حدود الكواكب هي مفهوم يشتمل على عمليات نظام الأرض التي تحتوي على حدود بيئية ، تم اقتراحها في عام 2009 من قبل مجموعة من نظام الأرض وعلماء البيئة بقيادة يوهان روكسترم من مركز استكهولم للقدرة على التحمل وويل ستيفن من الجامعة الوطنية الأسترالية. أرادت المجموعة تحديد “مساحة عمل آمنة للبشرية” للمجتمع الدولي ، بما في ذلك الحكومات على جميع المستويات ، والمنظمات الدولية ، والمجتمع المدني ، والمجتمع العلمي والقطاع الخاص ، كشرط مسبق للتنمية المستدامة. يستند الإطار إلى أدلة علمية على أن الأعمال البشرية منذ الثورة الصناعية قد أصبحت المحرك الرئيسي للتغيير البيئي العالمي.

ووفقًا للنموذج ، فإن “تجاوز حدود كوكبية واحدة أو أكثر قد يكون ضارًا أو حتى كارثياً بسبب خطر عبور الحدود التي ستؤدي إلى تغير بيئي غير خطي ومفاجئ داخل الأنظمة ذات النطاق الكوني إلى النطاق الكوكبي”. تحدد حدود عملية نظام الأرض المنطقة الآمنة للكوكب إلى الحد الذي لا يتم عبوره فيه. اعتبارا من عام 2009 ، تم بالفعل عبور اثنين من الحدود ، في حين أن البعض الآخر في خطر وشيك من يتم تجاوزها.

الفكرة
إن فكرة أن كوكبنا لديه حدود ، بما في ذلك العبء الواقع عليه بسبب الأنشطة البشرية ، كان موجودًا منذ بعض الوقت. في عام 1972 ، تم نشر حدود النمو. وقدم نموذجًا تم فيه دراسة خمسة متغيرات: تعداد سكان العالم والتصنيع والتلوث وإنتاج الغذاء واستنفاد الموارد ، واعتبرت أنها تنمو بشكل كبير ، في حين أن قدرة التكنولوجيا على زيادة توافر الموارد ليست سوى خطية. في وقت لاحق ، رفض التقرير على نطاق واسع ، لا سيما من قبل الاقتصاديين ورجال الأعمال ، وكثيرا ما ادعى أن التاريخ قد أثبتت أن التوقعات غير صحيحة. في عام 2008 ، نشر جراهام تيرنر من منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية (CSIRO) “مقارنة حدود النمو مع ثلاثين عاما من الواقع”. وجد تيرنر أن البيانات التاريخية التي تمت ملاحظتها من عام 1970 إلى عام 2000 تتطابق بشكل وثيق مع النتائج المحاكاة لحدود “نموذج التشغيل القياسي” لنموذج النمو لجميع المخرجات التي تم الإبلاغ عنها تقريبًا. “المقارنة هي ضمن حدود عدم اليقين من جميع البيانات تقريبا من حيث الحجم والاتجاهات مع مرور الوقت.” درس تيرنر أيضًا عددًا من التقارير ، لا سيما من قبل الاقتصاديين ، والتي ادَّعى على مر السنين أنها تشوه نموذج حدود النمو. يقول تيرنر إن هذه التقارير معيبة وتعكس سوء تفاهم حول النموذج. في عام 2010 ، وصف نورجارد وبييت وراغنارسدوتير الكتاب بأنه “تقرير رائد” ، وقال إنه “صمد أمام اختبار الزمن ، وفي الواقع ، أصبح أكثر أهمية فقط”.

تسعة حدود

عتبات وحدود

العتبة ، أو نقطة التحول المناخي ، هي القيمة التي تنتج عنها زيادة صغيرة جدا لمتغير التحكم (مثل ثاني أكسيد الكربون) تغيرا كبيرا ، ربما كارثيا ، في متغير الاستجابة (الاحترار العالمي).

من الصعب تحديد نقاط العتبة ، لأن نظام Earth معقد للغاية. بدلاً من تحديد قيمة العتبة ، تحدد الدراسة نطاقًا ، ومن المفترض أن تكمن العتبة بداخله. يتم تعريف الطرف الأدنى من هذا النطاق على أنه الحد. لذلك ، فهي تحدد مساحة آمنة ، بمعنى أنه طالما أننا أقل من الحد ، فنحن أقل من قيمة العتبة. إذا تم عبور الحدود ، ندخل في منطقة الخطر.

حدود كوكبية
عملية نظام الأرض	متغير السيطرة	حدود القيمة	تيار القيمة	عبور الحدود	صناعي مسبقا القيمة	تعليق
1. تغير المناخ	تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (جزء من المليون بالحجم) أيضا: نقطة التحول (علم المناخ)	350	400	نعم فعلا	280
	بدلا من ذلك: زيادة التأثير الإشعاعي (W / m 2 ) منذ بداية الثورة الصناعية (~ 1750)	1.0	1.5	نعم فعلا	0
2. خسارة التنوع البيولوجي	معدل الانقراض (عدد الأنواع لكل مليون في السنة)	10	> 100	نعم فعلا	0،1-1
3. البيوجيوكيميائية	(أ) النتروجين البشري المنشأ المنبعث من الغلاف الجوي (بملايين الأطنان في السنة)	35	121	نعم فعلا	0
	(ب) الفوسفور البشري المنشأ الذي يدخل إلى المحيطات (بملايين الأطنان سنويا)	11	8،5-9،5	لا	-1
4. تحمض المحيط	المتوسط ​​العالمي لتشبع الأراجونيت في مياه البحر السطحية (وحدات أوميغا)	2.75	2.90	لا	3.44
5. استخدام الأرض	تحويل سطح الأرض إلى أراضي زراعية (نسبة مئوية)	15	11.7	لا	منخفض
6. المياه العذبة	الاستهلاك البشري العالمي للمياه (كم 3 / سنة)	4000	2600	لا	415
7. استنفاد الأوزون	تركيز الأوزون الستراتوسفيري (وحدات دوبسون)	276	283	لا	290
8. الأيروصولات في الغلاف الجوي	تركيز الجسيمات بشكل عام في الغلاف الجوي ، على أساس إقليمي	لم تحدد بعد
9. التلوث الكيميائي	تركيز المواد السامة واللدائن والمواد المسببة لاختلال الغدد الصماء والمعادن الثقيلة والتلوث الإشعاعي في البيئة	لم تحدد بعد

النقاش

على الإطار
وقد أعجب كريستوفر فيلد ، مدير قسم البيئة العالمية في معهد كارنيجي ، بقوله: “هذا النوع من العمل مهم للغاية. بشكل عام ، هذه محاولة رائعة لتحديد منطقة الأمان”. لكن عالِم بيولوجيا الحفظ ستيوارت بيم لم يُعجب به: “لا أعتقد أن هذه طريقة مفيدة للتفكير بالأشياء بأي حال من الأحوال … إن فكرة حدود واحدة هي فقط خالية من المحتوى الجاد. بأي طريقة يكون الانقراض معدل 10 أضعاف معدل الخلفية مقبول؟ويعتقد بيل كلارك ، محلل السياسة البيئية ، أن “النقاط الحادة في نظام الأرض كثيفة وغير قابلة للتنبؤ بها … ومن غير المرجح أن يتم تجنبها من خلال مؤشرات الإنذار المبكر. ويتبع ذلك …” مناطق التشغيل الآمنة “و” حدود الكواكب ” وبالتالي يشتبه بشدة وربما “الأفيونية” الجديدة.

يستفسر عالم الكيمياء الحيوية ويليام شليزنجر عما إذا كانت العتبات فكرة جيدة للتلوث على الإطلاق. ويعتقد أن الانتظار حتى يقترب من بعض الحدود المقترحة سيسمح لنا فقط بالاستمرار إلى النقطة التي يكون فيها الأوان قد فات. “الإدارة المستندة إلى العتبات ، على الرغم من أنها جذابة في بساطتها ، تسمح بالتدهور الخبيث والبطيء والمنتشر للاستمرار إلى ما لا نهاية تقريباً”.

يعتقد عالم المياه ديفيد مولدن أن حدود الكواكب هي نهج جديد مرحب به في النقاش حول “حدود النمو”. “كمبدأ تنظيمي علمي ، يمتلك هذا المفهوم العديد من نقاط القوة … الأرقام مهمة لأنها توفر أهدافًا لصانعي السياسات ، وتعطي مؤشراً واضحا على حجم التغيير واتجاهه. كما أنها توفر مقاييس وتوجيهات للعلم. فهمنا لعمليات الأرض والعلاقات المتداخلة المعقدة ، يمكن تحديث هذه المقاييس ، وسيكون لدينا الآن أداة يمكننا استخدامها لمساعدتنا على التفكير بشكل أكثر عمقًا – وبسرعة – حول حدود الكواكب والإجراءات الحيوية التي يتعين علينا اتخاذها “.

يتساءل عالم الكيمياء في المحيطات بيتر بروور عما إذا كان “من المفيد حقًا إنشاء قائمة حدود بيئية دون وجود خطط جادة لكيفية تحقيقها … قد تصبح مجرد عصا أخرى للتغلب على المواطنين.” مثال واضح: من المحتمل أن يكون هناك جزء كبير من الناس على الأرض لن يكونوا على قيد الحياة اليوم بدون الإنتاج الاصطناعي للأسمدة.كيف يمكن مطابقة هذه القضايا الأخلاقية والاقتصادية مع دعوة بسيطة لوضع حدود؟ … الغذاء ليس اختياريًا “.

يقول مستشار البيئة ستيف بايس أن “وصف حدود الكواكب هو فكرة سليمة. نحن بحاجة إلى معرفة كيفية العيش في ظل ظروف مستقرة بشكل غير عادي في فترة الهولوسين الحالية ولا نفعل أي شيء يتسبب في تغير بيئي لا رجعة فيه … ورقتهم عميقة الآثار المترتبة على أنظمة الحوكمة المستقبلية ، حيث تقدم بعض “التوصيلات” اللازمة لربط حوكمة الاقتصادات الوطنية والعالمية بإدارة البيئة والموارد الطبيعية .ويجب أن يسمح مفهوم حدود الكواكب لصانعي السياسات بفهم أكثر وضوحا ، مثل حقوق الإنسان والحكومة التمثيلية والتغير البيئي لا يعرف الحدود “.

يعتقد مستشار سياسة تغير المناخ أديل موريس أن السياسات القائمة على الأسعار مطلوبة أيضا لتجنب العتبات السياسية والاقتصادية. “البقاء ضمن” مساحة عمل آمنة “يتطلب البقاء داخل جميع الحدود ذات الصلة ، بما في ذلك رغبة الناخبين في الدفع”.

في تقريرهم (2012) بعنوان “المرونة ، الكوكب المرن: مستقبل جدير بالاختيار” ، دعا الفريق الرفيع المستوى المعني بالاستدامة العالمية إلى بذل جهود عالمية جريئة ، “بما في ذلك إطلاق مبادرة علمية عالمية كبرى ، لتعزيز التفاعل بين العلوم و يجب أن نحدد ، من خلال العلم ، ما يشير إليه العلماء بـ “حدود الكواكب” ، “العتبات البيئية” و “نقاط التحول”.

في عام 2011 ، في اجتماعهم الثاني ، أدرج الفريق الرفيع المستوى المعني بالاستدامة العالمية للأمم المتحدة مفهوم حدود الكواكب في إطارها ، مشيرا إلى أن هدفهم هو: “القضاء على الفقر والحد من عدم المساواة ، وجعل النمو شاملا ، الإنتاج والاستهلاك أكثر استدامة في حين مكافحة تغير المناخ واحترام مجموعة من حدود الكواكب الأخرى. ”

في أماكن أخرى في إجراءاتهم ، أعرب أعضاء الفريق عن تحفظات بشأن الفعالية السياسية لاستخدام مفهوم “حدود الكواكب”: “حدود الكواكب لا تزال مفهومًا متطورًا يجب استخدامه بحذر. قد يكون سؤال حدود الكواكب مثيرًا للانقسام لأنه يمكن إدراكه كأداة من “الشمال” لإخبار “الجنوب” بعدم اتباع مسار تنمية الموارد المكثفة والبيئية المدمرة التي استولت عليها الدول الغنية … هذه اللغة غير مقبولة لمعظم الدول النامية لأنها تخشى أن يكون التركيز على الحدود ستضع مكابح غير مقبولة على الدول الفقيرة “.

ومع ذلك ، يستخدم هذا المفهوم بشكل روتيني في أعمال الأمم المتحدة ، وفي UN Daily News. على سبيل المثال ، يقول المدير التنفيذي لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة ، أخيم شتاينر ، إن التحدي الذي يواجه الزراعة هو “إطعام عدد سكان عالمي متنام دون دفع بصمة البشرية إلى ما وراء حدود الكواكب”. كما كرر الكتاب السنوي لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (اليونيب) 2010 رسالة روكستروم وربطه من الناحية النظرية بمؤشرات إدارة النظم الإيكولوجية والحوكمة البيئية.

يستخدم مفهوم حدود الكواكب أيضًا في إجراءات المفوضية الأوروبية ، وقد أشير إليه في التقرير التجميعي للوكالة الأوروبية للبيئة البيئة الأوروبية – الدولة والتوقعات 2010.

تغير المناخ
التأثير الإشعاعي هو مقياس للفرق بين طاقة الإشعاع الواردة وطاقة الإشعاع الصادرة التي تعمل عبر حدود الأرض. التأثير الإشعاعي الإيجابي ينتج عنه الاحترار. منذ بداية الثورة الصناعية في 1750 إلى 2005 ، أدت الزيادة في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى تأثير إشعاعي إيجابي ، بمتوسط ​​يبلغ 1.66 واط / م².

يعتقد عالم المناخ مايلز ألين أن وضع “حدود على تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على المدى الطويل يؤدي ببساطة إلى صرف الانتباه عن التحدي الأكثر إلحاحًا المتمثل في الحد من الاحترار إلى درجتين مئويتين”. ويقول إن تركيز ثاني أكسيد الكربون ليس متغيرًا متحكمًا يمكننا من خلاله “التحكم بشكل ذي معنى في التحكم” ، وهو يتساءل ما إذا كان الاحتفاظ بمستويات أقل من ثاني أكسيد الكربون أقل من 350 جزءًا في المليون سيتجنب أكثر من درجتين مئويتين من الاحترار.

أديل موريس ، مدير السياسات ، مشروع اقتصاديات الطاقة والاقتصاد ، معهد بروكينغز ، ينتقد وجهة النظر الاقتصادية والسياسية. وهي تركز على اختيار السياسات التي تقلل التكاليف وتحافظ على الإجماع. إنها تفضل نظام الضريبة على غازات الاحتباس الحراري ، وتجارة الانبعاثات ، كطرق لمنع الاحترار العالمي. وهي تعتقد أن الأهداف الطموحة للغاية ، مثل الحد المحدد لثاني أكسيد الكربون ، قد تثني عن مثل هذه الأفعال.

فقدان التنوع البيولوجي
ووفقًا لما ذكره عالم الأحياء كريستيان سامبر ، فإن “الحدود التي تعبر عن احتمال اختفاء العائلات للأنواع التي تختفي بمرور الوقت ستعكس بشكل أفضل آثارنا المحتملة على مستقبل الحياة على الأرض”.

تدعي عالمة البيئة البيئية غريتشين ديلي أن “الوقت قد حان لمواجهة الحقيقة القاسية بأن المناهج التقليدية للحفظ ، التي اتخذت وحدها ، محكوم عليها بالفشل. ومحميات الطبيعة صغيرة جدًا ، وقليلة جدًا ، وعزلة للغاية ، وخاضعة للتغير بدرجة أكبر لدعمها أكثر من جزء صغير من التنوع البيولوجي للأرض ، التحدي هو جعل الحماقة جذابة – من المنظورات الاقتصادية والثقافية – لا يمكننا الاستمرار في علاج الطبيعة كالبوفيه المفتوح – نحن نعتمد على الطبيعة من أجل الأمن الغذائي والمياه النظيفة والمناخ والاستقرار ، والمأكولات البحرية ، والأخشاب ، والخدمات البيولوجية والمادية الأخرى. وللحفاظ على هذه الفوائد ، لا نحتاج فقط إلى الاحتياطيات عن بعد بل نضعها في كل مكان – أكثر مثل “محطات خدمة النظام الإيكولوجي”. هناك عدد قليل من الرواد الذين يدمجون الحفظ والتنمية البشرية ، وتدفع حكومة كوستاريكا مالكي الأراضي لخدمات النظام الإيكولوجي من الغابات المدارية ، بما في ذلك تعويضات الكربون ، وإنتاج الطاقة المائية ، والحفاظ على التنوع البيولوجي وجمال المناظر الطبيعية ، وتستثمر الصين 100 مليار دولار في “المكافحة البيئية” ، بما في ذلك سياسة مبتكرة كما تقوم الدولة أيضا بإنشاء “مناطق الحفاظ على وظائف النظام الإيكولوجي” التي تشكل 18 في المائة من مساحة أراضيها ، وقد أجرت كولومبيا وجنوب أفريقيا تغييرات جذرية في السياسات أيضا. نماذج النجاح هذه على المستوى العالمي: الأول: علوم وأدوات جديدة لتقييم ورصد رأس المال الطبيعي ، في المجالات البيوفيزيائية والاقتصادية وغيرها من المصطلحات: اثنان: مظاهرات مقنعة لمثل هذه الأدوات في سياسة الموارد ؛ ثالثًا: التعاون بين الحكومات والمنظمات الإنمائية والشركات والمؤسسات. المجتمعات لمساعدة الدول على بناء اقتصادات أكثر ديمومة مع الحفاظ على النقد خدمات النظام البيئي “.

دورة النيتروجين
منذ الثورة الصناعية ، تعرضت دورة النيتروجين في الأرض للانزعاج أكثر من دورة الكربون. “تقوم الأنشطة البشرية الآن بتحويل مزيد من النيتروجين من الغلاف الجوي إلى أشكال تفاعلية من جميع العمليات الأرضية للأرض مجتمعة. وينبعث الكثير من هذا النيتروجين التفاعلي الذي يلوث المجاري المائية والمناطق الساحلية مرة أخرى إلى الغلاف الجوي في أشكال متغيرة ، أو يتراكم في المحيط الحيوي الأرضي “.وتستخدم النباتات فقط جزءًا صغيرًا من الأسمدة المستخدمة في الزراعة. وينتهي معظم النيتروجين والفوسفور في الأنهار والبحيرات والبحر ، حيث تؤكد الكميات الزائدة على الأنظمة البيئية المائية. على سبيل المثال ، فإن الأسمدة التي تصرف من الأنهار إلى خليج المكسيك قد أضرت بمصايد الروبيان بسبب نقص الأكسجة.

يعتقد عالم الكيمياء الحيوية وليام شليزنجر أن الانتظار حتى يقترب من بعض الحدود المقترحة لترسب النيتروجين وغيرها من التلوث سيسمح لنا فقط بالاستمرار إلى النقطة التي يكون فيها الأوان قد فات. ويقول إن الحدود المقترحة للفسفور ليست مستدامة ، وسوف تستنفد احتياطيات الفوسفور المعروفة في أقل من 200 عام.

وفيما يتعلق بالنيتروجين ، يقول عالم الأحياء الحيوية وعالم النظم الإيكولوجية روبرت هوارث: “أدى النشاط البشري إلى تغيير كبير في تدفق النيتروجين في جميع أنحاء العالم. والمساهم الأكبر هو استخدام الأسمدة. لكن حرق الوقود الأحفوري يسيطر في الواقع على المشكلة في بعض المناطق ، إن الحل في هذه الحالة هو الحفاظ على الطاقة واستخدامها بكفاءة أكبر ؛ فالسيارات الهجينة هي حل ممتاز آخر ؛ إذ أن انبعاثاتها النيتروجينية أقل بكثير من المركبات التقليدية لأن محركاتها تتوقف عند توقف السيارة. في الواقع ، ترتفع المركبات التقليدية عندما يكون المحرك في حالة تباطؤ.) يمكن أن تنخفض انبعاثات النيتروجين من محطات توليد الطاقة في الولايات المتحدة إلى حد كبير أيضًا ، إذا كانت النباتات التي تسبق قانون الهواء النظيف وتعديلاته مطلوبة للامتثال ؛ هذه الملوثات تلوث بكثير من الكمية من الكهرباء التي ينتجونها.

في الزراعة ، يمكن أن يستخدم العديد من المزارعين كميات أقل من الأسمدة ، وأن تكون تخفيضات غلة المحاصيل صغيرة أو غير موجودة.الجريان السطحي من حقول الذرة يمكن تجنبه بشكل خاص لأن جذور الذرة تخترق فقط بضعة بوصات من التربة وتمتلئ بالمغذيات لمدة شهرين فقط من السنة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقليل خسائر النيتروجين بنسبة 30 في المائة أو أكثر إذا قام المزارعون بزراعة المحاصيل الشتوية ، مثل الجاودار أو القمح ، والتي يمكن أن تساعد التربة في الاحتفاظ بالنيتروجين. هذه المحاصيل أيضا زيادة عزل الكربون في التربة ، والحد من تغير المناخ. والأفضل من ذلك هو زراعة النباتات المعمرة مثل الأعشاب بدلاً من الذرة. خسائر النيتروجين هي أقل من ذلك عدة مرات. التلوث النيتروجيني من عمليات تغذية الحيوانات المركزة (CAFOs) مشكلة كبيرة.

وفي فترة ما قبل السبعينيات ، كانت معظم الحيوانات تغذي المحاصيل المحلية ، وتمت إعادة نفايات الحيوانات إلى الحقول كسماد. واليوم ، تغذي معظم الحيوانات الأمريكية المحاصيل التي تزرع على بعد مئات الأميال ، مما يجعلها “غير اقتصادية” لإعادة السماد. الحل؟ مطالبة مالكي CAFO بمعالجة نفاياتهم ، مثلما يجب على البلديات القيام بها مع النفايات البشرية. علاوة على ذلك ، إذا تناولنا كمية أقل من اللحم ، فسينتج عنه نفايات أقل وسيحتاج إلى سماد اصطناعي أقل لزراعة أعلاف الحيوانات. أكل اللحوم من الحيوانات التي يتم تغذيتها على نطاق واسع على الأعشاب المعمرة سيكون مثاليا. إن النمو الهائل في إنتاج الإيثانول كوقود حيوي يؤدي إلى تفاقم التلوث النيتروجيني بشكل كبير. وقد اقترحت العديد من الدراسات أنه في حالة تلبية أهداف الإيثانول الأمريكية المقررة ، فإن كمية النيتروجين التي تتدفق أسفل نهر المسيسيبي وتغذي منطقة خليج المكسيك الميتة قد تزداد بنسبة 30 إلى 40 في المائة. أفضل بديل هو التخلي عن إنتاج الإيثانول من الذرة. إذا كانت الدولة تريد الاعتماد على الوقود الحيوي ، فعليها أن تزرع الأعشاب والأشجار وتحرقها لتوليد الحرارة والكهرباء. سيكون تلوث النيتروجين وانبعاثات غازات الدفيئة أقل بكثير. ”

الفوسفور
وفيما يتعلق بالفوسفور ، يقول مهندس المحيط ديفيد فاكاري إن التدفق البيئي الأكثر استدامة من الفوسفور “سيكون التدفق الطبيعي: سبعة ملايين طن متري سنويًا (طن / سنة). ولتحقيق ذلك الهدف ، فإن ذلك يرضي استخدامنا لـ 22 Mt / سنقوم بإعادة تدوير أو إعادة استخدام 72٪ من الفوسفور الخاص بنا. يمكن تقليل التدفق بالتقنيات القائمة … [خفض] الخسارة إلى المجاري المائية من 22 إلى 8.25 طن / سنة ، وليس إلى حد كبير فوق التدفق الطبيعي. ”

الفسفور الذروة هو مفهوم لوصف النقطة في الوقت الذي يتم الوصول إلى الحد الأقصى لمعدل إنتاج الفوسفور العالمي. الفوسفور هو مورد محدود نادرة على الأرض ، ووسائل الإنتاج غير التعدين غير متوفرة بسبب دورة بيئية غير غازية. ووفقًا لبعض الباحثين ، من المتوقع أن يتم استنفاد احتياطيات الفوسفور الأرضية تمامًا في غضون 50-100 عام ، وأن يتم الوصول إلى ذروة الفوسفور في حوالي عام 2030.

تحمض المحيطات
ازدادت حموضة المحيطات ثلاثين بالمائة منذ الثورة الصناعية. يذوب حوالي ربع ثاني أكسيد الكربون الإضافي الذي يولده البشر في المحيطات ، حيث يشكل حمض الكربونيك. هذه الحموضة تمنع قدرة المرجان والمحار والعوالق على بناء الأصداف والهياكل العظمية. قد تكون للآثار الضارة عواقب وخيمة على الأرصدة السمكية. ومن الواضح أن هذه الحدود مترابطة مع حدود تغير المناخ ، لأن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو أيضاً متغير التحكم الأساسي لحدود تحمض المحيطات.

يعتقد الكيميائي المحيط بيتر بروير أن “تحمّض المحيطات له تأثيرات أخرى غير التغيرات البسيطة في درجة الحموضة ، وقد تحتاج هذه الحدود إلى حدود أيضًا”.

يعتقد الكيميائي البحري سكوت دوني أن “التكتيكات الأساسية هي رفع كفاءة الطاقة ، والتحول إلى الطاقة المتجددة والطاقة النووية ، وحماية الغابات ، واستكشاف تقنيات عزل الكربون. على المستوى الإقليمي ، لا يؤدي الجريان السطحي إلى المياه الساحلية إلى إنشاء مناطق ميتة فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى زيادة التحمض.” تسبب نمو المزيد من العوالق النباتية ، وعندما تموت فإن ثاني أكسيد الكربون المضاف من انحطاطها يحمّل الماء ، وعلينا أن نكون أكثر ذكاءً حول كيفية تخصيب الحقول والمجففات ومعالجة السماد الحيواني والصرف الصحي … محليا يمكن عزل المياه الحمضية بالحجر الجيري. تنتج القواعد الكيميائية بطريقة كيميائية من مياه البحر والصخور ، وقد يكون أكثر عملية هو حماية أسماك المحار الخاصة ومصايد الأحياء المائية ، وتبدو الرخويات اليرقية مثل المحار والمحار أكثر قابلية للتحمض من البالغين ، وقد يساعد إعادة تدوير الأصداف القديمة في الوحل على حماية درجة الحموضة. توفير ركيزة أفضل للارتباط باليرقات ، ومن المتوقع أن يسجل انخفاض درجة الحموضة في المحيط في العقود القادمة ، سيتعين على الأنظمة البيئية البحرية أن تتكيف. يمكننا تعزيز فرص نجاحهم عن طريق الحد من الإهانات الأخرى مثل تلوث المياه والصيد الجائر ، مما يجعلهم أكثر قدرة على تحمل بعض التحمض بينما نتحرك بعيداً عن اقتصاد طاقة الوقود الأحفوري “.

استخدام الأراضي
في جميع أنحاء المعمورة ، يتم تحويل الغابات والأراضي الرطبة وغيرها من أنواع النباتات إلى استخدامات زراعية وغيرها من الأراضي ، مما يؤثر على المياه العذبة والكربون والدورات الأخرى ، ويقلل التنوع البيولوجي.

يقول مستشار البيئة ستيف بايس أن البحث يخبرنا أن “استدامة استخدام الأراضي تعتمد بدرجة أقل على النسب المئوية وأكثر على عوامل أخرى. على سبيل المثال ، سيكون التأثير البيئي للتغطية بنسبة 15٪ من الأراضي الزراعية المزروعة بكثافة في كتل كبيرة مختلفًا بشكل كبير عن ذلك 15 في المائة من الأراضي المستزرعة بطرق أكثر استدامة ، مدمجة في المناظر الطبيعية ، وحدود تغيير استخدام الأراضي بنسبة 15 في المائة هي ، في الممارسة العملية ، مبادئ توجيهية للسياسة قبل الأوان تضعف الاقتراح العلمي العام للمؤلفين. تريد أن تنظر في الحد من تدهور التربة أو فقدان التربة ، وهذا سيكون مؤشرا أكثر صحة ومفيدة لحالة الصحة الأرضية “.

يعتقد عالم أنظمة الأرض إريك لامبين أن “الزراعة المكثفة يجب أن تتركز على الأرض التي لديها أفضل إمكانات المحاصيل عالية الإنتاجية … يمكننا تجنب خسارة أفضل الأراضي الزراعية من خلال التحكم في تدهور الأراضي واستنفاد المياه العذبة والتمدد الحضري. هذه الخطوة سيتطلب تقسيم المناطق واعتماد ممارسات زراعية أكثر كفاءة ، خاصة في البلدان النامية ، كما يمكن تقليل الحاجة إلى الأراضي الزراعية من خلال تقليل النفايات على طول سلسلة توزيع الغذاء ، وتشجيع نمو السكان بشكل أبطأ ، وضمان توزيع أكثر عدلاً للأغذية في جميع أنحاء العالم ، والحد بشكل كبير استهلاك اللحوم في الدول الغنية “.

مياه عذبة
إن الضغوط البشرية على أنظمة المياه العذبة العالمية لها تأثيرات دراماتيكية. دورة المياه العذبة هي حدود أخرى تتأثر بشكل كبير بتغير المناخ.موارد المياه العذبة ، مثل البحيرات وطبقات المياه الجوفية ، هي عادة موارد متجددة تتغذى بشكل طبيعي (يستخدم مصطلح المياه الأحفورية في بعض الأحيان لوصف طبقات المياه الجوفية التي لا تتغذى). يحدث الاستغلال المفرط إذا تم استخراج أو استخراج موارد مائية بمعدل يتجاوز معدل إعادة الشحن. عادة ما تأتي إعادة الشحن من تيارات المنطقة والأنهار والبحيرات. ﺗﻌزز اﻟﻐﺎﺑﺎت ﺗﻐذﯾﺔ طﺑﻘﺎت اﻟﻣﯾﺎه اﻟﺟوﻓﯾﺔ ﻓﻲ ﺑﻌض اﻟﻣﻧﺎطق ، ﻋﻟﯽ اﻟرﻏم ﻣن أن اﻟﻐﺎﺑﺎت ﺗﻌﺗﺑر ﻣﺻدرًا رﺋﯾﺳﯾًﺎ ﻻﺳﺗﻧﻔﺎد اﻟﻣﯾﺎه اﻟﺟوﻓﯾﺔ. ويمكن أن تصبح طبقات المياه الجوفية المستنفدة ملوثة بالملوثات مثل النترات ، أو تتضرر بشكل دائم من خلال الهبوط أو من خلال تسرب المياه المالحة من المحيط. هذا يحول الكثير من المياه الجوفية في العالم والبحيرات إلى موارد محدودة مع مناقشات استخدام الذروة مشابهة للنفط. على الرغم من أن تحليل Hubbert الأصلي لا ينطبق على الموارد المتجددة ، إلا أن الاستغلال المفرط لها يمكن أن يؤدي إلى ذروة تشبه Hubbert. ينطبق منحنى Hubbert المعدل على أي مورد يمكن حصده بأسرع مما يمكن استبداله.

يقول عالم المياه بيتر غليك: “إن القليل من المراقبين العقلانيين ينكرون الحاجة إلى استخدام المياه العذبة. وأكثر إثارة للجدل هو تحديد أين تكون هذه الحدود أو ما هي الخطوات التي يجب اتخاذها لتقييد أنفسنا داخلها. وهناك طريقة أخرى لوصف هذه الحدود هي مفهوم مياه الذروة”. هناك ثلاثة أفكار مختلفة مفيدة: حدود المياه “المتجددة الذروة” هي إجمالي التدفقات المتجددة في مستجمع المياه ، والعديد من الأنهار الرئيسية في العالم تقترب بالفعل من هذه العتبة – عندما يتجاوز التبخر والاستهلاك التجديد الطبيعي من الهطول وغيره من المصادر. “تنطبق الحدود التي يتعدى فيها استخدام الإنسان للمياه معدلات إعادة التغذية الطبيعية ، مثل أحواض المياه الجوفية الأحفورية في السهول الكبرى ، وليبيا ، والهند ، وشمال الصين ، وأجزاء من الوادي الأوسط في كاليفورنيا.” إن “الماء الإيكولوجي الذروة” هو فكرة أنه لأي هيدرولوجي النظام، وزيادة السحب في نهاية المطاف تصل إلى النقطة حيث يفوق أي فائدة اقتصادية إضافية من اتخاذ المياه من قبل تدمير إيكولوجي إضافي يسببه. على الرغم من صعوبة تحديد هذه النقطة بدقة ، فقد مررنا بوضوح نقطة الذروة في المياه الإيكولوجية في العديد من الأحواض في جميع أنحاء العالم حيث حدث أضرار ضخمة … والخبر السار هو أن إمكانية التوفير ، دون الإضرار بصحة الإنسان أو الاقتصاد الإنتاجية ، هي واسعة.التحسينات في كفاءة استخدام المياه ممكنة في كل قطاع. يمكن زراعة المزيد من الغذاء بمياه أقل (وتلوث أقل للمياه) عن طريق التحول من الري التقليدي للفيضان إلى الري بالتنقيط والرشاشات الدقيقة ، إلى جانب مراقبة ورطوبة التربة بدقة أكبر. يمكن أن تتغير محطات الطاقة التقليدية من التبريد بالماء إلى التبريد الجاف ، ويمكن توليد المزيد من الطاقة من المصادر التي تستخدم كميات قليلة للغاية من الماء ، مثل الخلايا الكهروضوئية والرياح. ”

يقول عالم الهيدروجين ديفيد مولدين “إن وجود حد عالمي لاستهلاك المياه أمر ضروري ، لكن الحدود الكوكبية المقترحة التي تبلغ 4000 متر مكعب في العام هي سخية للغاية”.

استنفاد الأوزون
تقوم طبقة الأوزون الستراتوسفيري بترشيح الأشعة فوق البنفسجية من الشمس ، والتي من شأنها أن تلحق الضرر بالنظم البيولوجية. ويبدو أن الإجراءات التي اتخذت بعد بروتوكول مونتريال تبقي الكوكب داخل حدود آمنة. ومع ذلك ، في عام 2011 ، وفقا لورقة نشرت في الطبيعة ، تم دفع الحدود بشكل غير متوقع في القطب الشمالي. “… الجزء من الدوامة القطبية الشمالية في مارس مع مجموع الأوزون أقل من 275 وحدة دوبسون (DU) عادة ما يكون بالقرب من الصفر ، لكنه وصل إلى ما يقرب من 45 ٪”.

ويقول ماريو مولينا ، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء ، إن “خمسة في المائة هي حدود معقولة لاستنفاد طبقة الأوزون المقبولة ، ولكنها لا تمثل نقطة تحول”.

يقول الفيزيائي ديفيد فاهي إنه نتيجة لبروتوكول مونتريال “سوف ينعكس استنفاد الأوزون الستراتوسفيري إلى حد كبير بحلول عام 2100. وقد اعتمد الكسب ، في جزء منه ، على البدائل الوسيطة ، لا سيما مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية (HCFCs) ، والاستخدام المتزايد للمركبات التي تسبب عدم الاستنفاد ، مثل مركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs) يعتمد النجاح المستمر على عدة خطوات:

“استمر في مراقبة طبقة الأوزون لتكشف على الفور التغيرات غير المتوقعة. تأكد من التزام الدول بالأنظمة ؛ على سبيل المثال ، لن يتم إنهاء HCFC التدريجي حتى عام 2030.
“الحفاظ على فريق التقييم العلمي بموجب البروتوكول. وهو يعزو أسباب التغييرات في طبقة الأوزون ويقيم مواد كيميائية جديدة لإمكاناتها لتدمير الأوزون والمساهمة في تغير المناخ.
“الحفاظ على فريق التكنولوجيا والتقييم الاقتصادي. يوفر معلومات عن التقنيات والمركبات البديلة التي تساعد الدول على تقييم كيفية تلبية الطلب على التطبيقات مثل التبريد وتكييف الهواء والعزل الرغوي أثناء حماية طبقة الأوزون.
“سيتعين على الفريقين أيضاً تقييم تغير المناخ واستعادة طبقة الأوزون معاً. يؤثر تغير المناخ على وفرة الأوزون عن طريق تغيير التركيب الكيميائي وديناميكيات الستراتوسفير ، ومركبات مثل مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروفلورية هي غازات دفيئة. على سبيل المثال ، الطلب الكبير المتوقع بالنسبة لمركبات الكربون الهيدروفلورية يمكن أن تساهم بشكل كبير في تغير المناخ “.

الأيروصولات الجوية
جسيمات الهباء الجوي في الغلاف الجوي تؤثر على صحة البشر والتأثير على الرياح الموسمية وأنظمة دوران الغلاف الجوي العالمي. وتنتج بعض الأهباء الجوية سحبا تبرد الأرض عن طريق عكس أشعة الشمس إلى الفضاء ، في حين تنتج أخرى ، مثل السخام ، غيوما رقيقة في طبقة الستراتوسفير العليا التي تتصرف وكأنها دفيئة ، وتدفئة الأرض. وعلى العموم ، قد تنتج الأهباء البشرية المنشأ تأثيراً إشعاعياً سلبياً صافي (تأثير التبريد). في جميع أنحاء العالم كل عام ، تنتج جسيمات الهباء الجوي حوالي 800،000 حالة وفاة مبكرة. إن تحميل الهباء أمر مهم بما فيه الكفاية ليتم تضمينه بين حدود الكواكب ، ولكن ليس من الواضح بعد ما إذا كان بالإمكان تحديد تدبير عتبة آمن مناسب.

التلوث الكيميائي
فبعض المواد الكيميائية ، مثل الملوثات العضوية الثابتة ، والمعادن الثقيلة والنويدات المشعة ، لها تأثيرات محتملة ولا رجعة فيها على الكائنات البيولوجية ، مما يحد من الخصوبة وينتج عنه ضرر جيني دائم. يقلل الامتصاص الثانوي من تجمعات الطيور والثدييات البحرية بشكل كبير.هذه الحدود تبدو مهمة ، على الرغم من صعوبة تحديدها.

تم تطوير محاكي بايزي للملوثات العضوية الثابتة والذي يمكن استخدامه في تحديد حدود التلوث الكيميائي. حتى الآن ، تم اقتراح مستويات التعرض الحرجة لثنائيات الفينيل المتعددة الكلور (PCBs) التي يُحتمل أن تحدث فيها وفيات جماعية للثدييات البحرية ، على أنها حدود كوكبية للتلوث الكيميائي.