Ihminen vaikuttaa monella tavalla maapallolla tapahtuviin asioihin. Uudessa katselmusartikkelissa Will Steffen luo katsauksen ihmisen erilaisiin tapoihin vaikuttaa maapalloon. Annamme tässä lyhyen koosteen Steffenin artikkelista.
Maapallon eri järjestelmien toiminta muuttuu jatkuvasti eri aikaskaaloissa – miljoonien vuosien aikana tai sekunneissa. Tässä tarkastellaan tilannetta viimeisen 200 vuoden aikana. Tämän ajanjakson aikana ihmisen toiminta on voimistunut huomattavasti ja ihmiskunnasta onkin tullut eräs päätekijöistä maapallon järjestelmien toiminnassa.
Kun maapalloa ajatellaan järjestelmänä, oleellisia asioita ovat energian kulku maapallon eri järjestelmien välillä ja fyysiset, kemialliset ja biologiset prosessit, joiden ansiosta maapallolla on elämää. Maapallon tärkein energian lähde on Aurinko. Energian kulun kannalta tärkeitä ovat myös järjestelmän sisäiset pakotteet ja palautekytkennät. Ekosysteemit eivät ole pelkästään passiivisia energian käyttäjiä, vaan ne myös vaikuttavat maapallon järjestelmiin erityisesti palautekytkentänä. Esimerkkinä maapallon järjestelmien toiminnasta Steffen tarjoaa Antarktiksen Vostokin jääkairanäytteen, jossa ulkoisen energialähteen (Auringon) vaihtelut näkyvät pitkinä sykleinä ja maapallon sisäisten prosessien toiminta näkyy ilmasto-olosuhteiden ja ilmakehän koostumuksen muutosten samankaltaisuutena.
Monet tekijät vaikuttavat maapallon järjestelmiin. Usein on vaikeaa eritellä eri tekijöiden vaikutusta eri järjestelmiin. Monet ns. ”luonnolliset tekijät” vaikuttavat maapallon järjestelmiin hyvin hitaasti pitkällä aikavälillä. Tällaisia tekijöitä ovat mm. mannerlaattojen liikkuminen, maa-aineksen reagointi ilmakehän kanssa, tulivuorien aktiivisuus ja muutokset maapallolle saapuvan energian määrässä (johon vaikuttaa mm. maapallon ratamuutokset). Näiden tekijöiden muutokset eivät ole merkittäviä lyhyen aikavälin tarkastelussa, kuten tässä artikkelissa (jossa siis tarkastellaan asioita 200 vuoden aikaskaalassa).
Ihmisen vaikutus näkyy maanpinnalla. Kuva: Esko Pettay.
Ihmiskunnan suorat vaikutustavat
Ennen teollista aikakautta ihminen vaikutti maapallon järjestelmiin pääasiassa kalastamalla, maata raivaamalla ja maanviljelyllä. Sen jälkeen ihmiskunta on kehittänyt uusia keinoja vaikuttaa maapallon järjestelmiin. Monet näistä keinoista liittyvät erityisesti fossiilisen energian tuotantoon.
Maapallon väkiluvun kasvaessa viimeisen 200 vuoden aikana on myös ruoantuotannon pitänyt kasvaa. Ruoantuotantoa kasvatettiin 1900-luvun puoliväliin saakka pääasiassa viljelypinta-alaa lisäämällä, mutta sen jälkeen suurin tuotannonlisäys on saatu aikaan käyttämällä lannoitteita ja torjunta-aineita jo olemassaolevaan viljelysalaan.
Ihmiskunta hyödyntää metsiä monella tavalla; rakennustarvikkeeksi, paperin raaka-aineeksi ja polttoaineeksi. Teollisuusmaissa harrastetaan enemmän kahta ensimmäistä tapaa, kun taas kehitysmaissa puut pääasiassa poltetaan. Puuntuotanto on kasvanut viime vuosisadan aikana, muttei niin paljon kuin esim. viljantuotanto.
Ihmiskunnan kalankäyttö on noussut huomattavasti 1900-luvun puolivälin 20 miljoonasta tonnista 120 miljoonaan tonniin vuonna 2000. Viimeisen kymmenen vuoden aikana kalantuotannon lisäys on kasvanut kalanviljelyn kautta. Villien kalakantojen kalastuksen tuotto on vähentynyt hiukan.
Energiantuotanto on noussut erääksi merkittävimmistä ihmiskunnan suorista vaikutustavoista johtuen pääasiassa fossiilisten polttoaineiden tuottaman hiilidioksidin vaikutuksesta ilmastoon. Energiantuotanto on kaksinkertaistunut viimeisen 50 vuoden aikana ja suuri osa siitä on tapahtunut fossiilisilla polttoaineilla. Liikenne käyttää neljäsosan maailman energiantuotannosta ja puolet maailman öljyntuotannosta. Liikenteen myös odotetaan kasvavan voimakkaasti.
Teollisuus käyttää energian lisäksi paljon materiaalia valmistaessaan tuotteita ihmiskunnalle. Materiaaleista mainittakoon metallit, kemikaalit ja rakennusaineet. Suurin osa ilmansaasteista tulee teollisuudesta, kuten myös vesiä saastuttavat aineet ja monet muut myrkyt. Maapallon järjestelmien kannalta tärkeää on raskasmetallien ja joidenkin muiden myrkyllisten aineiden kerääntyminen luonnon ravintoketjuissa ja sitä kautta niiden vaikutus biologisiin prosesseihin.
Ihmiskunnan epäsuorat vaikutustavat
Yllämainitut suorat vaikutustavat ovat selvästi yhdistettävissä eri maapallon järjestelmien toimintaan, mutta suorien vaikutustapojen taustalla on yleensä muita tekijöitä, jotka varsinaisesti määräävät vaikutuksen suuruuden. Epäsuoria tapoja, joilla ihmiskunta vaikuttaa maapallon järjestelmiin, ovat ihmisten määrä, varakkuuden määrä ja teknologian taso.
Ihmisten määrä on tunnetusti voimakas tekijä maapallon eri prosesseissa. Suurempi määrä ihmisiä tarvitsee suuremman määrän resursseja. Maailman väkilukua merkittävämpi tekijä on kuitenkin kehittyneiden maiden kansalaisten kyky käyttää suuret määrät materiaaleja ja energiaa toiminnassaan. Kehittyneen maan keskiverto kansalainen käyttää melkein mitä tahansa hyödykettä kaksi kertaa enemmän kuin kehitysmaan keskiverto kansalainen ja monia hyödykkeitä jopa kymmenen kertaa enemmän.
Ihmiskunnan vaikutus järjestelmän näkökulmasta
Ihmisen maankäyttö on ollut selvästi huomattavin tekijä maanpinnan muutoksissa viimeisen 200 vuoden aikana. Tässä maanviljely on ollut tärkein toimija muuttaessaan luonnontilassa olevaa maisemaa (mm. metsiä) viljelyalaksi. Nykyisen käsityksen mukaan noin puolet jäästä vapaasta maanpinnasta on ihmisen voimakkaasti muokkaamaa. Suurin osa jäljelle jäävästäkin enemmän tai vähemmän luonnontilaisesta maa-alasta on ihmisen joillain tavalla hallinnoimaa. Viime vuosikymmeninä merkittävä asia tässä yhteydessä on ollut trooppisten metsien voimakas väheneminen. Toisaalta Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa on tapahtunut jonkin verran myös viljelyalan uudelleenmetsittymistä, muttei tarpeeksi kumoamaan trooppisten metsien hävikin.
Merissä tapahtuneet merkittävät muutokset viimeisen 200 vuoden aikana ovat ihmisen vaikutukset merien biologiseen ja kemialliseen toimintaan. Kalastus poistaa paljon biomassaa merien ekosysteemien huipulta. Tällä on luonnollisesti voimakas vaikutus koko ekosysteemeihin. Tämänhetkisten arvioiden mukaan maailman kalakannoista noin puolia hyödynnetään täysmääräisesti ja noin viidesosaa ylikalastetaan. Noin kymmenesosa kalakannoista on kulutettu melkein loppuun tai toipumassa sellaisesta tilasta. Ihmiskunnan toimien johdosta lisääntyvä ilmakehän hiilidioksidipitoisuus lisää myös merien hiilidioksidipitoisuutta, koska enemmän hiilidioksidia liukenee ilmakehästä veteen hiilihapoksi. Tämä aiheuttaa merien muuttumisen entistä happamammiksi. Ihmisen vaikutus meriin näkyy erityisesti rannikkoalueilla.
Kasvihuonekaasujen vaikutuksesta ilmakehän toimintaan puhutaan paljon, mutta ihminen vaikuttaa ilmakehään myös monella muulla tavalla. Ihminen vaikuttaa ilmakehässä olevien erilaisten aerosolien (rikkihiukkaset, savuhiukkaset ja mineraalipöly) määrään voimakkaasti. Ihmiskunnan rikkipäästöt ovat tosin olleet laskussa jo monta vuosikymmentä vaikka esim. Aasiassa rikkipäästöt ovatkin kasvaneet. Ihmisen toiminnasta vapautuu myös typpimonoksidia, joka osaltaan aiheuttaa kaupunkien ympärille savusumun. Lisäksi se vaikuttaa ilmakehän otsonipitoisuuteen niin, että se parin muun ihmiskunnan tuotteen kanssa nostaa troposfäärin otsonipitoisuutta. Troposfäärissä otsoni on terveydelle haitallinen ja voimakas kasvihuonekaasu. Ihminen on tunnetusti vaikuttanut myös stratosfäärin otsonipitoisuuteen päästämällä CFC-yhdisteitä ilmakehään. CFC-yhdisteet vähentävät stratosfäärin otsonipitoisuutta (eli ihmisen toiminta on vähentänyt stratosfäärin otsonia, mutta lisännyt troposfäärin otsonia). Tähän ongelmaan ihmiskunta on jo reagoinut ja asia lienee korjaantumassa. Lisäksi on vielä muistettava ihmiskunnan päästämät kasvihuonekaasut, jotka aiheuttavat maapallolle lämmitysvaikutuksen.
Ihmisen toiminta ei muuten vaikuta huomattavasti jään erilaisiin esiintymismuotoihin (merijää, lumi, jäätiköt, routa), mutta ihmisen aiheuttama muutos kasvihuoneilmiössä on vähentämässä voimakkaasti maapallolla esiintyvää jäätä. Erityisen selvästi tämä ilmiö on näkynyt artisten alueiden merijään määrässä ja lumipeitteessä.
Ihminen vaikuttaa myös moniin muihin asioihin. Ihminen puuttuu monin tavoin veden kiertokulkuun maapallon eri järjestelmien välillä. Hiilen kiertokulkuunkin ihminen vaikuttaa erityisesti ottamalla hiilidioksidia maapallon fossiilivarannoista ja päästämällä sitä ilmakehään. Lisäksi ihminen vaikuttaa typen, fosforin ja rikin kiertokulkuun. Ihmisen vaikuttaa myös luonnon monimuotoisuuteen. Ilmastonmuutoksen myötä ihminen vaikuttaa myös planeettamme ilmastoon.
Antroposeeni – uusi maailmankausi?
Viimeisen 200 vuoden aikana ihmisen vaikutus maapalloon on kasvanut huomattavasti. Onkin ehdotettu, että on alkanut uusi geologinen maailmankausi nimeltään Antroposeeni. Tätä ei ole vielä virallisesti hyväksytty geologien piirissä, mutta termiä on käytetty jo melko laajasti. Steffen esittelee Antroposeenin alkamista kuvien avulla. Hän antaa joukon kuvaajia siitä, miten eri asiat ovat muuttuneet viimeisen 200 vuoden aikana. Esittelyssä ovat mm. ihmisen toimintaa kuvaavat väkiluku, bruttokansantuote, vedenkulutus, McDonalds-ravintoloiden määrä sekä moottoriajoneuvojen määrä ja maapallon järjestelmien toimintaa kuvaavat ilmakehän hiilidioksidipitoisuus, pohjoisen pallonpuoliskon pintalämpötila, kalakantojen kehitys sekä luonnon monimuotoisuus. Kaikissa näkyy selvä nousu viimeisen 200 vuoden aikana ja lähes kaikissa se on voimakkasti kiihtyvä 1900-luvun puolivälin jälkeen.
Ihminen on nyt ottanut vallan maapallon järjestelmien toiminnan muokkaajana. Tämä tilanne näyttää jatkuvan myös lähitulevaisuudessa ja todennäköisesti voimistuvana.
Kiitos kommenteista Jarille.
Lähde: Steffen, Will, Observed trends in Earth System behavior, Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change, Published Online: 21 May 2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Ilmastotieto 
Jätä kommentti