Kannanotto ilmastonmuutokseen
Aikaansa seuraavat ihmiset kautta maailman, Sydneysta Pariisiin, ovat marssineet tänään ilmaistakseen huolensa ilmaston muutoksen johdosta. Minä olen täällä mökkimaisemissa, kaukana metsän keskellä – siis ei kukaan noteeraa vaikka kävelin kylätiellä pari kilometriä ilmaston puolesta. Se meni paremminkin nauttimisen puolelle. Kävelyn lisksi laitankin siis pienen kannanaoton vielä tämän bloginkin kautta.
Ajat muuttuvat, ilmasto siinä samalla – se lienee pitkän aikavälin väistämätön asiaintila tässä maailmassa. Näin on käynyt monesti ennenkin – näin kay varmasti taas, joskus, ennemmin tai myöhemmin. Ihminen voi siihen prosessiin vaikuttaa, suuntaan tai toiseen. Tuo vaikuttamisen suunta riippuu siitä halutaanko tähän asiaan satsata miten paljon ajatusta, resursseja ja suunnittelua – vai halutaanko tehdä jotakin kaupallista sen sijaan. Ihminen voi jo, jos haluaa, vaikuttaa asioihin globaalilla tasolla.
Viime viikollahan jo kuultiin, valtakunnan uutisista, että nyt se on tapahtumassa. Ilmastonmuutos. Suomessa keskilämpötila noussut 2 astetta. Talvea odotellaan, mutta eipä tiedä tuleeko sitä. Ja sitten toiset voivat olla sitä mieltä että tuotannollisista syistä tällainen ilmastonmuutos on meillä Suomessa jopa edullinen, ja niin myös Venäjällä, ja Karibian saarilla….
No, miten tämä aihe liittyy tämän blogin aiheeseen, eli astrobiologiaan. Liittyypä hyvinkin, sillä astrobiologiaan kuuluu koko elämän olemassa olon ajallinen kaari, alkaen elämän edellytysten syntymisestä ja elämän synnystä, aina eliökunnan kehittymiseen ja elämän tulevaisuuteen asti.
Siis: Mikä on eliökunnan tulevaisuus? On oletettavaa että elämä sinänsä säilyy: elämä on ennenkin voinut hyvin tällä planeetalla satoja miljoonia vuosia kestäneiden lämpimien kausien aikoina. Mutta jos katsotaan taaksepäin, elämän kehitystä yleisesti tällä planeetalla, niin sehän on edennyt suurten ja totaalisten murroskausien kautta. ”Punctuated equilibrium”, kuten Stephen Gould sanoo. Tarkoittaa että eliökunta kehittyy tasaisesti pitkien rauhallisten aikojen yli, ja sitten tulee joku kertapysähdys, joukkotuho, massasukupuutto, ja siinä vaiheessa ei kukaan tiedä mitä sitten tapahtuu. Eivät dinosaurukset suuren kukoistuksensa aikoina olisi arvanneet, että yhtenä päivänä ilmasto muuttuu niin totaalisesti että ne kaikki kuolevat, ja tilalle nousevat ne rääpälemäiset pienet jyrsijän-tapaiset ötökät joita silloin piileskeli vain joissakin kivien koloissa. Eli nisäkkäät ja pussieläimet.
Siis, jos tälle nykyiselle eliökunnalle käy hassusti, mitä sitten seuraa? Miten käy eri lajeille, miten käy ihmiselle? Tai ihmisen sivilisaatiolle? Kuten tulevaisuus yleensä, tuota on mahdoton ennustaa – varsinkaan kun meille ei ole vielä havaintoja mistään sivilisaatiosta joka olisi ollut olemassa pidempään kuin tämä omamme.
Onneksi ihmisellä on sellainen hieno taipumus, että aina kun ilmenee joku ongelma, niin siihen keksitään sitten vastaus. Älykkäänä lajina ei olla enää ollenkaan aseettomia suurten muutosten edessä. Paikallisia ratkaisuja kehitellään jo ainakin Hollannissa, ja muuallakin rannikoilla: Kelluvia taloja! Nämä luonnonmullistukset eivät varmaankaan olekaan se suurin uhka ihmiselle – vaan suurepi uhka voi olla se mitä tapahtuu ihmisten yhteiskuntarakenteelle: miten monet ihmiset ja kansat lähtevät liikkeelle, kun omat asuinseudut käyvät elinkelvottomiksi.
Edellisen blogin keskustelussa päädyimme Pekka Janhusen loistavaan visioon siitä miten ihminen pystyisi nyt jo rakentamaan avaruuteen tuollaisia ihmiselle asuinkelpoisia – joidenkin kymmenien neliökilometrien kokoisia, omavaraisia, ravintoa ja happea tuottavia elinolosuhteita. Sopivia saarekkeita ihmisen siirtokunnille. Ehkäpä se ihmisen tulevaisuus voikin olla sitten vaikka siellä…
Tutustuin hieman kvartäärikauden isojen maanisäkkäiden sukupuuttoaaltoon, https://en.wikipedia.org/wiki/Quaternary_extinction_event . Se on siinä mielessä mielenkiintoinen tapahtuma että vaikka ihminen oli paikalla seuraamassa ja aktiivisesti osallistumassa, emme nykyään tiedä siitä kauhean paljon. Kymmenet isot nisäkäslajit kuolivat sukupuuttoon eri mantereilla ja eri aikoina, mutta kuitenkin geologisesti ajatellen nopeasti. Ehkä ihminen metsästi ne sukupuuttoon, mutta asiasta ei ole täyttä varmuutta ja toisaalta Afrikassa monet lajit säilyivät vaikka se on ihmisen alkukoti. Ehkä mantereiden metsittyminen ja soistuminen hävitti eläinten elinympäristöt, mutta toisaalta ilmasto- ja kasvillisuusolot olivat vaihdelleet aiemminkin ilman vastaavia sukupuuttoja. Ehkä paras arvaus on yhteisvaikutus, että kasvillisuuden muutos pienensi ruohonsyöjien elinalueita niin paljon että ihmisen metsästyspaine riitti hävittämään ne. Ehkä mammutti oli avainlaji joka mahdollisesti muiden ruohonsyöjien elämän pitämällä puuntaimet kurissa ja estämällä metsittymisen.
Mutta niin monen lajin täydellinen sukupuutto ympäri maapallon on silti minusta jonkin sortin mysteeri. Esimerkiksi Amerikan mantereille ei jäänyt yhtään sellaista yli 100 kg painoista nisäkäslajia jonka alkukoti oli Etelä-Amerikassa.
Ilmastonmuutoksen seurauksia tutkitaan ja arvioidaan kaiken aikaa. Tässä yksi tuore ja hyvin huolestuttava skenaario:
http://yle.fi/uutiset/ilmastonmuutokselle_loytyi_entista_pelottavampi_seuraus__voi_tuhota_suuren_osan_maapallon_elamaa/8496082
Pelottava skenaario todelalkin, tuo tuossa linkissä: ilmaston (ja meriveden) lämpeneminen vähentäisi oleellisesti fotosynteesiä ja hapen tuottoa merissä. Kuitenkin – nämä ovat kovin monitekijäisiä asioita ennustettavaksi. Itse ajattelisenin siltä kannalta että Maan ilmasto on monia pitkiä aikoja ollut huomattavasti lämpimämpi kuin nykyään – näin mm. hiilikaudella, ja silloin ainakin happipitoisuus oli paljon korkeammalla kuin nykyään. Nimittäin tuo korkeampi lämpötila myös lisää fotosynteesin tehoa —
Vaikeita kysymyksiä – jopa maailman ilmastoasiantuntijoille.
Kun fossiilista hiiltä poltetaan, ilmakehän O2 sitoo itseensä hiiliatomin ja muuttuu CO2:ksi. Eli happi tosiaan vähenee samalla määrä kuin hiilidioksidi lisääntyy, mutta koska hiilidioksidia on ilmassa alle tuhannesosa, vaikutus on käytännössä merkityksetön.
Kasvien kasvunopeudella ei ole tuon kanssa oikeastaan paljonkaan tekemistä, vaan ainoastaan sillä mitä tapahtuu orgaaniselle jätteelle (jonka bruttokaava on suunnilleen CH2O). Jos jäte sedimentoituu pysyvästi esimerkiksi meren pohjaan (mikä tapahtuu helpommin hapettomassa kuin hapellisessaa pohja-alueella), silloin hiili palaa alkutilaan eli fossiiliseen olomuotoon ja kasvin kasvaessaan tuottama happi jää ilmakehään korvaamaan alkuperäisessä poltossa syntynyttä vajetta. Jos jäte saa happea, se kuitenkin yleensä hajoaa ja palautuu takaisin muotoon CO2 ja H2O, jolloin O2-molekyyli taas sitoutuu hiilidioksidiin. Silloin tulos on sama kuin jos kasvi olisi kuoltuaan poltettu.
Vaikka yhtään pysyvää hiilen hautautumista ei tapahtuisi, happimäärän vähenemä ei voi ylittää sitä määrää mitä fossiliista hiiltä oli kaivettu esiin ja poltettu, ja kuten todettu, tuo alenema on hapen riittävyyden kannalta merkityksetön eli alle 0.1 prosenttia ilmakehästä.
Suuremmassa määrin ilmakehän happimäärä voi kasvaa esimerkiksi jos tulivuoret tuottavat CO2:sta (eli hiiltä ja happea) jonka hiiltä kasvit sitovat ja joka sen jälkeen hautautuu. Silloin CO2:n happi jää jäljelle ilmakehään O2:na. Tosin päin, jos fossiilista hiiltä poltetaan (tai jos sitä palaa esimerkiksi jonkin tulivuorenpurkauksen sytyttämänä) ja jos sen ilmakehään tupsauttamaa hiilidioksidia sitoutuu pysyvästi karbonaattimineraaleihin (esimerkiksi CaCO3), silloin ilmakehän happipitoisuus alenee koska silloin paitsi C myös O2 sedimentoituu sinne epäorgaaniseen karbonaattiin mukaan. Tällaiset prosessit kestävät kuitenkin miljoonia vuosia.
Happea ja typpeä on ilmakehässä valtavasti ja hiilidioksidi on siihen päälle vain pieni mauste.
Joo, näin on: 6H2O + 6CO2 + valon fotonit → C6H12O6 (glukoosi) + 6O2. Kaavan mukaisesti happi kiertää veden ja vapaan molekulaarisen hapen välillä, samalla kun vety kiertää veden ja orgaanisen biomassan välillä. Se että hiilikaudella hapen pitoisuus nousi niin ylös johtui siitä että niin paljon hiiltä sitoutui biomassaan joka hautautui sedimentteihin; siitä syntyi planeetan fossiiliset varannot. Eli se hiilidioksidin määrä ilmassa riippuu vain siitä kuinka paljon hiiltä on maan alla joko orgaanisina tai epäorgaanisina sedimentteinä, ja kuinka paljon on biomassaan sitoutuneena.
Ajatellaas tällaista täysin hypoteettista skenaarioita että happea tuottavan fotosynteesin tehokkuus merkittävästi vähenisi, tai että se loppuisi kokonaan. Olemassa oleva orgaaninen biomassa vähitellen hapettuisi CO2:ksi – tähän kuluisi vain 1 % nykyisestä ilmakehän hapesta. Mutta meiltä loppuis RUOKA!
Ilmakehän happi on syntynyt fotosynteesissä, veden hajoamistuotteena. Vedestä on samalla irronnut 2x moolimäärä vetyä – joka on sitoutunut biomassaan, tuon edellä olevan kaavan mukaisesti. Biomassan palaessa vapaa happi + biomassasta irtoavat vedyt taas muodostavat vettä. Eli kaavan pitäisi olla tasapainossa. Se että ilmakehässä on noin suuri ylimäärä happea, suhteessa biomassaan sitoutuneen vedyn (ja hiilen) määrään, johtunee siitä että suurin osa biomassasta ja siihen sitoutuneesta vedystä on maan alla orgaanisissa sedimenteissä?
”Olemassaolon taistelu” eläimelle tarkoittaa kilpailua ekolokerosta muiden lajien kanssa. Mutta ihmiselle, koska hän on riippuvainen koko biosfääristä jota toisaalta hallitsee, olemassaolon taistelu on taistelua biosfäärin puolesta fysikaalista ympäristöä vastaan, joka ei useinkaan ole optimaalinen (esimerkiksi jääkaudet) ja on joskus selvästi vihamielinen (esimerkiksi asteroiditörmäykset).
Nyt käynnissä oleva ilmastonmuutos on ihmisen aiheuttama, mutta samanlainen muutos voisi aiheutua myös luonnollisista syistä (esimerkiksi tulivuorenpurkauksen sytyttämä hiilikerrostuman pitkäkestoinen tulipalo) ja sen haitat ja hyödyt olisivat samat.
Joskus keskustelussa rintamalinjat ovat ”ihminen vastaan luonto”, mikä on väärin koska ihminen taistelee samalla puolella muun biosfäärin kanssa. Ihminen on biosfäärin valiosotilas tässä taistelussa, koska vain ihminen osaa älyllään judottaa ylivoimaisia luonnonvoimia. Esimerkiksi hän voi rakentaa pienen sähköpurjealuksen joka poikkeuttaa ison asteroidin rataa niin että se ei törmääkään maahan katastrofaalisin seurauksin. Tai jos maapallo viilenee tai lämpenee liikaa, hän voi rakentaa avaruuteen varjostimia tai peilejä joiden raaka-aineet hän louhii asteroideista. Asteroidien kaivostoiminta otti muuten juuri ison harppauksen eteenpäin kun Obama allekirjoitti sen mahdollistavan lain USA:ssa.
On tietysti riski että ihminen manageroi biosfääriä väärällä tavalla. Esimerkiksi jos ihminen vakioi ilmasto-olot keinotekoisesti jolloin ei ole enää jääkausia eikä lämpökausia, hidastaako se eläinten evoluutiota ja jos niin käy, onko se haitta pitkällä tähtäimellä? Nämä ovat vaikeita kysymyksiä, mutta sanoisin että ainakin asteroiditörmäyksiä kannattaisi joka tapauksessa torjua.
Hieno keskustelu isoista kysymyksistä!!