Mają być wspomagane przy użyciu nawozów wytwarzanych przez przemysł na lądzie. Przy założeniu, że wodorosty będą też stanowić surowiec energetyczny, koszt związania 1 T CO₂ ocenia się na US$200.

Farmy rybne

Wody przybrzeżne zasilane są gigantycznymi ilościami ścieków spływających rzekami. Powoduje to eutrofizację znacznych regionów morza i zakwity alg. Mechanizm ten można wykorzystać w celu uprawy pożytecznych gatunków alg, które byłyby źródłem pożywienia dla ryb hodowlanych. Powodzenie projektów ma zagwarantować stosowanie czystych nawozów produkowanych na lądzie i pod ścisłą kontrolą stanu czystości wód morskich. Najambitniejsze programy hodowli morskich mają całkowicie wchłonąć antropogeniczną nadwyżkę CO₂, a autorzy zapewniają uzysk 260 kg ryb z każdej tony nawozów azotowych.

Nawożenie oceanu

W okresach ocieplenia globalnego rozszerzające się pustynie wzmagają emisję lotnego pyłu zawierającego żelazo. Obecnie opad takiego pyłu pochodzącego z Sahary przyczynia się do rozwoju fitoplanktonu w Oceanie Atlantyckim. W dalszej odległości od brzegu Afryki wody oceanu są niemniej żyzne, a biomasa asymilująca CO₂ jest wielokrotnie uboższa. Niedostatek żelaza będzie uzupełniany w ramach projektu wspomagania absorpcji CO₂ w wodach oceanu. Nawożenie żelazem wystarczy żeby wywołać zakwit diatomitów. Jeśli uzupełniany będzie również ubytek krzemianów, można oczekiwać rozwoju kokolitów. Obie te grupy fitoplanktonu zużywają CO₂ w powierzchniowej warstwie oceanu, a ubytek ten jest uzupełniany w procesie absorpcji CO₂ z atmosfery. Przeprowadzone eksperymenty w skali rzeczywistej wykazały, że nawożenie oceanu powoduje skutek w postaci zakwitu fitoplanktonu. Symulacje komputerowe pozwalają ocenić koszt związania 1 T CO₂ na poziomie US$5.

Laguny alg

Instalacje energetyczne powinny przetwarzać CO₂ ze spalin na użyteczne produkty uboczne. W oparciu o zmodyfikowane genetycznie algi projektuje się pochłanianie CO₂ w lagunach o powierzchni dziesiątków kilometrów kwadratowych. Duża powierzchnia wynika z konieczności zapewnienia odpowiednio dużego strumienia energii promieniowania słonecznego. Algi muszą być dostosowane do pochłaniania CO₂ ze spalin o wysokiej temperaturze. Nadmiar biomasy może być zużytkowany jako żywność, pasza lub nawóz.

Topienie dwutlenku

Dzięki zainteresowaniu energetyków techniki topienia CO₂ na dnie i pod dnem oceanu uzyskały priorytet w projektach ograniczania "efektu cieplarnianego". Siłą napędową są opłaty za emisje z instalacji energetycznych. Operatorzy większych instalacji planują odzyskiwanie CO₂ z gazów spalinowych, sprężanie aż do skroplenia i przesyłanie rurociągami na dno oceanu. Ponieważ ciężar właściwy skroplonego CO₂ jest większy od ciężaru właściwego wody na dnie mogą tworzyć się rozległe jeziora, które będą ulegać zestaleniu w postaci klatratów. System ten jest już wykorzystywany technicznie do likwidacji CO₂ pozyskiwanego z instalacji do oczyszczania gazu ziemnego na Morzu Norweskim. Podobne zasady można stosować do zatłaczania gazowego CO₂ w głębokich odwiertach. Na morskich polach naftowych i gazowych zatłaczanie CO₂ jest elementem wspomagania wydobycia ropy i poprawy efektywności eksploatacyjnej odwiertów. Można oczekiwać, że CO₂ wtłoczony do roponośnych formacji geologicznych zostanie z czasem wbudowany jako składnik mineralny.

Suchy lód

Zestalony CO₂ można składować na powierzchni ziemi w formie "kul śnieżnych" o średnicy 400 m. Sublimacja gazu z takiej kuli jest na tyle powolnym procesem, że uwolnienie się całości gazu nastąpi po setkach lat. Proponowane miejsce spoczynku takich depozytów to lądolód na Antarktydzie. Również na dno oceanu można zrzucać zasobniki z suchym lodem, które zagłębione w pokładach osadów mogą tam z czasem przekształcić się do klatratów jako minerału o dużej trwałości pod wysokim ciśnieniem.

Uprawianie pustyń

Nawadnianie obszarów pustynnych umożliwi rozwój tych gatunków roślin, które przystosowały się do dużego zasolenia gruntu. Inżynieria genetyczna udostępnia już wiele tego rodzaju roślin uprawnych. Oprócz wytworzenia użytecznej biomasy pustynie zaczną emitować duże ilości pary wodnej, która sformuje chmury odbijające promieniowanie słoneczne. Warunki klimatyczne na pustyni ustabilizują się na nowym poziomie równowagi, który będzie cechował się zdolnością do absorpcji CO₂. Ocenia się, że koszt usunięcia 1 T CO₂ z atmosfery nie przekroczy US$200.

Wymienione i liczne nowe pomysły na zrównoważenie atmosferycznego bilansu CO₂ wydają się gwarancją utrzymania kontroli nad "efektem cieplarnianym". Niestety żaden z tych pomysłów nie zyskał sobie sympatii ekologów. Dwutlenek węgla ulokowany w środowisku w dużej koncentracji jest bowiem trucizną. Nawet podany w małych dawkach oddziałuje na wszystkie procesy życiowe w ekosystemie. Również abiotyczne składniki środowiska wodnego nie są bezpieczne. Formacje skalne mogą ulegać destabilizacji w kontakcie z wodą zakwaszoną po absorpcji dużej dawki CO₂. Dbałość o zrównoważenie stanu środowiska oceanicznego jest priorytetem dla ekologów przywołanych do sporządzenia oceny oddziaływania na środowisko każdej propozycji technologicznej.

Już 20 lat prowadzone są debaty o dopuszczalności ingerencji w środowisko, która miałaby przywrócić stan atmosfery sprzed ery uprzemysłowienia. Zwolennicy radykalnych działań przypominają, że obecnie obserwowany stan środowiska w żadem sposób nie może być chroniony jako stan naturalny. W czasie ubiegłych 200 lat ludzkość doprowadziła prawie każdy element biosfery ziemskiej do katastrofalnej dewastacji. Ponadto blokowanie prac nad przywróceniem jakiegoś elementu biosfery do zrównoważenia jest postawą mało racjonalną. Krytycy "radosnej twórczości" technologów przypominają z drugiej strony, że to właśnie beztroska, ignorancja i oportunizm technokratów przywiodły nas w to ponure miejsce historii biosfery ziemskiej.

Inżynieria środowiska pilnie czeka na autorytatywny głos ekologów w sprawie która z propozycji naprawy sytuacji klimatycznej powinna być rozwijana i wdrożona jako przyjazna dla środowiska. Niestety w odpowiedzi otrzymują lawinę supozycji, insynuacji i drwin. Kiedy sami próbują dojść prawdy o oddziaływaniu na środowisko swoich propozycji okazuje się, że baza informacyjna praktycznie nie istnieje. Ekologia od lat próbuje zintegrować dokonania wielu dziedzin nauk przyrodniczych opisujących interakcję środowisk mineralnych i biosfery. Próby te przyjmują postać coraz bardziej złożonych analiz modelowych, których wynikiem ma być jakiś schemat włączenia przemyślanych działań inżynierskich do kreacji nowego stanu równowagi. Tymczasem jednak nie dopracowano się takiego modelu, który wytrzymałby konfrontację swoich projekcji z faktycznymi zdarzeniami z przeszłości. Widać wyraźnie, że droga do obiektywnej oceny propozycji inżynierskich jest jeszcze daleka i wymaga radykalnego wzmocnienia pozycji ekologii w stosunku do nauk podstawowych.

Ekotoksykologia o klimacie

Program ograniczania "efektu cieplarnianego" wchodzi już w fazę realizacji. Jednogłośnie popierana przez ekologów akcja na rzecz utrzymania komfortu bytowania cywilizacji ludzkiej otrzymała wsparcie wszystkich mocarstw światowych. Za wyjątkiem Stanów Zjednoczonych, które przypuszczalnie wiedzą coś, co nikomu by się nie spodobało. Niektórzy Europejczycy również zachowują niewielką i mało słyszalną skłonność do krytykowania "Polityki z Kioto". Zarządcy wszystkich większych instalacji emitujących dwutlenek węgla w Europie zaczynają liczyć koszty ograniczania emisji. Zatroskane środowiska racjonalnych ekologów w Komisji Europejskiej zaplanowały już system procedur wsparcia ekonomicznego dla przedsiębiorców poszkodowanych przez program. Handel emisjami ma wspomagać zakłady zagrożone zamknięciem z powodu niewystarczających limitów emisji dwutlenku węgla. Tymczasem "myślący inaczej" patrzą bez entuzjazmu na to węglowe zamieszanie. Ich pamięć sięga bowiem do czasów, gdy wiedza o elementarnych faktach z historii Ziemi nie była jeszcze objawem niepoprawności politycznej, demencji starczej lub infantylizmu.

Krytycy "Polityki z Kioto" dowiedzieli się kiedyś w szkołach, że:

1. cała ilość tlenu w atmosferze pochodzi z biologicznych źródeł,

2. złoża węgla, ropy i gazu to spadek po bytowaniu przed milionami lat niepoliczalnych miliardów ton organizmów żywych,

3. cały węgiel nieorganiczny zawarty w skałach osadowych jest spadkiem po mikroorganizmach morskich, które związały nadwyżkę atmosferycznego dwutlenku węgla w skale,

4. niemal cały węgiel organiczny na Ziemi zawarty jest w biomasie bytującej w oceanie lub spoczywającej na jego dnie.

5. aktywność wulkaniczna jest największym emitorem gazów cieplarnianych, przy którym największe wysiłki ludzkości są mało znaczące.

Z tych szkolnych wiadomości można łatwo wywodzić, że na niekorzystny bilans węgla w biosferze ziemskiej wpływa zarówno emisja z paliw kopalnych, jak obniżenie tempa pobierania tego pierwiastka przez osłabiony ekosystem światowego oceanu. Wynika stąd dość oczywisty wniosek, że znacznie skuteczniej można zmniejszyć zawartość gazów cieplarnianych w atmosferze przez wspomaganie ich asymilacji przez ekosystem oceanu. Wiedza o narastającej emisji gazów cieplarnianych mogłaby zostać spożytkowana w postaci zalecenia, by chronić zdolność transformacji nadwyżki dwutlenku węgla do postaci węglanu wapnia za pośrednictwem biomasy oceanów. Tymczasem wiadomo, że w dwudziestym wieku ludzkość zdołała zapaskudzić ekosystem morski niepoliczalnymi milionami ton syntetycznych trucizn i odpadów radioaktywnych. Każda z tych trucizn potrafi zniszczyć życie biologiczne w tempie zupełnie nieznanym. Z pewnością zaś można ocenić obecność antropogenicznych trucizn w oceanie jako ograniczenie asymilacji gazów cieplarnianych.

Minimalne zachwianie równowagi w tak ogromnym ekosystemie przypuszczalnie wystarczy by wywołać efekt, zwany teraz ociepleniem klimatu. W przyszłości natomiast będzie ten efekt zwany zapewne katastrofalnym zlodowaceniem, którego termin zamknięcia "myślący inaczej" szacują na okres stu najbliższych lat. Lądolód powstały po zatrzymaniu prądów strumieniowych w oceanie zetrze na proch wszystko wzniesione od czasów budowy piramid. Lawina przerażających zdarzeń klimatycznych już teraz powinna skłaniać do poważnego zajęcia się strategią wspomagania asymilacji gazów cieplarnianych w oceanie. Tymczasem ten aspekt sprawy jest obecny głównie w środowisku ekspertów od "topienia dwutlenku". Pragną oni wtłoczyć skroplony dwutlenek węgla w denne warstwy wód oceanu z nadzieją, że tam pozostanie. Na szczęście dla mieszkańców równin dna oceanu i dla ekonomiki energetyki ludzkiej szalone pomysły "topicieli" są zbyt kosztowne. Niemniej niedorzeczne wizje mają fachowcy od zakopywania odpadów. Spostrzegli, że zasypanie ziemią odpadów organicznych może spowodować ich przekształcenie w pozornie mineralną masę o składzie zbliżonym do węgla brunatnego. Krytycy pomysłu "zakopywaczy" podnoszą jednak, że proces mineralizacji w pierwszym okresie zdąży uwolnić ogromne ilości trucizn i gazów znacznie silniej od dwutlenku węgla zanieczyszczających wody i powietrze.

Skuteczne działanie na rzecz poprawy bilansu dwutlenku węgla na Ziemi będzie tym trudniejsze, im mniej wiemy o przyczynach jego zachwiania. Ekotoksykologia środowiska morskiego jest wiedzą niewątpliwie najbardziej tajemną. Odkrycia na tym polu są na wyciągnięcie ręki - prawie nic jeszcze nie powiedziano "na pewno". Dobrze, że metodyka postępowania badawczego w ocenach oddziaływania na środowisko została już wszechstronnie uzgodniona. Bilans otwarcia dla przeciwdziałania degradacji środowiska jest już narzędziem rutynowym. Żeby ocenić przyczyny degradacji ekosystemu warto zacząć od sporządzenia spisu grzechów ludzkości przeciw życiu w oceanie. Najlepiej opisane są: przełowienie, eutrofizacja i zaśmiecenie. W latach osiemdziesiątych podjęto nawet inwentaryzację zrzutów trwałych zanieczyszczeń organicznych z przemysłu i rolnictwa. Mało natomiast wiadomo o skali skażenia truciznami pochodzenia militarnego oraz o zanieczyszczeniach promieniotwórczych.

Toksykolodzy od niedawna wiedzą, że materiały promieniotwórcze i niektóre trwałe zanieczyszczenia organiczne powodują rakowacenie wszystkich form życia. Mutacje genetyczne powstają po zetknięciu się organizmu żywego z najmniejszą ilością trucizn wytworzonych w programach wojskowych. Nie wiadomo jednak jaki jest globalny niszczycielski potencjał tych trucizn i jak wielkie jest ich aktualne oddziaływanie na życie w oceanie. Czasem oglądamy tragiczny widok delfinów i wielorybów umierających na plażach. Dotąd nie zidentyfikowano przyczyny szalonych zachowań najinteligentniejszych zwierząt na ziemi. Tym mniej wiadomo o powodach zakwitów toksycznych glonów. Wiadomo jedynie, że wszystkie dziwne zachowania morskich stworzeń przytrafiają się w miejscach, gdzie kiedyś ludzie porzucili niepotrzebne zapasy trucizn. Dziwne zjawiska przyrodnicze przytrafiają się coraz częściej, w miarę jak trucizny uwalniają się ze swoich ukryć i wchodzą na coraz wyższe piętra łańcucha pokarmowego.

Niektórzy z nas przeczuwają już, że są szczelnie odgrodzeni od wiedzy o zniszczeniach spowodowanych przez przemysł zbrojeniowy i działalność państwowych służb mundurowych. Zmowa milczenia przełamywana jest czasem przez nawiedzonych ekologów lub renegatów z ekologicznego nadzoru państwowego. Coraz szerszym strumieniem zaczynają przeciekać do wiedzy powszechnej niektóre informacje o koszmarnych zdarzeniach z przeszłości. W miarę jak odpowiedzialni urzędnicy przenoszą się do wymiaru historycznego, ich decyzje są wydobywane z czeluści archiwów. Publiczność przeciera oczy ze zdumienia, co też wynajęci przez nią ludzie wyczyniali z dziedzictwem narodowym. Jak nisko cenili wiedzę leżącą w zasięgu ręki. Jak łatwo można było okryć tajemnicą państwową świadectwa ignorancji, bezmyślności i oportunizmu.

Nasze opracowanie nie jest ukierunkowane na ujawnianie wstydliwych tajemnic ani na wskazywanie winnych zbrodni przeciwko środowisku. Autorzy dokumentacji źródłowej podzielają opinię, że nie ma takiej kary, która by mogła zrównoważyć straty spowodowane bezmyślnością ludzką. Ocena działań człowieka przeciw życiu w morzach i oceanach ma przyczynić się tylko do identyfikacji źródeł niebezpiecznych zjawisk. Prawidłowe odczytanie powodów zmian ekosystemu może dać nam szansę zatrzymania ciągu katastrof, które zapewne czekają ludzkość w najbliższej przyszłości. Przywrócenie równowagi ekosystemu (o ile jeszcze to jest w zasięgu działań ludzkości) zacząć trzeba od wskazania skutecznych strategii postępowania. Zwalczanie "efektu cieplarnianego" metodą ograniczania antropogenicznej emisji dwutlenku węgla zapewne do skutecznych strategii nie należy.

W kolejnych rozdziałach prezentujemy dostępną już wiedzę o czynnikach toksycznych, których wpływ na środowisko wodne jest dowiedziony. Kolejno zinwentaryzujemy najgroźniejsze dla życia w oceanach zanieczyszczenia antropogeniczne:

1. odpady promieniotwórcze

2. trucizny bojowe

3. trwałe zanieczyszczenia organiczne

Prezentacja zagrożeń i ocena ryzyka ekologicznego wynikającego z obecności antropogenicznych trucizn w środowisku morskim pozwoli odnieść się do aktualnych tendencji w europejskiej i światowej polityce ochrony wód. Wiadomo powszechnie, że polityka ta w najmniejszym stopniu nie uwzględnia problemu spuścizny po dwudziestowiecznych programach wojennych. Przecieki z archiwów wojskowych rozproszone w dostępnej publicznie literaturze nie mają siły przebicia. Brakuje woli politycznej, by podjąć publiczną debatę o wpływie trujących zanieczyszczeń na życie w oceanie. Z kolei brak dostępu do wiarygodnych ocen sytuacji wyłącza możliwość zadziałania demokratycznych schematów podejmowania decyzji. Skrywanie dokonań państwowych trucicieli utrwali schemat ograniczania emisji, gdyż ten nie wymaga żadnego wysiłku intelektualnego przy jego ocenie. Kiedy publiczność dowiaduje się, że nadmiar dwutlenku węgla zagraża jej interesom, to oczywista jest reakcja w postaci ograniczania emisji. Natomiast podjęcie działań naprawdę skutecznych będzie wymagało nie tylko ujawnienia faktycznego stanu interesów publicznych, przyczyn pojawienia się zagrożeń, ale też ustalenia jasnej strategii przeciwdziałania nieszczęściu.

Strategia ograniczania emisji gazów cieplarnianych wymaga przystąpienia do największej od 50 lat transformacji systemów energetycznych, technologii przemysłowych i logistyki. Redukcja energochłonności gospodarki nastąpi po kolejnej rewolucji technologicznej. Wszystkie innowacje są już na etapie komercjalizacji. Jednak początek wdrożenia nowych technologii będzie trudny. Inwestorzy muszą zmienić schematy podejmowania decyzji, co jest niezbędne by skierować fundusze na ogromną liczbę projektów wysokiego ryzyka. Inspirację tych działań czerpać będą z politycznych priorytetów definiowanych w przepisach prawnych. Porozumienia międzynarodowe przekuwane są na prawo państwowe, a władze oddziaływać będą na podmioty gospodarcze w celu wyegzekwowania przepisów prawnych. Na drodze od pierwszych hipotez naukowych do praktyki przemysłowej upływają więc lata uzgodnień i negocjacji politycznych. Program ograniczenia emisji gazów cieplarnianych rodził się prawie 30 lat. Ocena jego skuteczności zajmie przypuszczalnie kolejne dziesięciolecia. Jeśli program wspomagania asymilacji gazów cieplarnianych w oceanie będzie rodził się w podobnym tempie, zapewne okaże się bezskuteczny. Dlatego już teraz warto zadbać o popularyzację kluczowych hipotez i przesłanek tego programu.

Propozycje akcji inwestycyjnej wynikające z alternatywnej oceny powodów globalnego ocieplenia idą znacznie dalej niż te zmierzające do przebudowy gospodarki dla ograniczenia emisji dwutlenku węgla. Zamknięcie obiegu materiałów promieniotwórczych jest problemem technicznym, którego rozwiązanie jeszcze nie pojawiło się w najśmielszych koncepcjach projektantów. Wydobycie odpadów z dna oceanu, z wód śródlądowych, spod ziemi (lub ich rzeczywista neutralizacja na miejscu spoczynku) to pomysły niemniej futurystyczne. Wytwórcy problemowych materiałów nigdy nie byli konfrontowani z procedurą analizy cyklu życia swoich produktów. Zadania im stawiane kończyły się na planowym użyciu trucizn, a pozbywanie się zbędnych zapasów, likwidacja produktów ubocznych i odpadów wykonywane były w ramach twórczej improwizacji. Teraz proponujemy podjęcie działań wielokrotnie kosztowniejszych niż wcześniejsza produkcja, użytkowanie i wszystkie operacje zakończone umieszczeniem trucizn w środowisku wodnym.

Przywrócenie warunków egzystencji organizmów morskich będzie zadaniem na pokolenia. Koszt programu zapewne przekroczy wszystkie oszacowania, więc nie planujemy zakończenia naszej pracy w formie klasycznej strategii z budżetowaniem i harmonogramem. Planujemy jedynie naszkicować problem w oparciu o dostępne dokumentacje źródłowe. Przedstawimy przegląd aktualnych propozycji technologicznych, których dopracowano się od czasu dostrzeżenia oddziaływania na środowisko odpadów trucizn i materiałów promieniotwórczych. Niektóre z tych projektów już są na etapie komercjalizacji, więc dla potrzeb przyszłego planowania sporządzimy też przegląd szacunkowych kosztów wdrożenia. W tym miejscu warto wspomnieć porównanie kosztów likwidacji lub porzucenia w ziemi odpadów zawierających rakotwórczy rozpuszczalnik. Likwidacja tych odpadów bezpośrednio po wytworzeniu byłaby 100 tysięcy razy tańsza niż operacja wydobycia ich spod ziemi i spopielenia (razem z kilkakrotnie większą masą chemikaliów służących do oczyszczenia wód podziemnych). Mając to porównanie na uwadze nie można przewidywać jak wielkie będą nakłady na operacje wydobycia trucizn z głębin morskich i oczyszczenia dna ze skażeń. Już znane są szacunki kosztów likwidacji niektórych instalacji nuklearnych. Koszt ten jest powodem największych sporów wśród energetyków, a aktualny wynik dyskusji doprowadził już do ograniczenia planów rozwoju branży.

W opinii twórców opracowania rezygnacja z rozwoju technologii nie jest rozwiązaniem żadnego problemu. Zazwyczaj technologia uznana za mało ekspansywną pozostawiana jest bez środków na bezpieczną likwidację szkód ekologicznych. Tak zdarzyło się już z technologią zgazowania węgla, górnictwem węgla kamiennego i siarki. Upadek przedsiębiorstw wytwarzających zabronione rodzaje trucizn organicznych również odbywa się bez prawidłowych procedur bezpieczeństwa ekologicznego. Wycofywanie się gospodarki z niebezpiecznych technologii nuklearnych powinno być poprzedzone procesem innowacyjnym, którego osiągnięcia pozwolą zadbać o środowisko. Nie można wyobrazić sobie zawrócenia z drogi rozwoju technologii nuklearnych. Analitycy rynku energetycznego potrafią już wskazać dziesiątki rozwiązań, których wdrożenie obniży presję energetyki na środowisko. Tym silniej należy wspierać rozwój badań atomowych, im bardziej intensywne będą zabiegi nad ukryciem szkód ekologicznych powodowanych przez aktualnie funkcjonujące rozwiązania technologiczne.

W chwili obecnej energia jądrowa jest już stawiana w roli przyjaznej ekologicznie alternatywy wobec energetyki opartej o spalanie paliw kopalnych. Gigantyczna różnica kosztów wytwarzania energii jeszcze działa na niekorzyść elektrowni jądrowych. Jednak pojawiły się już ekspertyzy, których autorzy potrafią zniwelować te różnice. Z jednej strony naliczają astronomiczne opłaty ekologiczne za emisję dwutlenku węgla z elektrowni chemicznych. Z drugiej strony pomijają nie tylko koszty likwidacji kopalni uranu, zakładów wzbogacania, reaktorów i odpadów poenergetycznych, ale też nie podejmują kwestii braku zabezpieczeń ekologicznych dla procedur ograniczania emisji i utylizacji odpadów radioaktywnych. Tymczasem obecnie jedyną drogą przed odpadami jest składowanie bezterminowe, ścieki są tylko zagęszczane przed składowaniem, a emisje gazowe są zrzucane bezpośrednio do atmosfery. Zatrzymanie rozwoju technologii na tym etapie i zwielokrotnienie liczby instalacji, działających według schematów sprawdzonych przez XIX-wieczne koksownie, z pewnością nie podniesie bezpieczeństwa przyszłych pokoleń.

Blokowanie rozwoju technologii niebezpiecznych dla środowiska jest wspólnym dziełem ekonomistów i ekologów. Planowanie przebudowy przemysłu w kierunku minimalizacji negatywnych oddziaływań na środowisko jest związane z wydatkowaniem znacznych sum na badania i wdrożenia. Nakłady te zmniejszają konkurencyjność na rynku opanowanym przez wytwórców działających zgodnie z zasadą maksymalizacji zysku za wszelką cenę. Zostaną wpisane do planów rozwoju, jeśli instytucje demokratyczne ustanowią przepisy wymagające ekomodernizacji technologii. Jednak ekolodzy, zarządzający tymi instytucjami, nie chcą słyszeć o potrzebie rozwoju technologii uznawanych przez nich za nieekologiczne. W efekcie obserwujemy już zanik zainteresowania studiami na kierunkach inżynierskich, a niebawem zaczną znikać instytuty badawcze.

W miejsce rzetelnej wiedzy wchodzą legendy tworzone przez zachowawcze lobby przemysłowe. Do takich legend wpisano już mit o "czystej energetyce atomowej". Popularyzacja tej legendy ma wyprzeć ze świadomości społecznej czarny wizerunek "grzyba atomowego" nad Hiroszimą. Piramida kłamstw wokół katastrofy w Czernobylu zwieńczona została raportem WHO o skutkach zdrowotnych opadu radioaktywnego w Europie. Nikt tego raportu nie czytał ani nie analizował dokumentacji źródłowej. Wszyscy natomiast wiedzą, że najpoważniejsze gremia, odpowiedzialne za przyszłość cywilizacji, nie dostrzegają nic groźnego w pożarach reaktorów jądrowych. Zapewne ułatwi to budowę takich reaktorów w krajach rozwijających się. Ma to odsunąć zagrożenie ekonomiki wynikające ze wzrostu cen paliw kopalnych, takich jak ropa i gaz. Połowa ludności świata, zamieszkująca Chiny, Indie i Amerykę Południową, ma zaspokoić swoje rosnące potrzeby energetyczne przy udziale dobrze sprawdzonych technologii nuklearnych.

Manipulacje opinią publiczną mogą skutecznie kreować tendencje rozwoju gospodarczego, idące obok realiów i mijające się z celem deklarowanym przez manipulatorów. Żeby przeciwstawić się machinacjom pseudonaukowców i hochsztaplerów politycznych trzeba przywrócić dostęp do informacji o elementarnych zasadach funkcjonowania współcześnie stosowanych technologii nuklearnych. W naszym opracowaniu przypomnimy dawno ustalone poglądy na udział energetyki jądrowej w zanieczyszczeniu środowiska. Zwrócimy uwagę na ścisły związek presji środowiskowej przemysłu chemicznego i rolnictwa uprzemysłowionego z pojawieniem się skutków "efektu cieplarnianego". Zaproponujemy też nowe podejście do globalnej oceny systemów energetycznych. Analiza cyklu życia produktów chemicznych i energetycznych powinna uwzględniać ich udział w degradacji środowiska wodnego, obliczany na każdym etapie aktywności gospodarczej. Waga jaką przykładamy do analitycznych wskaźników oceniających ten udział powinna odzwierciedlać nasze przywiązanie do stabilności warunków klimatycznych. Utrata stabilności klimatycznych warunków bytowania cywilizacji musi być uznana za najbardziej groźne ze wszystkich zagrożeń czekających nas w bliższej i dalszej przyszłości.

Kosmologia o klimacie

Klimat planetarny jest pojęciem odnoszącym się do planet wystarczająco zimnych i dużych, by utrzymać atmosferę i wodę na swojej powierzchni. Materia planety musi też zawierać stosunkowo niewielki udział pierwiastków radioaktywnych. Nadmierna radioaktywność planetarna spowoduje utrzymanie wysokiej temperatury powierzchni planety i nie pozwoli na:

- ukształtowanie się litosfery na powierzchni planety, oraz

- utrzymanie wodoru i tlenu napływających z kosmosu, oraz

- powstanie życia, które ostatecznie stabilizuje równowagę oceanu i atmosfery, absorpcję promieniowania słonecznego i kosmicznego.

Niezwykłą szansą dla stabilizacji ziemskiego klimatu jest też obecność Księżyca w naszym sąsiedztwie. Układ dwu planet, z których jedna jest znacznie mniejsza od drugiej, powoduje spowolnienie ruchu obrotowego każdej z nich. Zarówno długi okres obrotu wokół osi, jak stabilizacja osi obrotu mają istotny wpływ na klimat. Niewielkie rozmiary Księżyca powodują siły pływowe na tyle małe, że ich oddziaływaniu poddają się wody mórz i atmosfera, ale nie wzmagają wulkanizmu.

Pomimo spełnienia przez naszą planetę podstawowych kosmicznych uwarunkowań, klimat zmienia się w sposób często zagrażający życiu na Ziemi. Cykle zimne i ciepłe naprzemiennie następowały po sobie w okresach sięgających setek milionów lat. Zdarzały się też zmiany w czasie kilkunastu lat. Nieregularny rytm zmian zachodzących na Słońcu i w jego sąsiedztwie ma tu wpływ dominujący. Obecnie znajdujemy się blisko połowy okresu od powstania Słońca (5 miliardów lat temu) do czasu kiedy (za 7 miliardów lat) zacznie kurczyć się do rozmiarów białego karła, zabijając swym żarem wszystko co żyje na Ziemi. U początku ewolucji Słońca jego promieniowanie było o 30% mniejsze niż obecnie. Prawdopodobnie wpływało to na prekambryjskie okresy zimna. Jedno z takich globalnych zlodowaceń miało zdarzyć się 2,4 miliardy lat temu. Klimat prekambru sprzed 700 milionów lat był tak zimny, że ślady działalności lodowców znalazły się w Australii. Utrwalony w nich sygnał magnetyczny wskazuje, że w owym czasie skały te znajdowały się na równiku. Oznacza to, że cała ówczesna Ziemia była skuta lodem. Tak wielkie zlodowacenia musiały prowadzić do drastycznego zaniku produktywności biologicznej.

W czasie fanerozoiku (ostatnie 545 milionów lat) Ziemia wchodziła kolejno w osiem wielkich cykli klimatycznych, trwających od około 50 do 90 milionów lat każdy. Cztery z nich były o około 4°C zimniejsze od czterech cykli ciepłych. Te długie cykle spowodowane były prawdopodobnie wędrówką naszego układu słonecznego poprzez ramiona Drogi Mlecznej. W pewnych ramionach trafiają się obszary silnego tworzenia gwiazd, co łączy się z częstymi wybuchami gwiazd nowych i supernowych. W takich rejonach galaktyczne promieniowanie kosmiczne jest nawet do 100 razy wyższe niż to, które dociera obecnie do heliosfery. Przy podwyższonym promieniowaniu kosmicznym w troposferze Ziemi powstaje więcej chmur, odbijających promienie słoneczne i klimat staje się zimniejszy. Gdy Słońce wędrowało tam, gdzie promieniowanie kosmiczne było słabsze, na Ziemi klimat się ocieplał. Na cykle klimatyczne liczące dziesiątki milionów lat nakładają się cykle krótsze, wzmacniając lub osłabiając zmiany długoterminowe. W ciągu ubiegłego miliona lat nastąpiło osiem do dziesięciu epok lodowcowych, trwających po około 100 000 lat i przedzielanych krótszymi okresami ocieplenia (po około 10 000 lat). Różnica średniej temperatury powietrza przy powierzchni ziemi pomiędzy epoką lodowcową i międzylodowcową wynosiła 3 - 7°C.

Całe ciepło docierające do powierzchni Ziemi pochodzi od Słońca. Skorupa ziemska jest grubą, skutecznie izolującą warstwą. Dlatego też ani roztopione jądro, ani znacznie płyciej położona, również częściowo roztopiona warstwa astenosfery (górnego płaszcza Ziemi), nie mają swego udziału w ogólnym bilansie temperatury na powierzchni. Klimat Ziemi napędzany jest zatem ciepłem pochodzącym spoza naszej planety. Jednakże mechanizm funkcjonowania klimatu zależy już od lokalnych, ziemskich uwarunkowań. W szczególności obecność na Ziemi "warstwy życia" (biosfery) wywierała w dziejach rosnący wpływ na klimat. Aby zrozumieć ten złożony proces, musimy się teraz cofnąć w czasie o parę miliardów lat, a także rozejrzeć nieco w najbliższym sąsiedztwie naszej planety. W cechach Ziemi musi bowiem być coś wyjątkowego, jeśli tylko na niej powstać mogło i utrzymać się przez tak długi czas życie.

Gdyby tylko Słońce wpływało na temperatury panujące na powierzchni Ziemi, wówczas planety położone w takiej samej od niego odległości powinny mieć jednakowe temperatury. Tak jednak nie jest. Ziemia i Księżyc krążą wokół Słońca po bardzo podobnych orbitach i otrzymują na jednostkę powierzchni identyczną ilość ciepła, a przecież temperatury panujące na ich powierzchniach są diametralnie różne. Otóż, średnia temperatura panująca na Księżycu wynosi -18°C, na Ziemi zaś +15°C. Różnica 33°C jest miarą naszego, ziemskiego, naturalnego efektu szklarni. Energia słoneczna dociera do Ziemi w postaci promieniowania w zakresie spektrum widzialnego. Niewielka część, około 7%, emitowana jest w postaci fal nadfioletowych, pewna zaś drobna część w zakresie dłuższych fal podczerwonych i bardzo długich fal radiowych.

Niewidzialne promieniowanie (poza radiowym) w większości nie dociera do powierzchni Ziemi. Fale nadfioletowe absorbowane są w stratosferze, głównie przez warstwę ozonową. Natomiast promieniowanie podczerwone pochłaniane jest głównie przez parę wodną. Tak więc to światło widzialne ogrzewa powierzchnię Ziemi, podobnie jak ogrzewa też powierzchnię Księżyca i innych planet. Dodatkowo przechwytywane jest też przez żywą powierzchnię Ziemi - rośliny, które przystosowały się do wykorzystywania zawartej w nim energii do produkcji związków organicznych budujących ich ciała. Na Księżycu promieniowanie cieplne z oświetlonej powierzchni uchodzi w przestrzeń. Na Ziemi jest ono absorbowane w atmosferze przez parę wodną i dwutlenek węgla. Gazy te kiedy są ogrzane, same wypromieniowują fale podczerwone we wszystkich kierunkach. Zawracają energię ku powierzchni, gdyż z górnych warstw atmosfery emisja termiczna jest w równowadze z promieniowaniem słonecznym. W ten sposób ciepło nie ucieka i Ziemia utrzymuje temperaturę - mamy efekt szklarni.

Sprawność ziemskiej "szklarni" zależy od koncentracji gazów "szklarniowych" w atmosferze. Im więcej dwutlenku węgla, pary wodnej, metanu i innych gazów, tym bardziej nagrzewać się będzie powierzchnia Ziemi. Obecnie ilość dwutlenku węgla w powietrzu jest bardzo niewielka, wynosi około 0,03%. W przeszłości geologicznej było jednak inaczej. Pierwotna atmosfera Ziemi (podobnie jak Wenus czy Marsa) była w ogromnej większości zbudowana z tego gazu, tak więc efekt szklarni musiał być wtedy znacznie potężniejszy. Historia tych trzech planet potoczyła się jednak odmiennie.

Dwutlenek węgla pozostał w atmosferze Wenus, podnosząc z czasem jej temperaturę do ponad 500°C. Jego stężenie jest tak wielkie, że dziś ciśnienie na powierzchni planety niemal stukrotnie przewyższa ciśnienie na Ziemi, a temperatura wystarcza do roztopienia wielu metali. Inaczej jest na Marsie. I ta planeta z początku musiała mieć znacznie gęstszą atmosferę zbudowaną z dwutlenku węgla, a i jej temperatura, choć znacznie niższa, wystarczała, by utrzymać wodę w stanie płynnym. Jest prawdopodobne, że rozpuszczający się w wodzie dwutlenek węgla wiązał się z jonami wapnia i wytrącał w postaci wapieni, które gromadziły się w skorupie. W ten sposób atmosfera marsjańska przerzedzała się i temperatura spadała. Proces ten zachodził lawinowo, aż osiągnięty został próg, poniżej którego dwutlenek węgla zaczął zamarzać, tworząc widoczne do dziś z Ziemi białe czapy lodowe na biegunach. Mars jest dziś wymarłą lodową pustynią i nic nie może tego stanu odwrócić, bo raz uwięziony dwutlenek węgla (w wapieniach lub w "suchym lodzie") nie może już do atmosfery powrócić. Gdyby Mars był większą planetą, jak Ziemia lub Wenus, wówczas jego ciepło wewnętrzne wystarczyłoby do zainicjowania ruchu płyt litosfery i pogrążające się coraz głębiej osady wapienne topiłyby się, uwalniając dwutlenek węgla w procesach wulkanicznych. W ten sposób naturalny efekt szklarni mógłby się utrzymać podobnie jak na Ziemi. Mars jednak jest małą planetą.

Na Ziemi wcześnie powstały warunki do istnienia wody w stanie płynnym, a więc i do wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery oraz odkładania go w formie wapieni. Ze względu jednak na wielkość naszej planety wcześnie zapoczątkowany też został proces ruchu płyt litosfery i związany z nim wulkanizm. Dzięki temu uwięziona w wapieniach część dwutlenku węgla stale wracała do atmosfery, podtrzymując funkcjonowanie szklarni, choć na odpowiednio niskim poziomie. Nie można też zapomnieć o udziale biosfery w procesie usuwania amoniaku z atmosfery. Wiążąc amoniak organizmy żywe pozwalają utrzymać równowagę kwasową wód daleko od punktu całkowitego wyczerpania dwutlenku węgla z atmosfery i wypadania z obiegu w postaci węglanu wapnia.

Mamy w istocie tylko dwa stabilne stany klimatyczne - gorącego piekła Wenus i mroźnej pustyni Marsa - bo oba są wynikiem samo wzmacniających się procesów, zatrzymujących się po osiągnięciu równowagi w wyniku wyczerpania jednego z uczestników globalnej stabilizacji. Tylko na Ziemi żaden z tych stanów nie został osiągnięty i nasza planeta wciąż, po prawie 4 miliardach lat, cieszyć się może łagodnym klimatem sprzyjającym istnieniu życia. Po części dlatego, że jej cechy astronomiczne są wyjątkowo korzystne. Odpowiednia odległość od Słońca i szybkość obrotu wokół osi zapewniają otrzymywanie odpowiednich ilości energii. Z kolei odpowiednia wielkość planety zapewnia funkcjonowanie mechanizmu geotektonicznego, dzięki któremu dwutlenek węgla może krążyć między powietrzem, wodą i litosferą. To właśnie los wygrany na kosmicznej loterii - los, który pozwala zwolennikom zasady antropicznej mówić o uprzywilejowaniu Ziemi, jakby celowym przygotowaniu jej do potrzeb życia. Ale sam łut szczęścia to za mało. Słońce się nagrzewa, a mimo to na Ziemi nadal panują korzystne warunki. Zawdzięczamy do dodatkowemu czynnikowi, który usuwa z powietrza nadmiar dwutlenku węgla. Czynnikiem tym jest życie.

Po ustaniu intensywnych procesów wulkanicznych w początkach historii biosfery beztlenowa atmosfera, bogata w dwutlenek węgla, dostatek biogenów w oceanie, zasilanym przez źródła hydrotermalne, powodowały ogromne zakwity sinic (cyjanobakterii) i masową produkcję tlenu. Amoniak został wypłukany z atmosfery, tworząc aminokwasy - podstawowy składnik organizmów żywych. Składniki biogenne zniknęły z powietrza, które odtąd zawiera azot i tlen jako kwasowo obojętne źródło procesów życiowych w oceanie. Od tamtych czasów absorpcja dwutlenku węgla w oceanie zachodzi za pośrednictwem organizmów żywych, gdyż nadprodukcja węglanów jest blokowana przez zakwaszenie wód. Obecność tlenu w atmosferze nie tylko umożliwia procesy oddychania, niezbędne dla budowy wyższych form życia. W górnych warstwach atmosfery tlen przejmuje energię promieniowania kosmicznego i tworzy tarczę ozonową. To z kolei, już 2,4 miliarda lat temu, wpłynęło na rozwinięcie się mechanizmów obronnych, chroniących organizmy żywe przed niszczącym działaniem rodników tlenowych. Mechanizmy te chronią przed promieniowaniem jonizującym również nas. Bez nich ani nie mogłoby rozwinąć się życie eksponowane na ogromny strumień uszkodzeń DNA powodowanych przez promieniowanie kosmiczne, ani nie moglibyśmy żyć obecnie. W każdej komórce ssaka powstaje w ciągu jednego roku około 70 milionów spontanicznych uszkodzeń DNA związanych z metabolizmem tlenu, a tylko pięć uszkodzeń pochodzi od naturalnego promieniowania jonizującego. Jednak uszkodzenia radiacyjne są trudniejsze do naprawienia w komórkowych procedurach ochronnych. Prowadzą więc do mutacji genetycznych, a w organizmach jednokomórkowych uszkodzenia takie prowadzą do śmierci.

Ustabilizowane warunki absorpcji promieniowania słonecznego są gwarantem utrzymania życia na Ziemi. Jednak nie zapewniają stabilności klimatu. W okresie ostatnich 2 mln lat głównym czynnikiem oddziałującym na klimat ziemski jest okresowo zmieniająca się odległość Ziemi od Słońca. Ziemia okrąża Słońce po orbicie eliptycznej, której mimośród ulega niewielkim wahaniom (do 5%) w okresie ok. 100 000 lat. Gdy mimośród jest największy, różnice w ilości energii dopływającej do Ziemi są również największe, gdy mimośród jest mały, orbita jest bliższa kołowej i różnice ilości energii są mniejsze. Obecnie mimośród eliptyki orbity Ziemi jest najmniejszy. Różnice pomiędzy aphelium (najdalszy punkt położenia Ziemi w stosunku do słońca), a peryhelium (punkt najbliższy) wynoszą jedynie 3%. Oznacza to jednak, że Ziemia otrzymuje o 6% energii słonecznej więcej w styczniu niż w lipcu. Przy orbicie o kształcie bardziej eliptycznym różnica w ilości otrzymywanej energii słonecznej w aphelium i peryhelium dochodzi do 20-30%. Oś Ziemi nachylona jest do ekliptyki (płaszczyzny, na której leży orbita Ziemi) pod kątem, którego wartość ulega wahaniom w cyklu 41 000 lat. Kąt ten zmienia się od 21,5° do 24,5° (obecnie wynosi 23,4°) i wpływa głównie na występowanie zmiennych pór roku. Przy mniejszym nachyleniu osi Ziemi zmniejsza się różnica napromieniowania słonecznego między zimą i latem. Ten układ sprzyja rozwojowi pokryw lodowych. Z kolei większe nachylenie osi Ziemi oznacza, że strefa międzyzwrotnikowa jest szersza, a koła podbiegunowe leżą dalej od biegunów. Rosną wówczas kontrasty termiczne między niskimi a wysokimi szerokościami geograficznymi. Oś ziemska wiruje jak bąk wokół swej osi obrotu z okresem 22 000 lat. Oznacza to, że punkty równonocy oraz przesilenia letniego i zimowego wędrują wzdłuż ekliptyki. Obecnie Ziemia znajduje się najbliżej Słońca (peryhelium) tuż po przesileniu zimowym - 3 stycznia, a najdalej od Słońca (aphelium) po przesileniu letnim - 4 lipca. Dlatego obecnie kontrasty termiczne między latem a zimą są na półkuli północnej stosunkowo nieduże, za ok. 11 000 lat będą największe.

Wzrostowi lądolodu sprzyja sytuacja, w której Ziemia jest bliżej Słońca zimą, a nachylenie osi do płaszczyzny ekliptyki jest małe. Wówczas zima jest dość ciepła, opady śniegu nad biegunami duże, a lato dość chłodne, dzięki czemu cały śnieg nie zdąży się stopić. Gdy Ziemia jest najbliżej Słońca latem i nachylenie osi jest duże panują dogodne warunki do topienia nagromadzonego lodu i recesji lądolodu. Cykl zlodowacenie - interglacjał trwa około 100 000 lat, tyle co cykl zmian mimośrodu orbity ziemskiej, z czego około 90 000 przypada na zlodowacenie, które też nie jest jednorodne, lecz składa się z co najmniej kilku glacjałów (okresów zimniejszych) i interglacjałów (okresów nieco cieplejszych). Ciepłe okresy rozdzielające zlodowacenia trwają około 10 000 lat. Interglacjał dzisiejszy trwa już od 12 tysięcy lat, może więc kończyć się właśnie za naszego życia.

Niezwykle skomplikowany system uwarunkowań kosmicznych, który sprzyja bytowaniu człowieka na Ziemi jest uzupełniony o kolejny czynnik wsparcia rozwoju bytów rozumnych. Wprawdzie czynnik ten stanowi też największe zagrożenie dla życia biologicznego na Ziemi, jednak ewolucja zawdzięcza mu szereg nagłych przemian jakościowych ekosystemu. Czynnikiem tym są asteroidy, komety i meteory, które Ziemia napotyka na swojej drodze przez Kosmos. Każdego dnia atmosfera ziemska pochłania 300 ton drobnych meteorów i pyłu kosmicznego. Gruz kosmiczny pochodzi z rozpadu w wyniku zderzeń planet i planetoid, a jego prędkość względem Ziemi osiąga 70 km/s. Energia zderzenia ze skałą o średnicy 10 km przy tak wielkich prędkościach może osiągać wielokrotność miliarda megaton trotylu. Zderzenia Ziemi z asteroidami, kometami i wielkimi meteorytami są odpowiedzialne za:

* w czasie pierwszych 100 mln lat od powstania Ziemi - wzbogacenie składu planety o pierwiastki ciężkie i powstanie silnego pola magnetycznego
* w czasie pierwszego 1 mld lat - wybicie ze skorupy ziemskiej całej masy skalnej składającej się na Księżyc
* w czasie pierwszych 3 mld lat - deformację skorupy skalnej, co spowodowało powstanie pierwotnego kontynentu Pangei
* przed 230 mln lat - rozbicie Pangei i uruchomienie przemieszczania się kontynentów

Materia napływająca z Kosmosu jest również czynnikiem twórczym. Obecność na Ziemi większości lekkich pierwiastków, takich jak wodór, tlen, azot i węgiel, może być przypisana przybyszom z kosmosu. W początkowym okresie swojej historii Ziemia mogła utracić większość pierwotnej masy pierwiastków lekkich z powodu wysokiej temperatury jej powierzchni. Tak więc powietrze, którym oddychamy, i woda, którą pijemy, pochodzą z Kosmosu.

Najnowsze zderzenie z dużym asteroidem odbyło się 65 mln lat temu i spowodowało wyginięcie 80 % gatunków zwierząt, w tym dinozaurów. Otwarło drogę nowemu rodzajowi inteligentnych stworzeń, ssaków, z których wywodzi się twórca cywilizacji technicznej - człowiek. Masowe wymieranie gatunków zostało spowodowane dramatyczną zmianą klimatu na Ziemi. Eksplozja spowodowana zderzeniem z asteroidem wyzwoliła energię 100 tysięcy razy większą niż grożąca nam wojna globalna z użyciem arsenałów atomowych, pozostających w dyspozycji mocarstw światowych. Wyparowały i rozpylone zostały miliardy ton skał i wody. Atmosfera ziemska przestała przepuszczać promieniowanie słoneczne, co wyniszczyło roślinność i wszystkie gatunki zwierząt roślinożernych. Pozostałe przy życiu najbardziej mobilne i inteligentne rośliny i zwierzęta w czasie wielu milionów lat budowały dzisiejszy model biosfery ziemskiej. Ukoronowaniem tej rekonstrukcji równowagi globalnego klimatu jest powstanie cywilizacji technicznej, zdolnej do posługiwania się wieloma systemami energetycznymi. Jeśli ludzkość zdoła uzyskać źródło energii o wielkości kosmicznej, dostanie szansę na skuteczne przeciwdziałanie kolejnej wyniszczającej katastrofie ekologicznej. Okaże się zbawiennym składnikiem biosfery ziemskiej.

Rozważania kosmologów nieuchronnie prowadzą do pytań o sens istnienia, początek rzeczy, obecność Wszechmocnego. Jeśli rację mają ewolucjoniści szansa ludzkości na obronę jej siedziby pojawiła się jako splot mało prawdopodobnych szczęśliwych zdarzeń. Spełnienie losu ludzkości nastąpi jako konsekwencja bezmiernej rozległości czasu, w którym selekcja naturalna dokonuje optymalizacji bytów. Zwolennicy nadprzyrodzonej siły sprawczej, kierującej rzeczy aż do osiągnięcia z góry upatrzonego celu, widzą szansę ludzkości jak ostateczny egzamin dojrzałości. Zwolennicy obu koncepcji znajdą rozstrzygnięcie wszystkich pytań w nieokreślonej jeszcze przyszłości. W ostatnim czasie potwierdzona została hipoteza o możliwości zaistnienia katastrofy kosmicznej już za naszego życia, a obserwacja efektów zderzenia Komety Shoemaker-Levy z Jowiszem pozwoliła ocenić skalę tego zagrożenia.

Wzmożone zainteresowanie przygodą Jowisza z kometą pozwoliło poczynić prognozy i ocenę ryzyka związanego z kolejnym zderzeniem asteroidu z Ziemią. Na trajektoriach najbliższych ziemskiej odkryto 108 obiektów zdolnych do zaburzenia klimatu na Ziemi. Każdy z tych odłamków skalnych ma średnicę i masę porównywalną z asteroidem odpowiedzialnym za wyginięcie dinozaurów. Tylko jeden o średnicy 0.58 km i nazwie 2004 VD17 ma zbliżyć się już w 2091 roku na odległość mniejszą od średnicy Ziemi. Energia zderzenia obliczana jest na 15 000 megaton TNT, gdyż masa asteroidu wynosi 270 mln ton, a prędkość względem Ziemi 21 km/s. Prawdopodobieństwo zderzenia szacuje się jak 1 do 10000. Niewiele, jednakże trafienie może spowodować natychmiastową śmierć setek milionów ludzi oraz zmianę klimatu daleko szybszą i bardziej radykalną od każdej dzisiejszej prognozy "efektu cieplarnianego".

Przyjęcie tej informacji (i setek podobnych o kolejnych asteroidach) do wiadomości i pozostawienie spraw własnemu biegowi upodobni wpływ naszej cywilizację na stan biosfery ziemskiej do poziomu reagowania dinozaurów. Tym tylko różnić się będziemy, że wśród tych wymarłych gadów nie było żadnego zdolnego do postawienia kwestii reagowania na nadzwyczajne zagrożenia pochodzące z Kosmosu. Gdybyśmy jednak mieli wziąć udział w kształtowaniu przyszłości naszego gatunku poprzez likwidację zagrożenia katastrofą kosmiczną, musimy przewartościować sposób myślenia o wielu ważnych sprawach. Pierwszą będzie odpowiedź na pytanie: czy wolno użyć broni termojądrowej do rozbijania asteroidów? Sprawa jest dość oczywista, jednak pamiętać wypada, że niedawno wydano całkowity zakaz wynoszenia broni atomowych na orbitę okołoziemską. Bez anulowania tego zakazu obrona przed uderzeniem asteroidu staje się niemożliwa. Kolejne pytanie to kwestia ustanowienia globalnego priorytetu dla badań nad rozwojem kosmicznych systemów uzbrojenia nuklearnego. Jeśli istotnie zostało nam niewiele czasu na utworzenie kosmicznych sił natychmiastowego reagowania, to warto już teraz poddać rzecz gruntownej analizie. Ostatnim drażliwym tematem dla ekologów, antyglobalistów i pacyfistów będzie propozycja ustanowienia na czele priorytetów ekologicznych ludzkości projektu utworzenia nuklearnej tarczy obronnej w najbliższym Kosmosie. Trzeba mieć nadzieję, że odpowiedzi na takie pytania potrafimy udzielić zanim co sprytniejsi wybudują sobie schrony i spokojnie poczekają na koniec tych mniej rozgarniętych.

Historia o klimacie

Świat, w którym żyjemy, jest młody - liczy sobie dopiero 12 tysięcy lat. Okres, który nastąpił po ostatnim zlodowaceniu, nazywany jest holocenem. W porównaniu z epoką lodową jest on cieplejszy (średnio o kilka stopni) i bardziej wilgotny. Wielka masa wody, która uwięziona była w czapach lodowych, krąży teraz swobodnie między hydro- i atmosferą. Choć mówimy o jednym okresie nie znaczy to wcale, że przez 12 tysięcy lat klimat nie ulegał zmianom. Podobnie jak w okresie glacjalnym okresy cieplejsze przeplatały się z chłodniejszymi (co odzwierciedla wprowadzony przez naukowców podział na stadiały, fazy itp.), tak i w okresie "ciepłym", polodowcowym, klimat fluktuował. A zmianom klimatu towarzyszyły - będąc niemal ich odbiciem - gospodarcze, polityczne i społeczne zmiany w historii ludzkości.

W holocenie wystąpiły cztery wyraźnie cieplejsze okresy:

- optimum klimatyczne, zaczęło się wkrótce po ustąpieniu lądolodów i zakończyło około 5 tysięcy lat temu.
- drugi okres ciepły trwał od roku 500 p.n.e. do 400 n.e.
- małe optimum klimatyczne, w czasach historycznych, rozpoczęło się około roku 800 i trwało do końca XII wieku.
- czwarty zaczął się około roku 1850 i trwa do dziś

Wszystkie zmiany klimatu wpłynęły na losy człowieka, dwa odcisnęły piętno na naszej historii. Być może za 20 lat świat będzie cieplejszy o 1-2°C, niż jest dzisiaj, a tak mała różnica nie wydaje nam się znacząca. W końcu różnice między porami roku sięgają nawet kilkudziesięciu stopni, a i w ciągu jednego dnia z łatwością dochodzić mogą do 20°. Ale to właśnie takie, niemal nieuchwytne zmiany, zachodzące w ostatnim tysiącleciu miały głęboki wpływ na rozwój cywilizacji i na niekiedy drastyczne wydarzenia, jakie mu towarzyszyły.

Optimum klimatyczne zaczęło się wkrótce po ustąpieniu lądolodu i było najcieplejszym okresem przynajmniej w ciągu ostatnich 75 tysięcy lat, tzn. od czasu poprzedniego interglacjału, który był zapewne nieco cieplejszego niż obecny. Z badań palinologicznych (tzn. z analizy kopalnych pyłków kwiatowych) wynika, że borealne lasy iglaste (tajga) zachodniej Syberii i Kanady rozciągały się wówczas mniej więcej 300 km dalej na północ. Zajmowały obszary dzisiaj całkowicie bezleśne (tundrowe), porosłe tylko trawami, krzewami i mchem. Temperatura wód oceanicznych była na niektórych obszarach wyższa nawet o 6°C od dzisiejszej. Oceany parowały więc silniej, co powodowało zwiększenie wilgotności powietrza. Wzmożone opady wypełniły po brzegi baseny i jeziora saharyjskie. Jezioro Czad, na przykład, przybrało rozmiary prawdziwego morza, rozlewając się na obszarze porównywalnym z dzisiejszym Morzem Kaspijskim.

Wtedy to właśnie zazieleniła się Sahara i Bliski Wschód. Wspaniałe ryty naskalne i malowidła świadczą o tym, że tereny te tętniły życiem i występowała na nich fauna typowa dla dzisiejszej sawannowej Afryki. Kolejne, rozciągające się na tysiąclecia, odmiany stylistyczne tej naskalnej galerii pod gołym niebem pokazują jednak obraz terenu coraz bardziej suchego. Od bogactwa dzikiej, a później udomowionej zwierzyny na początku, aż po ostatnie - powstałe tuż przed odejściem ludzi i zwierząt - malowidła przedstawiające już tylko wielbłądy, najbardziej wytrzymałe zwierzęta prawdziwej pustyni. Około 5 tysięcy lat temu okres cieplejszy był już w odwrocie. Temperatury zaczęły spadać, wydłużyły się lodowce górskie, lasy szpilkowe wycofały się na południe, obniżył się poziom morza, obszary dzisiejszych pustyń na powrót zaczęły przypominać pustynie. Dla populacji ludzkich przyszły ciężkie czasy - przynajmniej na północy. Wtedy to (około 2500 lat temu) w mroźnej znów Skandynawii narodziła się legenda o Ragnarok jako - być może - odległe wspomnienie dawnego, dobrego i ciepłego świata, po którym przyszła skuta lodowym mrozem rzeczywistość.

Nie jest zapewne przypadkiem, że następne, niewielkie tym razem ocieplenie, przypadające na okres od 500 roku p.n.e. do 400 roku n.e., zbiegło się w czasie z rozkwitem cywilizacji rzymskiej. Nie jest bez znaczenia, że jej upadkowi towarzyszyło kolejne, ponownie dość łagodne, oziębienie, które w Europie zakończyło się dopiero około roku 700. Rozpoczęło się wtedy nowe ocieplenie - znów niewielkie, krótkotrwałe i - brzemienne w skutki. Przyniosło ono spektakularne wydarzenia, takie jak rozkwit cywilizacji nordyckiej, wielkie wyprawy Wikingów, kolonizację Islandii, odkrycie Grenlandii i wreszcie - dotarcie do Ameryki (Labradoru). Dzieje wypraw Wikingów i całego apogeum kultury normańskiej to niezwykły przykład powiązań historii i klimatu. Historia ta zaczęła się na dalekiej północy, bo tylko tam cieplejszy klimat przynieść może radykalną odmianę, a nie jedynie poprawę życia. Dla wielu roślin okres wegetacji musi być odpowiednio długi, by mogły być uprawiane. Nawet kilkudniowe wydłużenie tego okresu przy jednoczesnym choćby niewielkim ociepleniu, może okazać się przełomem. Tak więc około VIII wieku, gdy klimat złagodniał, cywilizacja skandynawska weszła w okres niezwykłego rozwoju. Szybko zresztą przekroczyła granice nordyckiego świata.

Normanowie byli ludem bardzo ruchliwym. Część z nich pożeglowała na zachód północnymi szlakami, zdobywając kolejno Islandię, Grenlandię, wreszcie Amerykę. Inni, korzystając z rzecznych szlaków Europy, zapuszczali się daleko na południe i wschód, patronując nawet narodzinom nowych struktur państwowych na Wschodzie. W tym Rosji - hipoteza warezkiego, czyli normańskiego pochodzenia linii Rurykowiczów jest dość mocno ugruntowana. Wpływy normańskie sięgały daleko, obejmując całą Europę, a poprzez szlaki śródziemnomorskie sięgając na tereny zdominowane przez Arabów i Bizancjum. Mniej lub bardziej krótkotrwałe państwa o normańskich korzeniach powstały daleko na południu Europy - na Sycylii, w Italii i Hiszpanii. Również państwo Wandalów w Afryce Północnej wiązać można z aktywnością Wikingów. Według Gribbina, jeśli Europa należała między rokiem 900 i 1100 do kogokolwiek, to właśnie do Normanów. A niewiele być może brakowało, by do nich należała również Ameryka.

Ekspansja Wikingów szlakami północnego Atlantyku odbywała się od IX wieku. Islandia została odkryta około 850 roku, podczas bardzo krótkotrwałego ochłodzenia, kiedy lodowce wyspy zeszły aż do wybrzeży (stąd nazwa - kraina lodu). Na Grenlandię (krainę zieleni) Wikingowie zawitali mniej więcej 100 lat później, kiedy małe optimum klimatyczne było w swym apogeum, a brzegi lodowej wyspy się zazieleniły. Do dziś więc w nazwach Islandii i Grenlandii pobrzmiewają echa drobnych wprawdzie, ale jakże wymownych zmian klimatycznych sprzed tysiąca lat. Około roku 900 na Islandii panowały już na tyle dobre warunki życia, że przybywający na wyspę Wikingowie nie musieli już powracać do kraju. Populacja Islandii szybko się powiększała, a dobre wulkaniczne gleby w połączeniu z łagodniejszym klimatem umożliwiły rozwój szybko rosnącej ludności. Jako państwo niepodległe Islandia przetrwała 400 lat (870-1262) - niemal dokładnie tyle, ile trwało małe optimum klimatyczne. I choć skandynawska ludność wyspy pozostała - musiała nie tylko utracić swą niezależność i strukturę państwową, ale też zmienić radykalnie sposób gospodarowania i zwyczaje.

Lata 1270-1390 to okres stopniowego, ale wyraźnie już odczuwalnego oziębienia klimatu. Nastąpił wówczas upadek rolnictwa i hodowli na wyspie - okres wegetacji stawał się już zbyt krótki, by zboża mogły zakończyć cykl życiowy przed nadejściem zimowych mrozów. Zmieniając radykalnie tryb życia i migrując z wnętrza wyspy na wybrzeża, ludność Islandii zdołała zaadaptować się - nie bez ofiar - do nowych warunków: odtąd nie ziemia, lecz morze miało stać się głównym źródłem pożywienia wyspiarzy. Dopiero ostanio, wraz z ponownym ociepleniem, rolnictwo wraca na wyspę (a Islandia, nawiasem mówiąc, ponownie odzyskała niepodległość). Historia normańskiej populacji na Grenlandii jest krótsza i bardziej dramatyczna. Po okresie jej rozkwitu we wczesnym średniowieczu (kolonizacja wyspy zaczęła się w roku 982), rozpoczął się stopniowy, lecz nieubłagany jej upadek. Po pięćsetletniej obecności na wyspie, osłabiona, wyniszczona i najwidoczniej niezdolna do adaptacji w nowych warunkach populacja ta wymarła. Jej ostateczny upadek związany był z nadejściem szczególnie chłodnego klimatu, który negatywnie wpłynął na całą historię Europy i dał początek okresowi znanemu dziś jako "mała epoka lodowa". Po grenlandzkich Normanach pozostały tylko nieliczne obiekty archeologiczne, zachowane w wiecznej zmarzlinie mumie dawnych mieszkańców i - powietrze wypełniające próżnie w lodach i pozwalające odtwarzać skład dawnej atmosfery.

Historia upadku nordyckiej kolonii na Grenlandii jest tragiczna i stanowić może pouczające memento. Coraz bardziej odcinani przez lody od swych terenów rolnych i hodowlanych na lądzie oraz od szlaków łączących ich ze skandynawską Europą na morzu, Grenlandczycy trwali uporczywie w swych dawnych zwyczajach i trybie życia. Ostatni biskup na Grenlandii zmarł w 1378 roku i nie miał już następcy. Jeszcze w połowie XIV wieku Kościół był w posiadaniu 2/3 najlepszych ziem; ta typowo europejska struktura własności na Grenlandii zupełnie się nie sprawdziła. Kontakty z resztą skandynawskiego świata stawały się coraz trudniejsze, a po roku 1408 ustały całkowicie. Pozostali na wyspie ludzie przeżyli jeszcze sto lat, trzy pokolenia, i ta zmniejszająca populacja ostatecznie wymarła około roku 1500. Gdy w 1540 roku jeden ze statków norweskich zepchnięty przez sztormy przybił do brzegu, nie znalazł już nikogo żywego, tylko leżące na śniegu, zamarznięte ciało - w europejskim tkanym ubraniu, zupełnie nie pasującym do panujących warunków. Tak zmarł ostatni hodowca bydła i owiec na Grenlandii, który nie chciał, lub nie potrafił, porzucić trybu życia nie przystającego do zmieniających się warunków klimatycznych. Odtąd na wyspie pozostali już tylko Eskimosi - koczownicy, ubierający się w ciepłe skóry zwierzęce, obeznani z północną przyrodą i mroźnym klimatem - którzy przybyli na wyspę na długo przed Normanami.

Pojęcie "mała epoka lodowa" jest stosunkowo nowe. Powstało, kiedy zorientowano się, że jeszcze na początku XIX wieku, a przede wszystkim w ciągu poprzednich 300 lat, klimat był znacznie chłodniejszy, lodowce górskie znacznie dłuższe, a takie zjawiska, jak zamarzanie rzek, wiosenne i jesienne przymrozki czy nawet zamarzanie całych mórz (zwłaszcza Bałtyku) - znacznie częstsze niż obecnie. Jednocześnie zdano sobie sprawę, jak istotny wpływ miały te wahania pogodowe na losy człowieka. Mała epoka lodowa trwała od końca małego optimum klimatycznego aż do początków XIX wieku (choć ze stuletnią ciepłą przerwą - też bardzo ważną w historii Europy). Surowe zimy i znaczne perturbacje upraw rolnych wystąpiły w Europie w XIV i XV wieku. Był to zarazem okres ogólnego upadku gospodarczego na wielu obszarach Europy i Azji, czas wielkich epidemii, masowych rewolt i zamieszek. W tym tragedii Czarnej Śmierci - epidemii dżumy, która w latach 1348-1350 pochłonęła miliony ofiar, ponad 1/3 populacji starego kontynentu. Czy zmiana średniej temperatury o 0,5-1°C może istotnie mieć tak dramatyczne konsekwencje? Wszystko wskazuje na to, że tak. Zresztą średnia jest tu wartością bardzo mylącą, gdyż jeden szczególnie mroźny dzień w okresie wzrostu roślin lub nieco tylko chłodniejsze lato mogą wyrządzić więcej szkód niż nawet najmroźniejsza zima. Od średniej temperatury rocznej dla wegetacji roślin uprawnych ważniejsza jest stabilność klimatyczna, tj. niewielka częstość gwałtownych zmian pogody.

Zimy w tym czasie były niezmiernie surowe. Zdarzały się lata, że Bałtyk był cały skuty lodem - od Polski do Szwecji; zachowało się wiele opisów wypraw na saniach z Gdańska do Sztokholmu. Regularnie zamarzała Tamiza, co dziś wydaje się niewiarygodne. Zdarzały się też katastrofalne okresy głodu - zwłaszcza w krajach północnych. Koniec średniowiecza sprawiał wrażenie przygnębiające. Jeszcze w 1460 roku cały Bałtyk znajdował się pod lodem i aż do końca marca przejść można było suchą stopą na jego drugi brzeg. Ale był to ostatni tak mroźny rok. Tamiza przestała zamarzać nawet wcześniej - po raz ostatni w 1434 roku. Potem przyszło ocieplenie, a z nim rozkwit Renesansu. Trwało to niemal równo 100 lat, potem mrozy wróciły na kolejnych 250 lat. W roku 1546 południowy Bałtyk zamarzł ponownie. W roku 1540 pod lodem znalazła się Tamiza. Tym razem uderzenie mrozów było może jeszcze silniejsze. W Alpach lodowce górskie zaczęły schodzić daleko w dół. W Szwecji w niektórych latach uprawy w ogóle przestały dawać plony; szczególnie pamiętne są lata 1596-1603, 1649-1652, 1675-1677 i 1695-1697. Zapiski kronikarskie z tamtych czasów przynoszą nieraz wstrząsające opowieści o dużych połaciach kraju odciętych przez całe miesiące od reszty świata i o ludziach borykających się z dojmującym głodem i zimnem.

Ekspansja Szwecji na południe, do krajów zasobniejszych w żywność, jaka miała w tym czasie miejsce (i którą odczuliśmy na własnej skórze), pozostawała zapewne w jakimś związku ze zmianą klimatu. Południe Europy także nie było bezpieczne. Klęska głodu dotknęła Sycylię w 1591, Francję zaś w 1587 roku. W latach 1590-1600 całą śródziemnomorską Europą i imperium otomańskim wstrząsały wybuchające na tym tle rewolty. Nienotowane mrozy wystąpiły też w Niderlandach - znalazło to wyraz we wspaniałej sztuce holenderskiej tego okresu. Przedstawiane przez nią sceny zimowe, dziś trudne do wyobrażenia, stały się nawet jednym z głównych motywów malarstwa pejzażowego. Jeden z wielkich malarzy tego czasu, nieznany z nazwiska, otrzymał nawet przydomek "mistrza zimowych krajobrazów" - tak często śnieżne pejzaże gościły na jego płótnach. Podobne zmiany zanotowano też na Dalekim Wschodzie, gdzie prowadzone skrupulatnie kroniki pozwalają dobrze uchwycić tendencje klimatyczne. W Tokio na przykład najzimniejsze okresy przypadały na lata 1450-1500 oraz około 1600-1700, kiedy to temperatura zimowa była o 0,5°C niższa od średniej ostatnich 100 lat. Niemal dokładnie w tych samych okresach szczególnie surowe zimy zanotowano w Chinach, choć najmroźniejsza dekada przypadła tam na lata 1711-1720.

Pierwsze bezpośrednie i wiarygodne dane dotyczące temperatury i jej zmian pojawiają się jednak dopiero po roku 1760, kiedy to zaczęto używać w tym celu termometrów i powołano instytucje zajmujące się rejestrowaniem zjawisk pogodowych. Początkowo nie było ich wiele, ale i tak możemy dzięki nim prześledzić dokładny, dokonywany rok po roku, zapis zmian w ciągu ostatnich 200 lat. Co ważniejsze, możemy porównać dane uzyskane za pomocą instrumentów pomiarowych z różnymi metodami pośredniego odczytu temperatury, które stosowane są dla okresów wcześniejszych. Porównanie takie wykazuje, że i pośrednie metody badań temperatury - takie jak analiza pyłkowa, badania izotopów tlenu z lodowców, analiza dokumentów pisanych (np. kronik handlowych czy administracyjnych), badanie grubości słojów przyrostowych drzew, czy wreszcie wspomniana już analiza przedstawień elementów pogodowych w malarstwie (podobna skądinąd do analizy rytów i malowideł naskalnych z czasów prehistorycznych) - dostarczają niezłych i w miarę precyzyjnych danych, umożliwiających rekonstrukcję warunków klimatycznych. Obraz, jaki się stąd wyłania, przynajmniej w przypadku nowożytnej Europy, jest w swoich zarysach spójny i wskazuje niedwuznacznie na paralelizm zmian cywilizacyjnych i klimatycznych na tych obszarach.

Okresy cieplejsze towarzyszyły nieodmiennie sukcesom gospodarczym i ekspansji terytorialnej, okresy chłodniejsze - gospodarczemu, cywilizacyjnemu i kulturowemu regresowi. A obecny ciepły okres, który zaczął się około roku 1850 i trwa do dziś, towarzyszy największym osiągnięciom cywilizacjnym ludzkości od czasu, kiedy człowiek pojawił się na Ziemi. Ostatnie lata przyniosły rekordowe upały na całym świecie i przejdą do historii jako najcieplejsze od wielu stuleci, być może nawet od końca ostatniej epoki lodowej. Ale i cała dekada lat osiemdziesiątych była pod tym względem rekordowa. Jak pisze John Gribbin w książce Hothouse Earth: "od czasu rozpoczęcia wiarygodnych pomiarów temperatury przed 100 laty sześć najcieplejszych lat odnotowaliśmy w ciągu ostatniej dekady - były to, w kolejności, lata 1988, 1987, 1983, 1981, 1980 i 1976. Globalne temperatury wzrosły o około 0,5°C od początku bieżącego stulecia".1 Zdanie to, wyjęte z Raportu Badań Klimatycznych Uniwersytetu Wschodniej Anglii, zapisano w roku 1989, czyli przed rekordowymi upałami ostatnich paru lat. Wzrost temperatury będzie jeszcze większy, nawet o 1°C, jeśli uwzględnimy okres od roku 1850, kiedy to rozpoczęło się powolne ocieplanie klimatu. Świat, w którm żyjemy, jest niewątpliwie cieplejszy od znanego nam z przekazów historycznych. Jeden stopień może nie robi wrażenia, pamiętajmy jednak, co to oznacza: każdy dzień roku 1990 był średnio o jeden stopień cieplejszy niż przed ponad stu laty.

Nie wiemy, czy człowiek ma swój udział w tych zmianach. Być może są to naturalne fluktuacje, podobne do tych, jakie miały miejsce w przeszłości. Ale fakt, że przypadają one na czasy bezprecedensowych przekształceń środowiska na całym świecie, jest być może znaczący. Od czasu, gdy Jim Hansen z NASA, niekwestionowany autorytet w dziedzinie zmian klimatycznych, powiedział w dramatycznym przemówieniu przed Kongresem Stanów Zjednoczonych w Waszyngtonie, że "możemy stwierdzić z 99-procentowym prawdopodobieństwem, iż obecne ocieplenie rzeczywiście wykazuje trend wznoszący, nie jest więc przypadkową fluktuacją", ludzie odpowiedzialni za politykę zupełnie inaczej słuchają codziennych komunikatów meteorologicznych i prognoz pogody. I gotowi są wyciągać z nich często wielce kosztowne wnioski. Nie wszyscy jednak się z tym godzą. Zjawisko "efektu szklarni", o którym tak wiele się ostatnio mówi, jest bardzo złożone i nie ma wciąż jednoznacznych dowodów, że wywołane zostało przez działalność człowieka. Z drugiej strony byłoby doprawdy dziwne, gdyby tak radykalne przeobrażenia, jakim podlega cała planeta, nie miały w ogóle wpływu na funkcjonowanie ziemskiego klimatu. Z czasów historycznych znamy zbyt wiele przykładów, gdy stosunkowo lokalne i niewielkie zmiany środowiskowe miały nieodwracalne i dramatyczne konsekwencje dla całych regionów. Nie budzi już raczej wątpliwości na przykład, że załamania cywilizacji Majów czy Mohendżo-Daro były spowodowane naruszeniem równowagi "ekologicznej" na zajmowanych przez nie obszarach. Dziś, gdy zmiany są nieporównanie większe i szybsze i gdy wywierają wpływ na całą planetę, musimy po prostu liczyć się z globalnymi konsekwencjami. Efekt szklarni byłby tylko jedną z nich.