Thoughts about concept and position of the Anthropocene (German verson below) My opinion is that the era of the Anthropocene does not fit into the geological time scale (Crutzen 2002, Zalasiewicz 2014). This contradicts my conception about stratigraphy. Geological processes occur only rarely according to the principle of classic (definite) determinism formulated by Laplace (1749-1827) to describe the physical and chemical, energy-conserving events acting in systems in the macrocosmos. Accordingly, these are simple mechanical incidents like e. g. the course of trajectories of lava bombs ejected from volcanic vents or water droplets catapulted out from geysirs: if impulses and masses of these bodies are known, their trajectories run, apart from frictional effects, according to the laws/equations of Newtonian Physics/Mechanics. Another example is the progression of tsunami waves caused by seaquakes: as far as the water depth above the epicenter and the amount of mechanical energy transferred by the seismic event are known, propagation, diffraction and interference of tsunami waves can be calculated according to Huygens theory. In general: If the system's state is known at a definite moment, any future or past discrete state of it can be exactly calculated by applying the referring physical equations/laws underlying the system. This is the case of definite physical determinism (principle of causality: cause-effect). But it came out that this kind of determinism is insufficient to describe changes of physical/chemical states in nature/geology; the reasons are as follows: The smallest constituents - molecules, atoms, photons - of matter and energy involved in geological processes underlie the laws of quantum mechanics: according to the quantum theory, which describes the basic randomness/indefiniteness (Heisenberg's uncertainty relation; wave-particle dualism) of nature, new physical or chemical states of systems cannot be calculated and predicted with absolute exactness; instead they occur only according to certain probabilities (Hawkings & Mlodinow 2010). Chaotic and/or complex events in dynamic systems like mixing- and melting processes in the Earth's mantle, the origination of fracture-/earthquake zones, the depositional history at continental margins and events characterised by a large number of particles like the turbulent segregation of magmatic gases/fluids during volcanic eruptions result in hardly or impossibly calculatable new states of the system, which can at best be modeled/simulated or recorded by statistics (thermodynamics). In general: the developments of these systems can only be calculated and predicted probabilistically. Quantum states, chaotic events and complexity thus determine a much less definite physical determinism in systems, in which the degree of predictability of new states is more reduced that in the above mentioned definite determinism. The decay probability per time unit of radionuclides is included in the former. Most of the mentioned processes found in natural causes: the trend towards energetic minimisation and equilibration; the latter is realized by means of compensatory flows along density-, matter- and temperature-gradients in viscous materials - rocks, fluids, gases. Regardless from the status of consense among scientists, whether determinism is a necessary property of nature (Grodzicki 1999), it is obvious for me that anthropogenic modifications of geological processes have no natural, deterministic causes. Many of the constitutional changes of the Earth system, which occured in the Anthropocene, cannot be explained by the effects of the gradients, forces and processes - present since 4.5 Ga - in the geological cycles; i. e. the exo- and endogene dynamics of Earth. The anthropogenic mass-mobilizations and -dislocations of matter as well as causally interconnected chemical-biological- physical transformations in the atmo-, bio-, hydro-, cryo- and pedospheres occur, intensified since the beginning of the industrialization, under modification and utilisation of natural forces and matter of the geosphere. Human beings intervened via intellect by means of techniques into natural cycles of matter and its gradients. In consequence the bulk of the exogene geological erosive structures and corresponding deposits - marine and terrestrial - originated by effects of physical forces and chemical reactions, do not match their natural amplitudes, intensities, directions, concentrations, compositions, velocities, masses, volumina etc., because human beings altered the natural resources and the cycles of energy and matter by transfering and utilizing energy and extracting natural concentrates in a dissipative way, since mankind's knowledge about natural scientific laws improved and since it made use of them in an ever more efficative way; and generated risks in this way and transferred more responsibility to itself. The actual natural geogene flux of matter is estimated at ca. 52 Mrd. T/a and is caused by geological/geophysical forces; however, the anthropogenic flux of matter is more than six times higher and amounts to ca. 316 Mrd T/a; the mobilisation of these forces is described one paragraph above and - contrary to the opinion in Steffen et al. (2007) - do not have natural (geological / geophysical) signatures. According to my opinion, the anthropocene started at that time and at that location, where it is evident that for the first time geogene processes or sediments were modified or covered by anthropogenic impacts or deposits or began to interfere with them. Of course the anthropogenic influences on the geosphere were very faint at the beginning of history of mankind. Location and start of the anthropocene is fixed by source point and productive layer containing the oldest dated stone wedge or hand axe of the hominides: the oldest proven artifact: ca. 3.3 Ma old (Hovers 2015), equivalent to the Pliocene of the geological time scale. Because geogene cycles never produced within 4.5 Ga one single artifact, I think that the anthropocene, which contains in the meantime innumerable artifacts - from the oldest petroglyphs in Australia to the Bingham Copper Mine, the deepest open cast mine on Earth - cannot be added to the geological time scale: because none of the known geological processes can generate an artifact or tool and none of the anthropogenic surfaces of removal or deposits can be explained by geological processes. In addition most of the geogene surfaces of erosion and deposits, which have formed since the beginning of the anthropocene, are modified/hybridised by differing anthropogenic factors; the same accounts for the corresponding formation boundaries, which originated in the meantime. Geological criteria for defining the boundary between the anthropocene and Pliocene / Quaternary / Holocene can not be applied. Because it is fact that exclusively geological criteria are valid to define all other geological boundaries in the geological time scale, the anthropocene cannot be included here. So I think that concerning the anthropocene, another time scale - separate from the geological one - must be created, in which geological, archaeological and environmental facts and criteria are decisive. Geological processes transformed by anthropogene impacts continue. The onset of the anthropocene is not yet defined, but may correspond to epochs of the Pliocene, Quaternary or Holocene. Since 3,5 Ga a huge number of bacteria-, plant- and animal species have certainly influenced geological cycles in very differing ways by producing metabolic products, deposits or by causing irreversible system turnovers, which none of the geological forces could have created by itself or in combination with other forces. Biological and geological cycles got more and more interweaved by forming the natural system of the biogeosphere, which gets temporarily impaired by extraterrestrial events like asteroid-impacts, solar eruptions or elevated cosmogenic irradiation. The individuals inhabiting these changing ecosystems are subjected to casual mutation as well as natural selection and they attempt to survive via adaptation and cooperation/symbiosis. The actions of the creatures occur mostly deterministic: according to inherited biological programs, which are mostly instinctive-involuntary to them and which enable them to create niches to survive. Non-human primates began to create the first proto-artifacts (Goodall 1986, Motes-Rodrigo 2022), but many of these tools were physically unstable and hardly fossilizable. The species homo sapiens, which evolved from these creatures, however, is - in addition to the mentioned biological programs - provided with attributes, which exeed the previous ones because of the progress in mental development. Due to its intellect, it is enabled to self-knowledge, to self-determination, to a relatively high degree of free will, to high degree of consciousness, and its ancestries produce since at least 3.3 Ma artifacts; its way of life can be seen as deterministicaly and indeterministic (Grothe 2009). Since ca. 11.000 a it colonises expansivly on expense of biodiversity in the ecosystems of naturally developing landscapes, which it transforms by work, techniques and exploitation of natural gradients and use of resources continually into cultivated land or urban areas. In sum, mankind created the technosphere. According to its way of life, it occupies an extraposition in the biogeosphere (Gray 2013). Natural objects and technologically created ones are now - see gene technology and atomic transmutation techniques - interwoven down to molecular and subatomic scales. No human being is able to create geological products, but only artifacts: artificial products and technical prostheses according to its stage of cultural development. The artifacts will later be deposited together with natural matter consisting of rock- and mineral fragments as sedimentary layers, which will fossilise. Higher evolved animal species generate according to their properties hardly fossilizable artifacts, but generate biogenic sediment, which potentially fossilizes. All anthropogene removals and deposits are equivalents to cultural activities of human beings, which arbitrarily - thus indeterministically - alter geological resources and cycles in order to survive and to evolve. A geological time scale lists up evolutionary stages of natural, geological processes in earth history, which occurred deterministically to different degrees; but no indeterministically fabricated artificial relics of various cultural-evolutionary stages of human beings. The age-determination of anthropogenic physical or chemical markers - diagnostic artifacts - present on and inside geological substratum occurs according to a separate time scale, in which geological, archaeological and environmental criteria and facts are united. It founds also on the contrast - discussed since at least 400 years among academics – between nature and culture, which was defined by Descartes as "physical matter" vs. "thinking subject" (matter - spirit - or nature - culture - dichotomy or - dualism), why the anthropocene cannot be part of a geological timescale. In addition: If the anthropocene is formally added to the geological timescale, it follows that all activities of human beings could be interpreted as deterministically, meaning that they are deprived of any free will and therefore of any responsibility for their decisions and actions as well as the resulting consequences. But this cannot and must not be. If it comes true that humankind is unable to keep climate change down to a bearable degree, then it follows that humankind is merely able to be slave to a capitalistic and economic determinism, as owned by inherited genetic properties driven by natural selection (De Duve 2012). But by doing so, humans would have trashed free will as well as reasonableness and would have nullified all intellectual achievements forever. References: Hubert Engelbrecht -------------------- Gedanken zu Konzept und Positionierung des
Anthropozän Das Zeitalter des Anthropozän sehe ich als problematisch positioniert, wenn es in die geologische Zeitskala eingefügt wird (Crutzen 2002, Zalasiewicz 2014). Dies widerspricht meinen Vorstellungen über Stratigraphie. Geologische Vorgänge funktionieren nur selten ensprechend dem Prinzip des klassischen (harten) Determinismus von Laplace (1749-1827), das die physikalischen und chemischen, energie-erhaltenden Prozesse im Makrokosmos beschreibt. Es sind einfache Ereignisse wie z. B. Flugbahnverläufe: aus Vulkanschloten ausgeworfene Lavabrocken oder von Geysiren ausgeschleuderte Wassertropfen: Sofern von je einem dieser Körper Impuls und Masse bekannt sind, verlaufen die Flugbahnkurven, abgesehen von Reibungseffekten, entsprechend den Gesetzen der Newton'schen Physik. Ein anderes Beispiel ist die Ausbreitung von Tsunamiwellen nach Seebeben. Sofern die Wassertiefe in der Entstehungsregion des Tsunami und die durch Seismik übertragene mechanische Energie bekannt sind, verlaufen Ausbreitung, Beugung und Interferenz der Wellen nach der Huygen'schen Lehre. Allgemein gesagt: Ist der Zustand eines Systems zu einem gewissen Zeitpunkt bekannt, dann sind durch Anwendung der Naturgesetze, die diesem System zugrunde liegen, beliebig viele eindeutig festgelegte Zustände aus seiner Vergangenheit und in seiner Zukunft exakt berechenbar. Hiermit ist der harte physikalische Determinismus (Kausalitätsprinzip: Ursache-Wirkung) beschrieben. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Art des eben beschriebenen Determinismus nicht genügt, um Zustandsentwicklungen in der Natur bzw. bei geologischen Vorgängen besser verstehen zu können; die Gründe sind wie folgt: - Die kleinsten Bestandteile - Moleküle, Atome, Photonen - der bei geologischen Vorgängen beteiligten Materie und ihre energetischen Zustände unterliegen quantenmechanischen Gesetzen: Nach den Gesetzen der Quantentheorie - sie beschreibt die grundlegende Zufälligkeit/Unbestimmtheit (e. g. Unschärferelation, Welle-Teilchen Dualismus) der Natur - können neue physikalische oder chemische Zustände von Systemen nicht absolut gewiss berechnet und vorhergesagt werden, sondern stellen sich nur mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten ein (Hawking & Mlodinow 2010): - Chaotische und/oder komplexe Vorgänge in dynamischen Systemen wie Misch- und Aufschmelzereignisse im Erdmantel, die Entstehung von Störungs-/Erdbebenzonen, die Sedimentbildung an Kontinentalrändern sowie Ereignisse unter Beteiligung einer großen Zahl an Partikeln (Thermodynamik) wie z. B. die turbulente Entmischung magmatischer Gase/Fluide bei Vulkanausbrüchen führen zu kaum oder nicht mehr berechenbaren, bestenfalls modellierbaren oder statistisch erfassbaren neuen Sytemzuständen. Allgemein: Die Entwicklungen solcher Systeme können nur mehr probabilistisch berechnet und vorausgesagt werden. Quantisches Verhalten, Chaos und Komplexität bedingen somit einen weichen physikalischen Determinismus in Systemen, bei denen der Grad der Vorbestimmtheit neuer Zustände geringer ist als beim oben genannten harten Determinismus. Ersterer bestimmt auch die Wahrscheinlichkeit, mit der Radionuklide pro Zeiteinheit zerfallen. Die meisten der geologischen Vorgänge beruhen auf natürlichen Ursachen: den Trend hin zur energetischen Minimierung und zur Gleichgewichtseinstellung; letzterer ist in Form von Ausgleichsbewegungen an Dichte-, Stoff- und Temperaturgradienten in viskosen Materialien - Gestein, Fluide, Gase - realisiert. Unabhängig vom Status des Konsenses von Wissenschaftlern darüber, ob Determinismus eine notwendige Eigenschaft der Natur ist (Grodzicki 1999), ist für mich offensichtlich, dass anthropogene Modifizierungen geologischer Vorgänge keine natürlichen, deterministischen Ursachen haben. Viele der Zustandsänderungen, die im Anthropozän das System Erde betreffen, sind nicht erklärbar durch das Wirken der seit ca. 4,5 Mrd. a vorhandenen natürlichen Gradienten, Kräfte und Vorgänge in den geologischen Kreisläufen, i. e. der exo- und endogenen Dynamik der Erde. Die anthropogenen massenhaften Materialmobilisierungen und -umlagerungen sowie damit ursächlich verbundenen chemisch-biologisch-physikalischen Transformationen in den Atmo-, Bio-, Hydro-, Kryo- und Pedosphären geschehen, verstärkt seit Beginn der Industrialisierung, durch Beeinflussung und Nutzung natürlicher Kräfte und Materialien der Geosphäre. Über seinen Intellekt klinkte sich der Mensch mittels Technik in natürliche Stoffkreisläufe und seine Gradienten ein. Folglich sind seitdem die meisten der auf der Erdoberfläche entstandenen geologischen Erosionsflächen und korrespondierenden Ablagerungen - marin und terrestrisch - durch die Wirkung physikalischer Kräfte und chemischer Reaktionen entstanden, die nicht mehr ihren natürlichen Größen, Intensitäten, Richtungen, Konzentrationen, Zusammensetzungen, Geschwindigkeiten, Massen, Volumina etc. entsprechen können, weil der Mensch die Stoffbestände, Energie- und Stoffkreisläufe verändert, in ihnen Energie umsetzt sowie aus ihnen natürliche Konzentrate entnimmt, umlagert und dissipativ vernutzwertet, seitdem er die naturwissenschaftlichen Gesetzmäßigkeiten erkannt, immer wirkungsvoller zu nutzen begonnen, damit Risiken erzeugt und sich selbst immer mehr in Verantwortung gebracht hat. Der natürliche geogene Stoffumsatz beträgt ca. 52 Mrd. T/a und wird durch geophysikalische Kräfte angetrieben; der anthropogene Materialfluß ist mehr als sechs mal größer und beträgt 316 Mrd. T/a; die Mobilisierung der hierfür notwendigen Kräfte, beschrieben in einem Paragraphen oberhalb, hatten - entgegen der Meinung von Steffen et al. (2007) - keine natürlichen geologischen/geophysikalischen Signaturen. Das Anthropozän begann m. E. zu der Zeit und an dem Ort, wo nachweislich erstmals geogene Vorgänge oder Sedimente von anthropogenen Einwirkungen oder Ablagerungen verändert oder überlagert worden sind oder mit ihnen zu wechselwirken begannen. Zu Beginn der Menschheitsgeschichte waren diese anthropogenen Einflüsse auf die Geosphäre freilich sehr gering. Ort und Zeitbeginn des Anthropozän wird am besten markiert mit Fundort und Fundschicht des ältesten datierten Stein- oder Faustkeils: das älteste nachweisbare Artefakt: vor ca. 3,3 Mio. a (Hovers 2015), entsprechend dem Pliozän der geologischen Zeitrechnung. Da aber die geogenen Kreisläufe innerhalb von ca. 4,5 Mrd. a nachweislich kein einziges Artefakt erzeugten, meine ich, dass das Anthropozän mit all seinen inzwischen unzählbaren Artefakten - z. B. von den ältesten Felszeichnungen in Australien bis zur Bingham Copper Mine, dem tiefsten Tagebau der Erde - nicht an die geologische Zeitskala angliederbar sein kann: weil keiner der bekannten geologischen Vorgänge ein Artefakt oder Werkzeug erzeugen und keine der anthropogen erzeugten Abtragungsflächen oder Ablagerungsmassen durch geologisch-geophysikalische Vorgänge erklärt werden kann. Ausserdem sind die meisten der auf der Erdoberfläche seit Beginn des Anthropozäns entstandenen geogenen Erosionsflächen und Ablagerungen durch jeweils verschieden hohe anthropogene Faktoren verändert/hybridisiert; gleiches gilt für die korrespondierenden Formationsgrenzen, die seither entstanden sind. Geologische Kriterien zur Grenzziehung zwischen Anthropozän und Pliozän/Quartär/Holozän sind nicht anwendbar. Weil aber ausschließlich geologische Kriterien für alle anderen Grenzziehungen auf der geologischen Zeitskala gelten, ist das Anthropozän nicht an diese angliederbar. So meine ich, dass für das Anthropozän eine eigene, von der geologischen Zeittafel separat gehaltene Skala gelten muss, in der sowohl geologische, archäologische als auch umweltwissenschaftliche Fakten maßgeblich sind. Anthropogen transformierte geologische Vorgänge bestehen fort. Der Beginn des Anthropozän ist noch nicht festgelegt; aber er könnte zeitlich in die Epochen des Pliozän, Pleistozän oder Holozän fallen. Freilich haben seit ca. 3,5 Mrd. a eine immens große Zahl an Bakterien-, Pflanzen- und Tierarten die geologischen Kreisläufe in sehr unterschiedlichem Maße beeinflusst und metabolische Produkte, Ablagerungen bzw. irreversible Änderungen geschaffen, die keine geologische Kraft jemals aus sich selbst heraus oder kombiniert mit anderen hätte erzeugen können. Biologische und geologische Kreisläufe haben sich immer weiter ineinander zum natürlichen System der Biogeosphäre verflochten, das gelegentlich von extraterrestrischen Ereignissen wie Impakten, solaren Eruptionen oder intensiver kosmischer Strahlung beeinträchtigt wird. Individuen, die in diesen sich wandelnden Ökosystemen beherbergt sind, unterliegen der zufälligen Mutation sowie der natürlichen Selektion; und sie versuchen, mittels Anpassung und Kooperation/Symbiose zu überleben. Die Aktionen der Lebewesen verlaufen zuallermeist deterministisch: entsprechend vererbten biologischen Programmen und sind vorwiegend instinktiv-unbewusst; sie befähigen sie auch zur Schaffung von Nischen, um darin zu überleben. Primaten begannen, erste Proto-Artefakte herzustellen (Goodall 1986, Motes-Rodrigo 2022), aber viele dieser Werkzeuge waren physisch unbeständig und damit kaum fossilisierbar. Der aus dieser Lebewelt hervorgegangene homo sapiens verfügt hingegen zusätzlich zu den bereits erwähnten biologischen Programmen über Eigenschaften, die wegen seiner mentalen Weiterentwicklung darüber hinausgehen. Er kann wegen seines Intellektes reflektieren, über sich selbst bestimmen, verfügt über einen weitgehend freien Willen, hohen Bewusstseinsgrad und seine Vorfahren erzeugten seit mindestens 3,3 Mio. a Artefakte; seine Lebensweise wird sowohl deterministisch als auch indeterministisch gesehen (Grothe 2009). Er siedelt seit ca. 11000 Jahren auf Kosten der Biodiversität expandierend in den Ökosystemen sich natürlich entwickelnder Landschaften, die er durch Urbarmachung, mittels Technik und unter Ausnutzung natürlicher Gradienten und Verwendung von Rohstoffen fortlaufend in Kulturlandschaften oder urbanes Gelände umwandelt. Durch ihn entstand schließlich die Technosphäre. Wegen seiner Lebensweise hält er eine Sonderstellung in der Biogeosphäre inne (Gray 2013). Natürliche und technisch erzeugte Objekte sind inzwischen - siehe Gentechnologie und atomare Transmutationen - bis hinab in den molekularen und subatomaren Bereich ineinander verwoben. Kein Mensch kann geologische Produkte erzeugen, sondern nur Artefakte: künstliche Produkte und technische Prothesen entsprechend seiner diversen kulturellen Entwicklungsstufen. Die Artefakte werden später zusammen mit natürlich entstandenen Gesteins- oder Mineralpartikeln vermengt als Sedimentschichten abgelagert und fossilisieren. Höher entwickelte Tierarten erzeugen entsprechend ihren Eigenschaften kaum fossilisierbare Artefakte, erzeugen aber biogenes Sediment, das später ebenso fossilisieren kann. Alle anthropogenen Abtragungen und Ablagerungen entsprechen kulturellen Aktivitäten des Menschen, der willkürlich - also indeterministisch - geologische Stoffbestände und Kreisläufe modifiziert, um seine Subsistenz zu sichern und sich zu entwickeln. Eine geologische Zeitskala listet Entwicklungsstadien von natürlichen, geologischen Vorgängen der Erdgeschichte auf, die in unterschiedlichem Maße deterministisch ablaufen (s. o.); aber weder indeterministisch entstandene, künstliche Relikte und Merkmale aus kulturellen Entwicklungsstufen des Menschen. Die Alterseinstufung von auf und in geologischem Substrat vorhandenen physikalischen oder chemischen Markern - Kulturzeigern - erfolgt in einer separaten Zeitskala, in der geologische, archäologische und umweltbezogene Kriterien und Fakten vereint sind. Es beruht auch auf dem über mindestens vier Jahrhunderte in Akademikerkreisen diskutierten Gegensatz Natur versus Kultur, den Descartes definierte als „physikalische Substanz“ vs. „denkendes Subjekt“ (Materie - Geist oder Natur - Kultur - Dichotomie bzw. - Dualismus), weshalb das Anthropozän nicht Teil einer geologischen Zeitskala sein kann. Zudem: fügt man das Anthropozän der geologischen Zeitskala formell hinzu, ergibt sich daraus, dass alles Wirken des Menschen als deterministisch zu sehen wäre, was bedeuten würde, dass er keinen freien Willen mehr hätte und somit keine Verantwortung für all seine Entscheidungen und Handlungen sowie die damit zusammenhängenden Folgen. Das kann und darf aber nicht sein. Den Klimawandel nicht rechtzeitig zu begrenzen würde für die Menschheit bedeuten, nur einem kapitalistischen und ökonomischen Determinismus zu frönen, so wie es die durch natürliche Selektion entstandenen genetischen Eigenschaften vorgeben (De Duve 2012). Aber damit hätte der Mensch seinen freien Willen und seine Vernunft aufgegeben und alle geistigen und philosophischen Errungenschaften für alle Zeiten entwertet. Referenzen: Hubert Engelbrecht Erstellt
16.03.2015. Änderungen. |