地球での9つの生存条件がほぼ全滅？
日本の小さな村に、気候変動について熱心に語る神秘的な博士がいました。彼は「地球限界」という理論について村人たちに話し始めます。博士は9つの次元とその重要性について説明し、地球が直面している危機を強調します。村人たちは彼の話に夢中になりますが、博士は最も重要な情報、すなわちこれらの次元がどのようにして私たちの未来に影響を与えるかについては言及しません。彼は次の集まりでそれを明らかにすると約束します。村人たちは彼の次の言葉を待ちわび、地球の運命が何にかかっているのかを知りたがっています。
前回の予告通り、今回は「地球の限界」（プラネタリー・バウンダリーズ）という理論を紹介します。これは、地球の9つの次元を包括的にまとめたものです。
プラネタリー・バウンダリーは、人類が生存できる安全な活動領域とその限界点を定義する概念である。地球の限界、あるいは惑星限界とも呼ばれる。 プラネタリー・バウンダリーは、安全域や程度を示す限界値を有する9つのプロセスを定めている。人間活動が限界値を超えた場合、地球環境に不可逆的な変化が急激に起きる可能性がある。
簡単に言うと、生物が生存するための地球の適性を、9つの次元とそれに対応する警戒値で設定しています。2009年の創設時には、9つの次元のうち3つが警戒値を超えており、2015年には4つ、2022年には5つ、2023年9月時点で6つが警戒値を超えています。
まず、この理論の地位について見てみましょう。
科学の範疇ではあまり有名ではない理論です。創設者はスウェーデンとオーストラリアの環境に非常に関心を持つ科学者たちで、後に彼らはノーベル賞受賞者や気候学者、海洋学者など、環境を気にかける人々と非政府組織を形成しました。後に加わった専門家たちは平凡ではなく、「地球システム科学パートナーシップ」(Earth System Science Partnership)の戦略策定にも参加しています。
これはどのような戦略でしょうか？
国際科学理事会（ISC）が主催する研究プロジェクトです。国際科学理事会の前身は「国際科学連合」で、1931年にベルギーのブリュッセルで設立されました。連合のメンバーには典型的な研究所や国立科学アカデミー、研究理事会、社会学領域の研究機関などが含まれます。メンバーのレベルは最低限、科学界に影響力のない機関から、我々が知る最高の科学団体まで様々です。
「地球限界」理論を提唱した科学者たちは「ネイチャー」のようなトップジャーナルにも多数掲載されています。
この理論の立脚点は、現代人類が繁栄するためには、1.17万年前に始まった比較的安定した地質時代、つまり完新世に強く依存しているということです。完新世の基本パラメータが変わった場合、人類が絶滅するわけではありませんが、地質条件には一定の回復力があり、変化幅が警戒線の範囲内に収まれば回復可能です。地球限界理論は、これらの境界（警戒線）を超えると、ほぼ回復不能になると述べています。
完新世は、地質時代区分のうちで最も新しい時代である。第四紀の第二の世であると同時に、現代を含む。かつての沖積世とはほぼ同義である。 最終氷期が終わる約1万年前から現在までを指し、その境界は、大陸ヨーロッパにおける氷床の消滅をもって定義された。
9つの側面の具体的な内容は以下の通りです：
1. 気候変動
この次元には二つのサブ項目があります。一つは二酸化炭素の濃度、もう一つは受け取る太陽放射の強度です。
二酸化炭素の濃度は、産業化前は280ppm（100万分の280）でした。理論上の安全値は350ppmとされていますが、現在の値は416ppmで、このサブ項目はすでに警戒線を超えています。
太陽放射は実際には一定の値で、太陽光が地球表面に当たる後の一平方メートルあたりの光のパワーです。これは数億年にわたってほとんど変わらない定数であり、太陽の寿命の終わりにのみ大きく変わる可能性がありますが、それは数十億年後のことです。現在の値は1367ワット/平方メートルで、1億年前も、1億年後も同じです。
しかし、地球が受ける年間平均放射の強さは変化しており、主に大気中のガスの変化によるものです。地球にとっての主な影響は温室効果ガスです。産業化前は温室効果ガスの影響はゼロでした。理論上の安全値は、温室効果ガスによる放射強度の変化が1ワット/平方メートルを超えないことですが、現在の値は3.1ワット/平方メートルです。
つまり、二酸化炭素の濃度と放射強度の両方が超えているため、9つの次元の最初のものはすでに完全に警戒線を超えています。
2. 生物圏の完全性
これは、種の絶滅の速度として大まかに理解することができます。
単位は、百万年に絶滅する種の数です。産業化前は百万年に0.1〜1種が絶滅するペースでしたが、警戒値は百万年に10種の絶滅です。今日の状況を正確に評価するのは困難ですが、最低でも百万年に100種、最高で1000種が絶滅しているとされています。したがって、この次元もはるかに警戒線を超えています。
3. 生物地球化学
これは、窒素循環とリン循環を評価します。
農業の発展に伴い大量の窒素肥料が必要となり、空気中の主要成分である窒素が窒素肥料の一部となります。この評価は、人為的要因により大気中から除去される窒素元素に焦点を当てています。単位は毎年百万トンです。産業化前はこの値はゼロでした。警戒線は毎年6200万トンですが、現在は毎年1億6000万トンに達しており、警戒線を大幅に超えています。
リン元素に関しては、人為的要因により海に流れ込むリンを評価しています。産業化前は逆で、毎年海から100万トンのリンが減少していました。警戒値は、毎年1100万トン以上のリンが増加しないことです。今日の値は、毎年2200万トンのリンが増加しています。したがって、窒素とリンの両方が大幅に超過しているため、第3次元も警戒線を超えています。
4. 海洋の酸性化
ここで使用される飽和度は比率で、実際の濃度を飽和濃度で割った値です。この値が1を超えると、海水中の炭酸カルシウムが飽和していることを意味し、そのような海水は鉱物沈殿や生物の石灰化を促進します。この値が1未満であれば、海水は不飽和であり、海水中に現れる炭酸カルシウムは徐々に溶け込むことになります。
二酸化炭素の排出は、この値を徐々に小さくすることにつながります。その結果、一部の貝類の殻は軟化し、大規模なサンゴの死滅が起こります。全世界のサンゴ礁エリアは全海洋面積のわずか1‰に過ぎませんが、サンゴが形成する蜂窟状の構造が砂を集めて塔を形成し、生態系を形成するため、この1‰の海域には全世界の海洋生物の5分の1が生息しています。もしサンゴが二酸化炭素の濃度の上昇により死滅すれば、海洋生態系は壊滅的な打撃を受けることになります。
産業化以前のこの比率は3.44でしたが、現在の値は2.90です。警戒線は2.75です。つまり、まだ警戒線を超えていませんが、それに近づいています。
5. 森林の完全保存された割合
この次元では、地球上の約75％の森林が統計に含まれています。これには北方針葉樹林の85％、温帯森林の50％、熱带雨林の85％が含まれています。これは非常に包括的なものです。産業化以前の面積を基準値として100％とし、警戒線は75％です。つまり、少なくとも75％の森林が干渉されていない状態でなければならないということです。現在の値は62％で、人為的干渉を受けていないにもかかわらず、警戒線を超えています。
6. 淡水資源
これは、毎年人間が消費する全世界の淡水量を評価するものです。
産業化前は、年間415立方キロメートルの淡水が消費されていました。立方キロメートルは非常に大きな単位で、1立方キロメートルの水は約1億トンに相当します。警戒線は年間4000立方キロメートルです。現在の値はまだ明らかにされていないため、警戒線を超えていないと暫定的に考えられています。
7. オゾン層の破壊
これは成層圏のオゾン濃度の平均値を測定します。使用される単位はドブソン単位（Dobson unit）で、標準温度と圧力下のオゾン層の厚さとして大まかに理解することができます。産業化前は290DUで、これは約2.9ミリメートルに相当します。警戒線は276DUですが、現在は283DUです。ギリギリの状態ですが、これは9つの次元の中で唯一、長期的に改善される見込みのある指標です。
地球のオゾン層はわずか3mmの厚さしかありませんが、太陽からの紫外線を防ぐ重要な役割を果たしています。この層が完全に消失した場合、人間が皮膚がんになる確率は何百倍、何千倍にも増加する可能性があります。
紫外線の波長が短いほど危険性が高まります。100nm～280nmの紫外線は最も短い波長で最も危険です。オゾン層はこの波長帯の紫外線を100％吸収しています。280nm～315nmの紫外線では、オゾン層は約90％を吸収し、漏れた10％が現在の皮膚がんの主な原因です。315nm以上の紫外線は、オゾン層による吸収が少ないですが、それに伴う危険性も小さいです。
人間は20世紀70年代から冷蔵庫やエアコンを普及させ、その圧縮機にはフロンを使用していました。フロンが漏れ出すと、空気中でオゾンと反応し、オゾンを通常の酸素に変え、さらに塩素酸根を残します。塩素酸根は他のオゾンと結合し、さらに酸素と次亜塩素酸根を生成します。その結果、フロンが存在する限り、オゾンは致命的な感染症にかかったように次々と消失していきました。
幸いにも、太陽光が大気層に当たることで、一部の酸素は自然にオゾンに変わるため、フロンによってオゾンが急速に分解される一方で、常に新しいオゾンが生成されていました。ただし、80年代以降、人間によるフロンの排出量が多すぎるため、新しく生成されるオゾンはフロンによって消費されるオゾンに追いつけず、オゾン層の危機が生じました。
南極と北極では最も深刻な危機が発生しました。南極のオゾンホールの面積が最大だった時期には、約2500万平方キロメートルに達し、北米大陸の面積とほぼ同じ大きさでした。もちろん、「ホール」とはオゾンの厚みがゼロという意味ではなく、まだ少しは存在しています。たとえば、通常値が300DUで、最悪の時には南極上空のオゾンが通常値の1/3しかなかったこともあります。私が子供の頃、『オゾン層の消失』というSF映画を見たことがあります。
その後、100以上の国々が1989年にモントリオール議定書に署名し、オゾン層を破壊する化学物質の使用を禁止しました。過去20年の効果が現れ、2023年1月、国連の気候専門家委員会は報告書を発表し、人類はオゾンを消費する物質の99％を排除し、オゾン層を成功裡に保護していると述べています。しかし、1980年の地球上空のオゾン層の状態に回復するには、南北極を除く他の地域では2040年頃、北極では2045年頃、南極では2060年頃までかかるとされています。
まだ20年以上かかるとはいえ、これは逆転回復であり、現状を維持するだけでなく、改善される唯一の次元です。これは非常に心強いことです。
8. 大気エアロゾル
これは、大気中の異なるサイズの粒子の総数を地域ごとに測定するものです。
エアロゾル とは、化学上は、分散相が固体または液体またはその両方であり、連続相が気体であるゾルであると定義されている。一方、化学品の分類および表示に関する世界調和システムGHSでは、Aerosolsの定義はエアゾール噴霧器のことである。 この記事では化学上のエアロゾルを扱う。
空気中に浮かんでいる小さな粒子のことをエアロゾルと呼びます，そのうち，粒径2.5μm（マイクロメートル，ミクロンとも呼ぶ。2.5μmは2.5mmの1000分の１）以下の粒子をPM2.5（一般的にはPM2.5と書くことも多い）と呼び，その大きさから人間の肺の奥にまで到達しやすいとされています。ただ，PM2.5は最近急に発生したものでなく，太古の昔から一定量は地球上のどこの大気にも存在しています。また，自然起源のものと，人間の活動により発生するものがあり，自然起源のものについては原始時代から人類は呼吸してきたものです。 (工学院大学・並木，産業技術総合研究所・兼保)
ただし、この項目の数値はすべて欠落しており、今後数年間の研究成果で補完されることが期待されています。
9. 化学汚染
これには、有害物質、プラスチック、内分泌系を乱す物質、重金属、放射性物質が含まれます。
まだ定量化されていませんが、現在は非常に深刻であり、今後30年間でプラスチックの総量が3倍に増加する傾向を考慮すると、回復不能であり、警戒線を超えたと見なされています。
これら9つの分野を詳しく見てみると、警戒線を超えたのは6つではなく、実際に超えていないのは1つだけです。超過していないと見なされている2つは、データが暫定的に欠如しているためです。
今日では、この研究グループの科学者だけでなく、世界中の関連分野の科学者たちも、地球に新しい地質時代を割り当てるべきだと考えています。これは、地球がすでに「人新世」に入っているという、全世界の科学者の共通の認識です。唯一の意見の相違は、人新世がいつから始まるかという点です。一説によれば、1万年以上前に農業が始まった時から、また別の説では17世紀のコロンブスの大交換から、あるいは18世紀の産業革命から、または1945年7月16日の最初の原子爆弾の爆発からとされています。
人新世とは、人類が地球の地質や生態系に与えた影響に注目して提案されている地質時代における現代を含む区分である。人新世の特徴は、地球温暖化などの気候変動、大量絶滅による生物多様性の喪失、人工物質の増大、化石燃料の燃焼や核実験による堆積物の変化などがあり、人類の活動が原因とされる。
もちろん、この新しい地質時代はジュラ紀や白亜紀のような大きな地質時代の区分けを意味するものではありません。大きな地質時代の区分けの下には小さな階層があり、ジュラ紀や白亜紀のような時代は「紀」と呼ばれ、1つの紀にはいくつかの「世」があり、1つの「世」にはいくつかの「期」があります。
例えば、私たちが今住んでいる地質時代は、正式には「显生宙 - 新生代 - 第四纪 - 全新世 - 格陵兰期」となります。数百万年かけて完全に経験するような「世」の地質時代のように、人類は今、2～3百万年かけて歩むべき新しい時代を開始していることに、実に感慨深いものがあります。
前回の記事も併せてご覧ください。
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