Naczelnym systemem sprzężeń zwrotnych w geologii jest ewolucja, zapoczątkowana i trwa-jąca w przeobrażeniach kosmogenicznych, przez wykształcenie Galaktyki, Układu Słonecznego oraz powstania Ziemi.
Powstanie Ziemi przed około 4 543 milionami lat(1) Obecnie Ziemia o średnicy 12 742 km,
masie 5,972 mln TG (Teragramów)
i o powierzchni całkowitej 510,1 mln km2, w tym 148,9 mln km2 powierzchni lądów,
jest zamieszkana (w 2018 roku) przez 7,633 mld ludzi, oraz przez świat zwierząt i roślin.
(1) https://www.scientificamerican.com/article/how-science-figured-out-the-age-of-the-earth/, https://en.wikipedia.
org/wiki/Earth, https://www.scientificamerican.com/article/how-science-figured-out-the-age-of-the-earth/.
Do obecnego stanu Ziemia została doprowadzona w wyniku ewolucji kontrolowanej przez wła-sne sprzężenia zwrotne. Bowiem, poza grawitacyjnym i radiacyjnym wpływem Słońca i Księżyca oraz termalnym Słońca, i nieznacznym dopływem pozaziemskich cząstek materii, Ziemia stanowi odrębny system dynamiczny podlegający przekształcającym procesom strukturalnym w jej obrębie. Skutkiem przekształcania różnych elementów struktury Ziemi, przekształceniom ulegają także powodujące je procesy. Zatem Ziemia jest elementem pętli wielu równoległych, choć nie synchronicznych ciągów sprzężeń zwrotnych(1), powodujących stałe trendy przemian. W poszczególnych punktach spirali ewo-lucyjnej nie ma bowiem dokładnych nawrotów do stanów, w którymkolwiek punkcie czasu przeszłego.
Co jest powszechnie wiadome z geologii historycznej i co powoduje nieustanną ewolucję całości struk-tury Ziemia, jak i jej elementów składowych.
Tu pojawia się problem sprzeczności w procesach różnicowania materii, gdyż od początku for-mowania się globu ziemskiego, podobnie jak i innych ciał niebieskich, występuje nieustanne porząd-kowanie materii i dążenie do kosmicznej globalnej równowagi grawitacyjnej i termicznej. Zatem róż-nicowanie składu i rozprzestrzenienia właściwości fizycznych i chemicznych w przestrzeni jest także różnicowaniem faz intensywności poszczególnych procesów, od najdrobniejszych lokalnych do global-nych, co w efekcie staje się powodem ograniczania gwałtownych przemian świata, w rodzaju matema-tycznie wymodelowanego big-bangu. Człowiek został, jako efekt tych przemian, włączony do dalszego ciągu „porządkowania” przemiany struktur ziemskich dopiero po upływie >4,54 mld lat naturalnego modelowania Systemu Ziemia.
W powszechnym pojęciu szereg naturalnych procesów geoklimatycznych ze specyficznymi sprzężeniami zwrotnymi, do których wzmożenia mogli się przyczynić ludzie, prowadzi do pogorsze-nia stanu i ogólnego zagrożepogorsze-nia dotychczasowych warunków ludzkiej egzystencji(2). Do tych sprzężeń zaliczane są narastające wpływy ludzkie na całokształt globalnego systemu klimatycznego. Można tu zaliczyć wpływy ludzkie na pożary lasów i ogólnie wylesienia, na rozwój lub zaniki podmokłości, wyta-pianie lodowców, zanikanie wiecznej zmarzliny i redukcję pól śnieżnych wskutek ogólnego ocieplenia.
Podobnie, jak i bezpośrednie powiększanie areałów rolnych, utrzymywanie plantacji sprzyjających me-tanogennym procesom, wreszcie ogólne osuszanie gleb i zmniejszanie trwałej masy drzewnej wsku-tek wypalania. Wszystkie te zjawiska antropogenne zdają się być związane sprzężeniami zwrotnymi niszczącymi trwałość środowiska przyjaznego egzystencji ludzkiej(3). Jednak E.J.S. Emilson i inni (2018) uważają, że emisja metanu wzmagającego wtórnie ziemski efekt cieplarniany zwiększa się w sposób naturalny ze świeżych osadów i roślin wodnych(4).
Rośliny zawierają 450 GT węgla, z wchłonięcia 1 425 GT CO2
Bakterie 70 GT 310 GT
(suma wartości powyżej jest tu różna od arytmetycznej wskutek zaokrągleń i pominięć pomniejszych rodzajów po-pulacji świata zwierząt i wirusów [S.O.]).
(1) W obrębie naczelnego systemu sprzężeń zwrotnych funkcjonują sprzężenia pomniejsze, o pętlach mniejszego za-sięgu i szybszych nawrotach. W geologii dominujące siły sprawcze przemian są zawarte w nośnikach grawitacji i ciepła, czyli w masie, mniej w inercji kinematycznej, w jeszcze mniejszym stopniu w zjawiskach klimatycznych.
(2) https://www.dw.com/en/when-nature-harms-itself-five-scary-climate-feedback-loops/a-43649814.
(3) https://www.climate.gov/teaching/resources/climate-feedback-loops.
(4) E.J.S Emilson, M.A. Carson, K.M. Yakimovich, H. Osterholz, T. Dittmar, J.M. Gunn, N.C.S. Mykytczuk, N. Basiliko, A.J. Tanentzap, Climate-driven shifts in sediment chemistry enhance methane production in northern lakes, „Nature Commu-nications” 2018 volume 9, Article number: 1801 236-2, https://www.nature.com/articles/s41467-018-04.
Zatem traktowanie ludzi (przez ludzi), a de facto uznawanie ludzkiej egzystencji, jako przyczyny sprawczej pogarszania się warunków życia (ludzkiego) na Ziemi jest o tyle prawdziwe, o ile przyjmuje się jako pewnik, że wszystkie zjawiska na Ziemi są ze sobą powiązane sprzężeniami zwrotnymi. Jednak ludzie uprawnieni w sposób naturalny do życia, są tylko biernym elementem całości procesów w obrę-bie Systemu Ziemia. Posiadanie świadomości oraz wiedzy nie zmniejsza zasadniczo skutków egzysten-cji w sensie przyrodniczym. Człowiek może tylko łagodzić niektóre efekty uboczne swojej obecności i tylko w sensie lokalnym. A podnoszenie zawartości dwutlenku węgla w atmosferze jest naturalną potrzebą biosfery do zwiększania produktywności masy roślinnej i protein niezbędnych w podtrzymy-waniu zagęszczającego się życia na Ziemi.
Niezbędny do życia dwutlenek węgla (CO2) jest przyswajany przez rośliny lądowe, morskie i glo-ny, a rozkładany na tlen zwracany do atmosfery oraz na węgiel wchodzący w budowę całej masy organicznej świata. W Instytucie Naukowym Weizmanna w Izraelu oszacowano ilościowo chwilową zawartość węgla w organizmach żywych na Ziemi(1).
W 2018 roku żyje na świecie około 7,6 mld ludzi pochłaniających codziennie żywnościowe pali-wo z węglem atmosferycznym pobieranym przez rośliny. Emitują ciepło i gigatony wyziewów cieplar-nianych. Stają się więc elementem bilansu w przyrodniczym krążeniu węgla.
Około 7,6 mld ludzi, zawiera łącznie (zaledwie) 0,06 GT węgla(2) Ludzie pochłaniają codziennie żywność roślinną
i zwierzęcą zawierającą średnio 2500 kilokalorii na osobę.
Ta żywność zostaje przekształcona w ostatecznym stadium przemian organicznych w ciepło.
Zatem rocznie 7,6 mld ludzi wydziela 2 900 000 TJ ciepła,
oraz wydycha około 1,55 GT dwutlenku węgla.
W tym sensie ludzie nie zaburzają istotnie naturalnych procesów przemiany materii na Zie-mi. Jednak corocznie wyzwalają z różnych źródeł i zużywają bezpośrednio na różne cele, z wyjątkiem podtrzymywania własnego życia, 565,687 mln TJ energii pierwotnej(3) (tab. 1). Ponad 50% tej energii ulega rozproszeniu podczas przetwarzania, a z pozostałej energii traci się znowu około 50% wskutek technologicznych ograniczeń sprawności linii przesyłowych i urządzeń odbiorczych. Cały zasób ener-gii – wykorzystanej i rozpraszanej jest w ostateczności zamieniany w ciepło lub akumulowany w egzo-termicznych produktach, wydzielających ciepło podczas ich wykorzystania.
Ciepło wydzielane w antropogenicznych przemianach energetycznych jest niewątpliwym pod-grzewaczem przypowierzchniowej przestrzeni ziemskiej. I coraz więcej energii utylizowanej przez ludzi służy obniżaniu temperatury pomieszczeń mieszkalnych i magazynowych, co jest pomniejszym zapę-tleniem skutku i domniemanej przyczyny ocieplenia. To ciepło, odprowadzane z pomieszczeń miesz-kalnych i magazynowych, bezpośrednio podgrzewa atmosferę ziemską.
Jednak łączna ilość ciepła pochodzącego ze źródeł antropogenicznych, w tym źródeł kopalnych, jest nadal znikoma w porównaniu z ciepłem słonecznym docierającym do powierzchni Ziemi w ciągu roku. Wynosi około 0,003 ilości ciepła słonecznego, ale w pomniejszych sprzężeniach zwrotnych, po-woduje zwiększenie ziemskiej emisji cieplnej w przestrzeń okołoziemską. Tym samym bezpośrednie oddziaływanie ludzi na podgrzewanie atmosfery ziemskiej jest dodatkowo zmniejszane. Natomiast pośrednie oddziaływanie, za sprawą zwiększanej emisji CO2 do atmosfery, jest domniemane. Bowiem stwierdzane i dostrzegane bezpośrednio zwiększanie zawartości CO2 w atmosferze może być skutkiem, a nie powodem globalnego ocieplenia.
(1) R. Milo, 2018, http://www.pnas.org/content/115/25/6506/tab-figures-data.
(2) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Population_growth_rate_world.PNG.
(3) Według BP Statistical Review of World Energy 2018.
W 2017 roku w wyniku eksploatowania wszystkich źródeł energii i jej przetwarzania wyemi-towano do atmosfery 33,444 miliarda ton CO2, w tym 3/11 części czystego pierwiastka węgla (C) 9,121 mld ton C.
Tabela 1
Zużycie technologiczne energii pierwotnej na świecie w mln toe na potrzeby przemysłowe, komunalne i domowe, w tym na oświetlenie (w przeliczeniu na miliony ton ropy naftowej) w 2017 roku,
wynosi, stosownie do źródeł energetycznych (wg Raportu BP–2018)(1) Ropa naftowa Zatem średnio na statystycznego mieszkańca Ziemi:
przypada rocznie oraz
7 456,437 GJ energii technologicznej
4,380 GJ energii spożywczej(1), podgrzewających naszą atmosferę.
Z energii pierwotnej ze źródeł odnawialnych i kopalnych:
uzyskano łącznie to jest
25 551,3 TWh prądu elektrycznego, 91 984 680 TJ/rok (2017)
Dla przypomnienia: toe, czyli tona oleju ekwiwalentnego, jest energetycznym równoważnikiem jednej metrycznej tony ropy naftowej o wartości opałowej równej 10 000 kcal/kg.
Energia cieplna jest niezniszczalna, ale podlega nieustannemu, nieodwracalnemu rozpraszaniu w określonym poziomie intensywności (ciepła materii). Na Ziemi to rozpraszanie jest kompensowane przez energię pochodzącą z rozpraszania zasobów energetycznych z wyższego poziomu energetyczne-go (nuklearneenergetyczne-go – w pierwszym rzędzie na Słońcu, także we wnętrzu Ziemi). Zasoby energii na Ziemi są chwilowo, w sensie czasu geologicznego, zbilansowane z procesami jej uwalniania, przekształcania i wykorzystywania. Jako proces naturalny, uwalnianie podlega fluktuacjom wywoływanym przez sprzę-żenia zwrotne i aktywność ludzką. I te fluktuacje w postaci klimatycznych zmian średniej temperatury powietrza, wód mórz i oceanów, wytapiania lodowców i morskich pokryw lodowych, choć naturalne w biegu dziejów, stają się powodem niepokoju i domniemań dotyczących skutków klimatycznych prze-kształceń w otoczeniu ludzkim.
Uzależnienie ludzi od zjawisk naturalnych w złożonym systemie globalnego ciągu sprzężeń, jesz-cze nie do końca poznanych, zasadza się na sekwencji: więcej ludzi, więcej emisji CO2, więcej CO2 w atmosferze, więcej zieleni, więcej żywności, mniej głodu, więcej ludzi. Złożoność systemu ujawnia się w asynchronicznych wykresach zmian jego poszczególnych elementów. Sprzężenie: więcej żywno-ści – mniej głodu wpłynęło wyraźnie na sprawy ludzkie. Tam, gdzie jest mniej głodu jest także zauwa-żalny spadek przyrostu naturalnego. Wyraźnie zanika bowiem atawistyczna konieczność zwiększenia rozrodu dla utrzymania ciągłości egzystencji w warunkach trudnych. Z wykresów przemian wynikają też wiadome, choć poboczne sprzężenia zwrotne niższego rzędu, zregionalizowane, bez globalnych oddziaływań bezpośrednich, ale z wieloma implikacjami zwrotnych sprzężeń wtórnych.
Ubocznym ciągiem sprzężeń, związanych ze stale rosnącą populacją ludzką i jej oddziaływaniem na otoczenie, jest wzrost efektywności produkcji żywności, w tym zwiększenie wydajności z jednostki powierzchni uprawnych terenów, ale i wzrost produktywności biologicznej roślin otrzymujących więcej dwutlenku węgla do rozbudowywania swej masy przy wykorzystaniu energii Słońca. A za roślinami postępuje większy przyrost zwierząt, stanowiących łącznie podstawy żywienia wszelkich organizmów.
(1) Nie jest tu uwzględniona, jako naturalna i nieprzekształcana technologicznie, cieplna i świetlna energia słoneczna docierająca bezpośrednio do ludzkiego środowiska i wykorzystywana biernie w olbrzymich ilościach o średniej około 15°C przypowierzchniowej temperaturze Ziemi, wód i biosfery.
Ten proces zwiększania efektywności produkcyjnej nie zmniejsza uzależnienia ludzi i ludzkich struktur od efektów klimatycznych, które są drastycznie kosztowne. Według danych NOAA opracowa-nych i zestawioopracowa-nych przez WRI, tylko w Stanach Zjednoczoopracowa-nych w 2017 roku od stycznia do paździer-nika kataklizmy pogodowe powodowały wielomiliardowe straty w przeliczeniu na dolary w podziale na sztormy, powodzie, mrozy, cyklony, susze i pożary(1).