How the World Really Works: A Scientist’s Guide to Our Past, Present and Future

День без пополнения запасов воды в организме станет серьезным испытанием, два дня будут уже опасными, а три дня могут стать смертельными. Помимо жизненно необходимого минимума, в среднем около 750 килограммов (или литров, или 0,75 кубического метра) воды на человека в год, существуют и другие, причем и гораздо более существенные потребности в воде: для личной гигиены, приготовления пищи и стирки (даже без учета домашних туалетов эти категории добавляют 15–20 литров в день, или около 7 кубометров в год), производства и в первую очередь для сельского хозяйства.

Ежегодно в результате фотосинтеза на суше и в воде растения вырабатывают не меньше 300 миллиардов тонн кислорода – и столько же поглощают. Эти потоки, а также меньшие по масштабу, связанные с захоронением и окислением органического вещества, не полностью уравновешиваются в течение суток или определенного времени года, но в долговременном плане они практически компенсируют друг друга – в противном случае мы отмечали бы существенное повышение или снижение уровня кислорода. В реальности содержание кислорода в атмосфере на удивление стабильно.

Кислороду не угрожают ни люди и животные, явно снижающие его количество в результате дыхания, ни даже самое масштабное, какое только можно представить, сжигание (быстрое окисление) земных растений.
Земная растительность содержит порядка 500 миллиардов тонн углерода, и, даже если вся она (леса, луга и сельскохозяйственные угодья) одновременно сгорит, такой гигантский пожар израсходует только 0,1 % атмосферного кислорода. Тем не менее летом 2019 г., когда горели большие площади амазонских джунглей, СМИ и политики пытались убедить людей, не знакомых с научными данными, что мир начнет задыхаться. Среди них был и президент Франции Макрон, опубликовавший 22 августа 2019 г. такой твит:
Наш дом горит. Буквально. Дождевые леса Амазонии – легкие, которые производят 20 % кислорода на нашей планете, – охвачены огнем. Это международный кризис. Участники саммита G7, давайте через два дня первым делом обсудим эту чрезвычайную ситуацию!
Не было никакой необходимости созывать саммит G7 в течение двух дней (или даже двух месяцев; в любом случае он не мог ничего исправить!), и мир продолжил дышать. Намеренное сжигание амазонских джунглей можно считать в высшей степени прискорбной и абсолютно неверной политикой или даже непростительным преступлением против биосферы, но в любом случае это не лишит нашу планету кислорода.

Продолжительность сознательного апноэ (задержки дыхания) у разных людей может отличаться, но если вы никогда не тренировались, то продержитесь всего 30 секунд – в крайнем случае одну минуту. Возможно, вы читали о подводном плавании, когда спортсмены рискуют жизнью и, задержав дыхание, погружаются на максимально возможную глубину (с ластами или без), или о соревнованиях по статическому апноэ, когда участники неподвижно лежат в бассейне и задерживают дыхание. Рекорд для мужчин составляет почти 12 минут, для женщин – 9 минут, но гипервентиляция чистым кислородом от получаса до часа перед попыткой увеличивает время задержки дыхания для мужчин до 24 минут, а для женщин – до 18,5 минуты.
В XXI в. это считается спортом, несмотря на то что клетки мозга начинают погибать через пять минут церебральной гипоксии, а чуть более продолжительный период кислородного голодания может привести к серьезным повреждениям мозга и даже смерти. Кислород является самым критичным ресурсом, необходимым для выживания человека. Нашему виду, как и другим хемогетеротрофам (организмы, не способные самостоятельно обеспечивать себя питательными веществами), требуется его постоянное поступление. В состоянии покоя мы делаем 12–20 вдохов и выдохов в минуту, и взрослый человек в среднем вдыхает 1 килограмм O2. Все население Земли ежегодно потребляет 2,7 миллиарда тонн кислорода, ничтожную долю (0,00023 %) того количества, которое содержится в атмосфере, – около 1,2 квадриллиона тонн; выдыхаемый нами углекислый газ используется растениями для фотосинтеза.

Если наш вид хочет выживать, не говоря уже о процветании, по меньшей мере еще столько же времени, что на Земле существует развитая цивилизация (то есть 5000 лет или около того), мы должны позаботиться, чтобы наши действия не угрожали долгосрочной обитаемости Земли – или, как принято выражаться сегодня, чтобы мы не нарушали ограничения, важные для безопасности планеты.
В перечень этих критических биосферных ограничений входят 9 категорий: изменение климата (в настоящее время этот термин заменили другим, менее точным, «глобальное потепление»), закисление океана (опасно для морских организмов, которые используют для формирования раковин карбонат кальция), истощение озонового слоя в стратосфере (защищающего Землю от ультрафиолетового излучения и страдающего от выброса хлорфторуглеродов), атмосферные аэрозоли (загрязняющие вещества, ухудшающие видимость и вызывающие болезни легких), вмешательство в природный круговорот азота и фосфора (в первую очередь попадание этих веществ в реки и прибрежные воды), использование пресной воды (чрезмерное извлечение подземных вод, а также воды из рек и озер), изменения характера землепользования (вследствие вырубки леса, сельскохозяйственной деятельности, роста городов и промышленных предприятий), утрата биоразнообразия и разные виды химического загрязнения.

В течение недели пиковой смертности от COVID-19 в США (закончившейся 18 апреля 2020 г.) на долю людей старше 65 лет приходился 81 % всех смертей, на долю людей моложе 35 лет – всего 0,1 %. Эта ситуация существенно отличается от пандемии 1918–1920 гг., унесшей жизни почти 50 миллионов человек. Теперь мы знаем, что причиной большинства тех смертей была бактериальная пневмония: почти 80 % культур, взятых из сохранившихся образцов легочной ткани, были заражены бактериями, которые вызывали вторичную легочную инфекцию – а в то время, за 25 лет до появления антибиотиков, лекарства от этой болезни не было.

По оценке Национального научно-исследовательского совета США, от падения космического мусора должны погибать 91 человек в год – для населения Земли численностью 7,75 миллиарда человек это означает уровень риска 1 × 10(–12) смертей в час. В реальности с 1900 г. не было зарегистрировано ни одной подобной смерти, и только недавно появилось одно письменное свидетельство о гибели человека от падения метеорита (второй остался парализованным) – среди документов Главного управления государственных архивов Османской империи: событие произошло 22 августа 1888 г. в городе Сулеймания на территории современного Ирака.

С 1945 по 2020 г. в Японии землетрясения (они могут произойти в любой части островного государства) убили почти 33 000 человек, причем больше половины жертв пришлось на землетрясение и цунами 11 марта 2011 г. у Восточного побережья острова Хонсю (15 899 погибших и 2529 пропавших без вести). Но для населения, численность которого выросла с 71 миллиона человек в 1945 г. до почти 127 миллионов в 2020 г., уровень риска составляет лишь 5 × 10(–10) (0,0000000005), на четыре порядка меньше, чем общий уровень смертности: совершенно очевидно, что прибавление 0,0001 к 1 вряд ли станет решающим фактором, который заставит пересмотреть оценку риска жизни.

Несколько основных цифр, касающихся вынужденного риска, которого в наше время боятся больше всего: риска терроризма. В период с 1995 по 2017 г. жертвами террористических атак в США стали 3516 человек, причем 2996 из них (85 % от общего количества) погибли 11 сентября 2001 г. Таким образом, для всей страны уровень риска за эти 22 года составляет 6 × 10(–11), а для Манхэттена на два порядка выше, но и в этом случае общий риск повышается лишь на одну десятую процента, величину настолько малую, что учитывать ее не имеет смысла. В странах, которым повезло меньше, жертв террористических атак гораздо больше: в Ираке в 2017 г. (более 4300 погибших) уровень риска вырос до 1,3 × 10(–8), а в Афганистане (7379 погибших) до 2,3 × 10(–8), но даже при таких уровнях это повышает общий риск жизни на несколько процентов и остается ниже, чем добровольный риск, который принимают люди, садясь за руль автомобиля (особенно там, где не соблюдают рядность и правила дорожного движения)

Общая смертность сильно зависит от среднего возраста населения. В 2019 г. этот показатель в среднем по миру составлял 7,6/1000, причем уровень смертности в Кении (несмотря на более низкие стандарты питания и здравоохранения) был в два с лишним раза ниже, чем в Германии (5,4 и 11,3), потому что медианный возраст в Кении – 20 лет, а в Германии в два с лишним раза больше – 47 лет. Доступны также данные о смертности от конкретных болезней – в США на сердечно-сосудистые заболевания приходится четверть всех смертей (2,5/1000), а на онкологию – пятая часть (2/1000). Мы знаем также смертность от травм (около 1,4 от падений и 1,1 от аварий на транспорте, 0,7 от столкновения с животными и всего 0,03 от случайного отравления) и природных катастроф.

Убийства отнимают почти столько же жизней, как и лейкемия (6 и 7,2), что свидетельствует как о достижениях в лечении этой болезни, так и о необычайно высоком уровне насилия в американском обществе. Случайные падения убивают почти столько же людей, сколько страшный рак поджелудочной железы с его коротким периодом дожития после постановки диагноза (11,2 и 13,5). В автомобильных авариях погибает в два раза больше людей (и что важно, гораздо более молодых), чем умирает от диабета (52,2 и 25,7), а случайное отравление ядовитыми веществами опаснее рака груди (19,9 и 13,1). Но эти сравнения используют один и тот же общий знаменатель (100 000 человек), не учитывая продолжительность воздействия данной причины смерти. Убийство может произойти и происходит в любое время дня и ночи, так что мы подвергаемся этому риску 24 часа в день 365 дней в году, но автомобильная авария (в том числе та, в которой гибнут пешеходы) возможна, лишь когда кто-то управляет автомобилем, а большинство американцев проводят за рулем лишь около часа в день.

Еще одним примером неверного восприятия риска может служить широко распространенный страх перед атомными электростанциями. Многие люди курят, водят автомобиль и переедают, но боятся жить рядом с атомной электростанцией, и опросы показали долговременное и устойчивое недоверие к этому виду производства электроэнергии, несмотря на тот факт, что она предотвратила множество смертей, связанных с загрязнением воздуха в результате сжигания ископаемого топлива (в 2020 г. почти три пятых вырабатываемой в мире электроэнергии давало ископаемое топливо и только 10 % – ядерные реакции). А общие риски производства электричества на атомных станциях и путем сжигания ископаемого топлива несравнимы даже при учете всех потенциальных смертей в результате двух самых серьезных аварий (Чернобыль в 1985 г. и Фукусима в 2011 г.).