ストックホルム回復力センター

7つの惑星境界の異なる制御変数が1950年から現在までにどのように変化したかの推定値。緑色の網掛けは安全運転領域を表す。
出典はステフェンら 2015

成層圏オゾン層破壊について

大気中の成層圏オゾン層は、太陽からの紫外線（UV）を遮断しています。この層が減少すると、地表に届く紫外線の量が増加します。その結果、人間の皮膚がんの発生率が高くなったり、陸上や海洋の生物系にダメージを与えたりする可能性があります。

南極のオゾンホールは、オゾンを破壊する人為的な化学物質の濃度が、極成層圏の雲と相互作用して閾値を超え、南極の成層圏が新しい体制に移行したことを証明するものであった。

幸いなことに、モントリオール議定書の結果、私たちはこの境界線に留まることができる道を歩んでいるように見えます。

生物圏の健全性の喪失（生物多様性の損失と絶滅）

2005年のミレニアム生態系評価では、人間活動による生態系の変化が過去50年間で人類の歴史上最も急激であり、急激かつ不可逆的な変化のリスクが高まっていると結論づけています。

変化の主な要因は、食料、水、天然資源に対する需要であり、深刻な生物多様性の損失を引き起こし、生態系サービスの変化をもたらしている。これらの要因は、時間の経過とともに減少する兆候を見せない安定したものであるか、強度が増加しているものです。現在の生態系の破壊と絶滅の高い割合は、人類が必要とする高い農業生産性を維持しながら、生命システム（生物圏）の完全性を保護し、生息地を強化し、生態系間の接続性を改善する努力によって減速させることができる。

この境界の「コントロール変数」として使用するための信頼できるデータの入手性を向上させるために、さらなる研究が進められている。

化学物質汚染と新規物質の放出

合成有機汚染物質、重金属化合物、放射性物質などの有害かつ長寿命の物質の排出は、人間による惑星環境の変化の主要なものの一つである。これらの化合物は、生物および物理的環境（大気プロセスや気候に影響を与える）に不可逆的な影響を与える可能性がある。

化学汚染の取り込みと生物濃縮が生物にとって致死量以下のレベルであっても、繁殖力の低下や永久的な遺伝的損傷の可能性は、汚染源から遠く離れた生態系に深刻な影響を与える可能性があります。例えば、難分解性有機化合物は、鳥類の個体数を激減させ、海洋哺乳類の生殖と発育に障害を与えています。

これらの化合物による相加効果や相乗効果を示す例は数多くありますが、科学的にはまだ十分に解明されていません。 現時点では、単一の化学物質による汚染境界を定量化することはできませんが、地球システムの閾値を超えるリスクは十分に定義されていると考えられるため、予防措置の優先事項としてリストに含め、さらに研究を進めることにしました。

気候変動

最近の証拠によると、大気中の二酸化炭素が390ppmを超えた現在、地球はすでに惑星境界を越え、いくつかの地球システム閾値に近づきつつある。

夏の極域の海氷の喪失が不可逆的であることは、ほぼ確実なところまで来ている。このような閾値を超えると、急速な物理的フィードバック機構によって、地球システムが現在より何メートルも高い海水面を持つ、より温暖な状態に追い込まれる可能性があることが、明確に定義された一例である。例えば、現在進行中の世界の熱帯雨林の破壊によって、地上の炭素吸収源が弱体化または逆転することも、気候-炭素循環のフィードバックによって地球の温暖化が加速され、気候への影響が強まる可能性のある転換点である。

大きな不可逆的な変化が避けられなくなるまでに、どれくらいの期間、この境界線を超えることができるかが大きな問題である。

海洋酸性化

人類が大気中に排出した二酸化炭素の約4分の1は、最終的に海に溶け込みます。ここで炭酸を形成し、海洋化学を変化させ、表層水のpHを低下させる。この酸性度の上昇は、多くの海洋生物が貝殻や骨格の形成に不可欠な「構成要素」である炭酸イオンの量を減少させる。

ある濃度を超えると、この酸性度の上昇により、サンゴや一部の貝類、プランクトンなどの生物が成長・生存することが困難になります。これらの種の損失は、海洋生態系の構造とダイナミクスを変化させ、魚類資源の激減につながる可能性がある。産業革命前と比較すると、表層海洋酸性度はすでに30％上昇している。

人間が海洋環境に与える影響は局所的なものが多いが、海洋酸性化の境界は地球全体に影響を及ぼすものである。また、気候境界と海洋酸性化境界は、それぞれ異なる地球システムの閾値で定義されていますが、大気中の二酸化炭素濃度が両者の根底を支配する変数であるため、両者の境界がいかに密接に関連しているかを示す一例ともなっています。

淡水の消費と地球規模の水循環

淡水循環は気候変動の影響を強く受け、その境界は気候の境界と密接に関係しているが、人間の圧力は現在、地球上の淡水システムの機能と分布を決定する支配的な原動力となっている。

人間による水域の改変の結果、地球規模の河川流量の変化と土地利用の変化から生じる水蒸気流のシフトの両方が発生している。水文系におけるこれらの変化は、急激で不可逆的なものである可能性がある。水はますます不足し、2050年までに約5億人が水ストレスにさらされる可能性があり、水系に介入する圧力が高まっている。

地球システム全体の回復力を維持し、局所的・地域的な閾値の「連鎖」のリスクを回避するために、淡水の消費的使用と環境流量要件に関連する水の境界が提案されている。

土地システムの変化

地球上のいたるところで、土地は人間の利用に変換されている。森林、草原、湿地、その他の植生が主に農地に転換されている。この土地利用の変化は、生物多様性の深刻な減少の原動力の一つであり、水の流れや、炭素、窒素、リンなどの重要な要素の生物地球化学的循環に影響を及ぼしている。

土地被覆の変化の一つひとつは局所的なスケールで起こるが、その影響の集積は地球規模の地球システムプロセスに影響を与える可能性がある。土地システムに対する人間の変化の境界は、土地の絶対量だけでなく、その機能、質、空間分布も反映する必要がある。森林は、土地利用と気候の連動した動態を制御する上で特に重要な役割を担っており、土地システム変化の境界の焦点となる。

生物圏と海洋への窒素とリンの流れ

窒素とリンの生物地球化学的循環は、多くの産業および農業プロセスの結果として、人間によって根本的に変化してきました。窒素とリンはどちらも植物の生育に不可欠な要素であるため、肥料の生産と施用が主な関心事となっています。

人間の活動は、現在、地球のすべての陸上プロセスを合わせたよりも多くの大気中の窒素を反応性の形態に変えています。この新しい反応性窒素の多くは、作物に取り込まれるのではなく、さまざまな形で大気中に放出される。雨で洗い流されると、水路や沿岸地帯を汚染したり、地上の生物圏に蓄積されたりする。同様に、食糧生産システムに投入されたリン肥料のうち、植物に取り込まれる割合は比較的少ない。人間によって動員されたリンの多くも、水系に流れ込む。水系では、高栄養素の供給に応じて増殖した藻類がバクテリアによって消費され、酸素不足に陥る可能性がある。

適用された窒素とリンのかなりの部分が海へと流れ、海洋および水生システムを生態学的な閾値を超えて押し上げる可能性があります。この効果を示す地域規模の例として、米国中西部から河川に運ばれた肥料が原因で、メキシコ湾の「デッドゾーン」でエビの漁獲量が減少していることが挙げられます。

大気エアロゾルの負荷

大気エアロゾルの惑星境界は、エアロゾルが地球の気候系に与える影響から提唱されたものです。エアロゾルは、水蒸気との相互作用を通じて、水循環に重要な役割を果たしており、雲の形成や、熱帯地方のモンスーンシステムなど、地球規模・地域規模の大気循環のパターンに影響を与えています。また、大気中の太陽放射の反射・吸収量を変化させることで、気候に直接的な影響を及ぼしています。

人間は、大気汚染物質（多くの汚染ガスが凝縮して液滴や粒子になる）を排出したり、土地利用の変化により塵や煙が大気中に放出されることで、エアロゾルの量を変化させます。気候体制やモンスーンシステムの変化は、高濃度汚染環境においてすでに確認されており、エアロゾル境界の定量的な地域的指標を与えている。

さらに、エアロゾルが多くの生物に悪影響を及ぼすことも、エアロゾルバウンダリーの必要な理由である。汚染された空気を吸い込むと、毎年約80万人が早死にすると言われています。エアロゾルの毒物学的・生態学的影響は、他の地球システムの閾値と関係する可能性があります。しかし、大気中のエアロゾルの挙動は、その化学組成や地理的な位置、大気中の高さなどによって非常に複雑です。

エアロゾルと気候、生態系の間には多くの関係が確立されていますが、因果関係はまだ解明されていないものが多くあります。

関連情報

惑星間条約（Planetary Boundaries）：背景、開発、および関連出版物

境界の定量的進化

データリソース