熱帯雨林の崩壊は産業革命をもたらし、また世界的危機をもたらした。

「生命の存在によって、この惑星は生命にとってより適したものになるのでしょうか？」

「黒くて光沢があり、金属のような光沢があります。」小学校の理科の授業で、先生は私たちにガラス瓶の中に並んだ鉱物標本を観察し、それを説明するように言いました。私は「無煙炭」と書かれた小さな瓶を観察した後、この文章を書きました。

無煙炭のサンプル |レイム / ウィキメディア・コモンズ

すべての理科教師が授業内容を説明する忍耐力を持っているわけではありません。幸いなことに、先生は「亜炭」「瀝青炭」「無煙炭」を比較した後、最も不純物の多い濃い茶色の「亜炭」が石炭の基本的な形であると教えてくれました。地下で非常に大きな圧力を受けると、不純物がさらに少ない瀝青炭になり、さらに無煙炭になります。

「実は、石炭は太古の昔、大きな木からできたものなんです。倒れた木が完全に消えたわけではなく、さまざまな理由で地中深くに埋もれて、今の石炭になったんです。」先生は静かにそう言ったが、その時の私はとても興奮した。植物と鉱物、生物と無生物の間には明確な境界がないのかもしれないと初めて気づきました。

歴史の車輪、時代の悩み

「石炭は黒い金であり、産業の糧である。」

20年以上経って、先生が授業で教えてくれたこれらの言葉を私が入力したとき、英国グラスゴーで開催された第26回国連気候変動会議がちょうど終了したばかりでした。

人類の運命に重大な影響を及ぼす可能性があるこの会議は、ついに合意に達した。最終的に、インド代表は決議文書の石炭使用を「段階的に廃止する」という公約を「段階的に削減する」という公約に変更することを提案し、多くの国の支持を得て修正案は最終的に成功したが、これは人類史上、石炭使用削減の明確な計画を盛り込んだ初の気候変動協定である。

褐炭から無煙炭まで、炭素含有量は徐々に増加します。石炭は蒸留後に大量の工業原料を供給することができますが、大きな工業的価値を持つ石炭の主な用途は依然としてエネルギー燃料としてです。人類は6,000年以上もの間石炭を燃やし続けており、古代中国や西洋の文献には石炭採掘に関する記録が数多く残っています。

無煙炭採掘風景 |メベイン グリーティング カード カンパニー、ペンシルベニア州ウィルクス バール/Wikimedia Commons=

蒸気機関の轟音が人類初の産業革命の序章となったのは、今から300年前のことでした。燃える石炭から放出される膨大な熱によってボイラー内の水が沸騰しました。水蒸気の膨張と冷却を繰り返すことで機械が駆動し、人類は肉体労働から解放され、最終的には世界中のすべての人を後戻りできない時間の輪に放り込んだ。石炭は最も重要なエネルギー源となり、現在もその地位を維持しています。産業革命の時代に火夫がシャベル一杯の石炭を炉の扉に放り込んだとき、300年後に石炭が呪いとなるとは想像もできなかったでしょう。

無煙炭 |ランドルフ・ブラック / ウィキメディア・コモンズ

石炭を燃やすと大量の熱が放出され、二酸化炭素が発生します。地球の大気中の窒素 78%、酸素 21% と比較すると、二酸化炭素 3 原子は太陽光をよりよく吸収し、赤外線を再放射するため、大気の「温室効果」の主な原因となります。 「温室効果」自体は悪い言葉ではありません。今日の地球が多くの生命体にとって適切な温度を維持できるのは、温室効果によるものです。薄い大気層が太陽の熱を遮り、地球上の水が凍って氷になるのを防いでいます。これが生命の生存の基盤です。

二酸化炭素の強力な温室効果は、地球の気温に影響を与える主な要因の 1 つでもあります。簡単に言えば、地球上の二酸化炭素濃度が上昇すると、地球の平均気温も上昇します。二酸化炭素濃度が減少すると、地球の平均気温も低下します。しかし、地球の平均気温の変化は、単純に上昇したり下降したりするほど単純なものではありません。それは一連の複雑で混沌としたプロセスを引き起こします。一部の地域では乾燥が進む一方、他の地域では洪水や気象災害が頻繁に発生する可能性があります。害虫や病気の防除が困難になり、農業生産にも大きな影響が出るでしょう。

温室効果 |ロバート・A・ローデ / ウィキメディア・コモンズ

これは、科学者が大気中の二酸化炭素濃度を非常に懸念している理由でもあります。人類の生存と発展には安定した気候条件が必要であり、二酸化炭素含有量の安定性は非常に重要です。しかし、過去20年間の監視では、二酸化炭素濃度はほぼ毎年新たなレベルに上昇し、最近では420ppmに達しました。モデル推定によれば、これは過去450万年で最も高い気温でもあり、各地の夏の気温も記録を頻繁に更新している。

この余分な二酸化炭素のほとんどは過去の人間の活動によって引き起こされています。先進国はこれまでの炭素排出に対して主要な責任を負っており、新興国は今後、人々の生活の発展のために、必然的に大気中にさらに多くの二酸化炭素を排出することになる。懸念から科学者は声を上げ、先見の明のある政治家は二酸化炭素濃度を一定の範囲内に抑えるための国際協力と交渉を推進している。

石炭を燃料とする工場 | cogdogblog / ウィキメディア・コモンズ

これは難しい戦いとなるだろう。特に、石炭が依然としてエネルギー部門の主流となっている国々にとってはなおさらだ。 BPが発表した「BP世界エネルギー統計」によると、2020年の世界全体の発電量のうち、石炭火力発電は依然35％以上を占め、その他では天然ガスが約25％、水力発電が16％、原子力発電が10％、太陽光や風力などの再生可能エネルギーが12％を占めた。アジアでは石炭エネルギーの割合がさらに高く、グラスゴー気候協定の達成はインドやその他の国のエネルギー開発に依然として多大な圧力をかけることになり、論争は今日まで止まっていない。

石炭 – ライフサイクルの終わり

世界の注目を集め、現代の人類の世界を何度も変えてきたこの石炭はどこから来るのでしょうか。

あらゆる大きな変化は地層に痕跡を残します。これは3億5000万年前に起こったもう一つの古代の物語です。

地球上で最も古い森林は、植物が地上に到達した後のデボン紀に誕生しました。最初の陸上植物には支持構造がありませんでした。いくつかの植物は、ある程度の強度でセルロースを合成できましたが、ほとんどの植物は、喉の渇きで死ぬのを避けるために、背が低く、水の近くに留まりました。

数千万年後、植物細胞内で生化学的経路が進化し、それまで地球上に現れたことのない物質、リグニンが生成されるようになりました。これらのリグニン分子は複数のベンゼン環で構成されています。これらは植物細胞の周りに蓄積され、相互に連結して圧縮され、地球上で最も古い木材を形成します。植物にとっての硬質リグニンの主な機能は、植物が成長できるように、支えを提供し、次に水と栄養素を輸送するための伝導組織を形成することです。この経路を進化させた植物は、より多くの光を得て、より乾燥した環境で生息できるようになりました。彼らはすぐに周囲の低地の生物に取って代わり、その子孫は背が高くなりました。 3億5000万年前のこの「退化」で、おそらく地質学史上最も壮大な森林が誕生しました。

英国の炭層で昆虫の羽の化石が発見される |ハーバート・ボルトン / 生物多様性遺産図書館

それらは今日の森林樹木の構成とは全く異なり、シダ植物の中では今日のヒカゲノカズラ類やスギナ類と近縁である。古植物学者は、残っている化石の痕跡に基づいて、これらにカラミテス、シギラリア、レピドデンドロンなどの名前を付けました。今日のヒカゲノカズラ科やスギナ科の植物のほとんどは高さが数十センチメートルしかありませんが、古代の同族は高さが 30 メートルから 40 メートルにまで達していました。ここは石炭紀の熱帯雨林でした。この期間中、森林の光合成により、地球上の酸素含有量は一時 30% を超えました。また、酸素濃度が高かったため、同時代の昆虫は現在よりもずっと大きくなり、熱帯雨林には体長数フィートにもなる巨大なトンボが生息していた。

しかし、この壮大な熱帯雨林の崩壊は、熱帯雨林そのものに起因する可能性がある。リグニンは当時の地球上の生命にとってあまりにも高度すぎた。地球上で高木林が出現した初期の頃、分解者として機能していた菌類は、おそらくまだそれらを分解できる酵素を生成していなかった。

石炭紀の森林の風景を描いたエッチング | Bibliographisches Institut - Meyers Konversationslexikon

これは恐ろしい一方通行です。死んだ植物の体内に閉じ込められた炭素はますます増えていきました。数千万年にわたるリグニンの蓄積の後、約3億500万年前の石炭紀カシモフ期までに、地球上の二酸化炭素は臨界点以下に減少しました。温室効果の弱まりにより、何百万年も続く地球規模の寒冷化が起こりました。再び氷と雪が世界の大部分を覆い、石炭紀の森林のほとんどが消滅しました。これは「石炭紀の熱帯雨林の崩壊」と呼ばれています。

菌類が最終的にリグニンを分解する能力を獲得すると、炭素は二酸化炭素の形で大気中に戻り、地球は再び温暖化しました。数百万年後、その過程で多数の陸生植物、昆虫、両生類が絶滅しました。菌類が木材を分解できるようになる前に存在していた木の殻は、地質学的変化によって石炭となり、3億年後に地球の様相を別の形に変えました。

英国の炭層における化石植物のイラスト |インターネットアーカイブ書籍画像 / Flickr

近年の石炭紀の菌類の微化石の発見により、この話はより詳細に明らかになったが、石炭紀-ペルム紀以降、世界中で菌類が森林リグニン分解の主力となり、ペルム紀以降の地層の石炭層はもはや石炭紀ほど広範囲ではなくなったというのが実情である。石炭紀の森林は石炭を残し、それが地中に閉じ込められ、より寒冷な気候の世界へと移りました。

地球上の生命の歴史を通じて、これらの現象は珍しいことではありません。 37億年前、地球上の一部の生命による最初の化学合成と光合成が地球の大気の組成を劇的に変え、それによって地球上のすべての生命をほぼ取り返しのつかない状況に引きずり込んだ可能性があります。アメリカの古生物学者ピーター・ウォードは、1970年代にイギリスの学者ジェームズ・ラブロックが提唱した感傷的な「ガイア仮説」に対抗して、「メディア仮説」さえも作り出した。つまり、生命は生命のままに終わる可能性があるというのだ。

1918 年、炭鉱労働者のグループが化石化した木の根の周りに集まりました | J. ホーガン・ジュニア / ナショナルジオグラフィック

では、私たちが石炭やその他の化石燃料を採掘し、二酸化炭素を大気中に放出するにつれ、これが地球上の新たな生命のサイクルの終わりなのだろうかと疑問に思わざるを得ない。

この問題に終止符を打つには、人類がより高い知恵を持つべきだとしか思えません。