Хотя официальное объявление антропоцена самостоятельной геологической эрой всё ещё ожидает своего часа (Crutzen, 2002; Zalasiewicz et al., 2017), уже ясно, что наши человеческие усилия окажут воздействие на геологическую летопись, которая формируется в наши дни (Waters et al., 2014). Какие бы то ни было споры относительно конкретной границы, которая определит этот новый период, не относятся к нашим целям, потому что предложенные маркеры (концентрации газов в ледяном покрове, радиоактивность с коротким периодом полураспада, Колумбов обмен) (например. Lewis & Maslin, 2015; Hamilton, 2016) явно не обещают быть геологически устойчивыми или различимыми на отрезках времени, измеряемых миллионами лет. Однако существуют многочисленные изменения, которые уже произошли и сохраняются. Ниже мы обсуждаем некоторые из них.

Анализ антропогенного следа на геологической шкале времени выявляет интересный парадокс. Чем продолжительнее время существования человеческой цивилизации, тем больше тот сигнал, который можно было бы ожидать в геологической летописи. Однако чем больше продолжительность существования цивилизации, тем ближе должны быть её методы хозяйствования к модели устойчивого развития, чтобы она смогла выжить. Чем более устойчивым в развитии будет общество (например, в области выработки энергии, в производстве или земледелии), тем меньшим будет его след на остальной части планеты. Но, чем меньше этот след, тем меньше будет сигнал, заключённый в геологической летописи. Таким образом, след цивилизации мог бы самоограничиваться на относительно коротком отрезке шкалы времени. Чтобы избежать рассуждений о дальнейшей судьбе человечества, мы рассмотрим лишь те виды воздействий, которые уже отчётливо заметны, или которые возможно предсказать по достоверным траекториями для следующего столетия (например. Nazarenko et al., 2015; Köhler, 2016).

Обращаем внимание на то, что эффективный темп накопления осадка в океанических отложениях для кернов с осадком возрастом во много миллионов лет составляет в лучшем случае величину порядка нескольких сантиметров за 1000 лет, и если темпы биотурбации могут размыть сигнал короткого отрезка времени, то антропоцен, вероятно, будет выглядеть всего лишь как участок толщиной несколько сантиметров, и появится в летописи почти мгновенно.

Устойчивые изотопные аномалии углерода, кислорода, водорода и азота

Начиная с середины 18-го века, люди высвободили более 0,5 триллиона тонн ископаемого углерода путём сжигания угля, нефти и природного газа (Le Quéré et al., 2016), со скоростью, на порядок превышающей таковую у естественных долговременных процессов его высвобождения или поглощения. Кроме того, была широко распространена вырубка лесов, и двуокись углерода поступала в воздух в процессе сжигания биомассы. Весь этот углерод имеет биологическое происхождении, и потому обеднён изотопом ¹³C по сравнению с гораздо большими запасами неорганического углерода (Revelle & Suess, 1957). Таким образом, соотношение ¹³C и ¹²C в атмосфере, океане и почвах уменьшается (воздействие, известное как «эффект Зюсса» (Quay et al., 1992)), и на настоящий момент изменение составляет около 1‰ δ¹³C в поверхностных слоях океана и в атмосфере, начиная с доидустриальной эпохи (Böhm et al., 2002; Eide et al., 2017) (рис. 1 (a)).

Как следствие увеличения содержания ископаемого углерода в системе, с дополнениями в виде изменения количества сажи, другими отличными от CO₂ следовыми парниковыми газами (например. N₂O, CH₄ и хлорфторуглероды (ХФУ)), глобальная индустриализация сопровождалась потеплением — на данный момент примерно на 1 °C, считая с середины 19-го века (Bindoff et al., 2013; GISTEMP[4] Team, 2016). Из-за зависящего от температурных условий фракционирования в образовании карбонатов (Kim & O’Neil, 1997) (−0,2‰ δ¹⁸O на 1 °C) и жёсткой корреляции во внетропической зоне между температурой и δ¹⁸O (между 0,4 и 0,7‰ на 1 °C) (и ∼8× более чувствительной для изотопов дейтерия относительно водорода (δD)), мы ожидаем, что данное повышение температуры будет обнаружимо в поверхностных океанических карбонатах (в частности, у фораминифер), в органических биомаркерах, летописи пещерных отложений (сталактитах), в озёрных рачках-остракодах и кернах льда из высоких широт, хотя в рамках, рассматриваемых в данном случае масштабов времени можно будет выявить лишь первые два случая.

Сжигание ископаемого топлива, изобретение процесса Габера-Боша, повсеместное применение азотных удобрений и ускоренный темп фиксации азота, связанный с культивируемыми растениями, оказали значительное воздействие на азотный цикл (Canfield et al., 2010) — оно таково, что аномалии δ¹⁵N уже обнаружимы в отложениях, удалённых от цивилизации (Holtgrieve et al., 2011).

Летопись осадочных отложений

Есть множество причин значительного увеличения сноса осадка реками, и, соответственно, его отложения в прибрежных природных средах. Появление сельского хозяйства и связанного с ним сведения лесов привело к значительному усилению эрозии почв (Goudie, 2000; National Research Council, 2010). Кроме того, шлюзование рек (таких, как Миссиссипи) привело к значительно большему отложению океанских осадков, чем могло бы наблюдаться в ином случае. Данную тенденцию несколько ослабляет параллельное увеличение количества речных плотин, которые снижают объёмы осадка, сносимого вниз по течению. В дополнение к этому повышение температуры и увеличение содержания водяного пара в атмосфере стали причиной большей интенсивности осадков (Kunkel et al., 2013), что само по себе также привело бы к большей эрозии, по крайней мере, в отдельных регионах. Эрозия берегов также возрастает как следствие повышения уровня моря, а в полярных областях она усиливается за счёт уменьшения количества морского льда и таяния вечной мерзлоты (Overeem et al., 2011).

В дополнение к изменениям в потоке осадочных отложений с суши в океан изменится также сам состав осадка. Из-за повышенного растворения CO₂ в океане вследствие антропогенного выброса CO₂ верхний слой океана закисляется (увеличение содержания H⁺ на 26 % или снижение pH на 0,1 с 19-го века) (Orr et al., 2005). Это приведёт к усилению процесса растворения CaCO₃ в составе осадка, которое будет продолжаться, пока океан не сможет нейтрализовать это увеличение. Произойдут также существенные изменения в минералогии (Zalasiewicz et al., 2013; Hazen et al., 2017). Усиление выветривания на континентах также, вероятно, изменит соотношения стронция и осмия (то есть, соотношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr и ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os) (Jenkyns, 2010).

Как уже обсуждалось выше, содержание азота в реках увеличивается как следствие методов ведения сельского хозяйства. Это, в свою очередь, приводит к усилению деятельности микробов в прибрежной зоне океана, которая может исчерпать растворённый в толще воды кислород (Diaz & Rosenberg, 2008), а недавние обзоры указывают на снижение его содержания по всему миру уже примерно на 2 % (Ito et al., 2017; Schmidtko et al., 2017). Это, в свою очередь, приводит к расширению зон с минимальным содержанием кислорода, большему масштабу аноксии в океане и возникновению так называемых «мёртвых зон» (Breitburg et al., 2018). Поэтому для осадка в пределах этих областей будут характерны большее содержание органики и меньшая интенсивность биотурбации (Tyrrell, 2011). Окончательная степень распространения этих мёртвых зон неизвестна.

Кроме того, объёмы антропогенных потоков свинца, хрома, сурьмы, рения, металлов платиновой группы, редкоземельных элементов и золота в настоящее время значительно превышают их поступление из естественных источников (Sen & Peucker-Ehrenbrink, 2012; Gałuszka et al., 2013); это подразумевает, что будет наблюдаться резкий пик в потоке этих металлов в составе речного стока и, следовательно, их более высокая концентрация в прибрежных отложениях.

Фаунистическая радиация и вымирания

Последние несколько веков стали временем существенных изменений численности и распространения мелких животных, в частности, крыс, мышей и кошек, и т. д., что связано с исследованием человеком Земли и биотическим обменом. В настоящее время изолированные популяции почти везде во многих отношениях замещены этими чужеродными видами. Летопись окаменелостей, вероятно, отразит большую фаунистическую радиацию этих индикаторных видов в данной точке. В то же самое время много других видов уже вымерло или с большой вероятностью вымрет, и их исчезновение из летописи окаменелостей будет заметным. По прошествии многих миллионов лет в будущем вымирания крупных млекопитающих, которые произошли в конце последнего ледникового периода, также будут связаны с началом антропоцена.

_{Рис. 1. Схематические кривые стабильных изотопов углерода и температуры (или связанных параметров) на протяжении трёх периодов.}