人類已經(jīng)從根本上改變和破壞了地球。但一些新思路和新舉措可以阻止我們繼續(xù)破壞我們賴以生存的家園。

別再管什么銀行和汽車制造業(yè)了，我們的地球才是一個真正大到不能衰敗的系統(tǒng)。然而，近幾個世紀(jì)以來，人類正在耗盡這個星球上的資源，并讓她無時無刻不在承受我們生產(chǎn)的垃圾，當(dāng)一個地方水資源枯竭，或是環(huán)境被污染，人類所做的僅僅是遷往一個新地方。但是現(xiàn)在，我們已經(jīng)無法延續(xù)這種已經(jīng)使用了數(shù)千年的策略了?？茖W(xué)家、社會思想家以及全球民眾都已經(jīng)意識到，人類業(yè)已將這個星球原本的自然屬性變成了工業(yè)屬性，為了生存，我們現(xiàn)在必須重新將她改造成一個可持續(xù)發(fā)展的星球。

那么，有什么救急計劃呢？第一步，我們必須明確地球系統(tǒng)到底有多么接近“崩潰”。環(huán)境學(xué)家喬納森·福利(Jonathan Foley)為我們介紹了一項大型國際間合作，這個項目可以為那些關(guān)鍵的環(huán)境進程計算安全閾限，例如氣候變化、海洋酸化等等，如果我們不對這些狀況加以控制，它們就會漸漸破壞地球的可持續(xù)發(fā)展。計算出來的臨界值可能還需要微調(diào)，但是通過了解這些進程，我們可以知道如何尋找解決方法。本期《環(huán)球科學(xué)》 第24 頁，《科學(xué)美國人》邀請了8 位專家來詳談他們在修復(fù)地球方面的策略。

這些修復(fù)手段或許可以暫時延緩環(huán)境惡化的趨勢，但恐怕無力根治。在美國米德爾伯里學(xué)院(Middlebury College) 駐校學(xué)者(scholar in residence) 比爾· 麥吉本(BillMcKibben)看來，導(dǎo)致地球崩潰的罪魁禍?zhǔn)渍乾F(xiàn)代社會的驅(qū)動力——人們對經(jīng)濟增長無窮無盡的需求。麥吉本撰寫的新書即將出版，在本期《環(huán)球科學(xué)》第28 頁，我們獨家摘錄了這本新書中的觀點，即人類現(xiàn)在應(yīng)該放棄繼續(xù)發(fā)展，并重新制定政策，對各種資源進行有效地保護。批評家認(rèn)為麥吉本的想法太不切實際，在第34 頁，《科學(xué)美國人》 編輯馬克·菲謝蒂(Mark Fischetti)拋出了這些質(zhì)疑，看看麥吉本如何回應(yīng)吧。

為地球設(shè)置健康警戒線

科學(xué)家對一些關(guān)鍵的環(huán)境過程設(shè)置了警戒線。如果超過這個警戒線，地球的生境將受到極大威脅。不幸的是，警戒線已被突破。

臨界點

● 除了已經(jīng)受到足夠重視的氣候變化以外，物種喪失和氮污染也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它們的安全閾值。其他的環(huán)境過程也正在接近危險的邊緣。

●迅速采用低碳能源、遏制土地光禿、變革農(nóng)業(yè)措施，對于實現(xiàn)地球和人類的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

自全新世人類文明誕生開始，在將近一萬年的時間里，我們的世界看上去似乎遼闊得難以想象。遼闊的陸地和海洋有著無限的資源，人類可以隨意污染，也可以簡單地通過遷居來避開局部的環(huán)境約束。人類用他們的開拓能力建造了帝國和經(jīng)濟體系，他們可以開采的財富似乎取之不盡，用之不竭。

人類從未想過這種肆意妄為會有終結(jié)的一天。然而，公共健康領(lǐng)域的成就、工業(yè)革命，以及后來的綠色革命，使全球人口從1800年的10 億猛增到現(xiàn)在的將近70 億。僅在過去的50 年中，世界人口數(shù)量就翻了一番。在財富的助推下，我們對資源的利用達(dá)到了令人驚愕的水平。50 年來，全球的食物和淡水消耗增加了兩倍，化石燃料增加了三倍。這個星球所有光合產(chǎn)物的1/3 到一半都已經(jīng)被我們利用了?！?SPAN lang=EN-US>

這種肆意的經(jīng)濟增長還使污染從一個局域性問題發(fā)展成一個全球性問題。平流層臭氧耗盡和溫室氣體濃度就是最為明顯的例證，但是其他的不利影響也在加劇。

人口激增、資源損耗和環(huán)境破壞已經(jīng)改變了我們的地球。我們現(xiàn)在好比生活在一個“滿載”的世界，資源有限，吸收廢棄物的能力也有限。在這樣一個世界里生活，遵循的規(guī)則當(dāng)然也有所不同。最根本的是，我們必須采取措施以確保我們的行為活動是在環(huán)境系統(tǒng)的“安全操作空間”之內(nèi)。如果我們還不調(diào)整自己的行為方式，將會給人類帶來災(zāi)難性后果。

是什么引起了這樣的變化？我們又該如何避免呢？最近，瑞典斯德哥爾摩應(yīng)變中心(Stockholm Resilience Center)的約翰·羅克斯特倫(Johan Rockstrom)領(lǐng)導(dǎo)的一個國際小組［成員來自歐洲、美國(包括本文作者)和澳大利亞］正在為一個更大的相關(guān)問題尋找答案：我們是否正在接近地球的“臨界點”？越過這些臨界點，就會把全球環(huán)境推向一個人類歷史上從未出現(xiàn)過的危險境遇。

在仔細(xì)考察了關(guān)于物理和生物系統(tǒng)的無數(shù)跨學(xué)科研究成果之后，我們小組確定了9個環(huán)境過程，可能會擾亂地球供養(yǎng)人類生命的能力。對于這些過程，我們可以設(shè)置一個界限，在這個界限內(nèi)，人類的活動是安全的。其中7 個過程有清晰的界限( 見下圖圖表)，可以用數(shù)據(jù)進行科學(xué)的界定(當(dāng)然這些數(shù)據(jù)也有某些不確定性)。其中3 個——氣候變化、海洋酸化和平流層臭氧消耗代表了引爆點或翻轉(zhuǎn)點(tipping point)，其他4 個界限則表示不可逆轉(zhuǎn)的衰退。剩下的兩個環(huán)境過程——大氣污染和全球化學(xué)污染，還未進行廣泛的研究，因此尚未建立數(shù)值界限。

我們小組分析顯示：有3 個過程已經(jīng)突破了它們的臨界點。它們分別是：生物多樣性減少、氮污染和氣候變化。其他所有過程也都在逼近它們各自的閾值。將來個別界限的數(shù)值可能還會細(xì)微調(diào)整，也可能會有其他過程新加進來，但這組閾值是對全球最危險環(huán)境問題的“頂極”總結(jié)，為如何應(yīng)對這些威脅提供了一個思想框架。

化石燃料的困局

了解最緊迫環(huán)境問題的成因后，我們就可以找到線索去解決它們。例如，氣候變化和海洋酸化問題原因是相似的，都是由于人類使用化石燃料，釋放了CO2 到大氣中。

氣候變化。雖然我們的星球已明顯受到了人類活動所導(dǎo)致的氣候變暖的影響，將來還會受到更多的影響，科學(xué)家和決策者還是兩極冰川消失、淡水補給中斷，以及某些區(qū)域性氣候系統(tǒng)的破壞?，F(xiàn)在，CO2 的濃度已經(jīng)達(dá)到了387ppm(單位體積濃度)，而溫室氣體達(dá)到何種水平會引起危險的氣候變化，相關(guān)的爭論還在繼續(xù)，這暗示我們必須評估別人提出的CO2 臨界值從350ppm 到550ppm 范圍的各種CO2 濃度。我們的分析表明，為使地球遠(yuǎn)離氣候翻轉(zhuǎn)臨界點，保守估計CO2 濃度應(yīng)保持在350ppm 以下。為了達(dá)到這個目標(biāo)，全世界必須立即采取行動穩(wěn)定溫室氣體的排放，并在未來的幾十年中持續(xù)減少溫室氣體的排放量，使之大大低于目前的排放水平。

海洋酸化。正在發(fā)生的海洋酸化是氣候變化較少為人所知的“孿生兄弟”。隨著大氣中CO2 濃度不斷升高，CO2 在水中溶解形成的碳酸總量也在不斷增加，從而使海洋表面變酸。海水在自然狀態(tài)下呈堿性，pH 值在8.2 左右，現(xiàn)在海洋的pH 值已經(jīng)降低到8.0，并且還在降低。海水表層會形成的霰石(aragonite，又稱全球文石，一種亞穩(wěn)態(tài)的碳酸鈣)，我們以霰石的下降水平來衡量海水酸化的程度。海洋食物鏈上的許多生物，從珊瑚蟲到大多數(shù)浮游植物，都有賴于霰石來形成自身的骨骼和外殼。海水不斷酸化將會使海洋生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈嚴(yán)重衰退。這是迫使人們轉(zhuǎn)向低碳能源的又一個原因。

食物生產(chǎn)的威脅

食物生產(chǎn)的威脅人類已經(jīng)占用了地球上35% 的土地來種植和放牧，擴大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是開辟新耕地的主要動機，這導(dǎo)致了對自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞。由于人類的土地利用方式，幾個全球性的臨界點有相互交織在一起的危險。生物多樣性喪失。土地開發(fā)正在導(dǎo)致地球歷史上最為嚴(yán)重的物種滅絕?，F(xiàn)在的物種滅絕速度是有地質(zhì)記載以來正常物種滅絕速度的100 到1,000 倍。全世界從陸地到海洋生態(tài)系統(tǒng)，物種多樣性都在以這樣的速度喪失，這會破壞區(qū)域和全球尺度的生態(tài)系統(tǒng)過程。我們必須花更大的力氣來保護生物多樣性，尤其是在敏感的熱帶雨林地區(qū)。一些行動計劃，比如聯(lián)合國的“減少毀林和森林退化的排放計劃”(Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation，簡稱REDD)籌集資金減少熱帶雨林的砍伐，可以同時應(yīng)對生物多樣性下降和碳排放兩個問題，將非常有效。

氮磷污染。化肥的廣泛使用使地球的化學(xué)過程陷入混亂。地球上每年1.33 億噸氮和1 000 萬噸磷的使用量使環(huán)境中的氮磷量翻了一番。兩者都在造成廣泛的水體污染，使無數(shù)的江河湖泊退化，形成很大的缺氧“死亡區(qū)域”，嚴(yán)重破壞近海生態(tài)系統(tǒng)。因此我們需要一種新的農(nóng)業(yè)方式——既能增加食品生產(chǎn)，又可保護環(huán)境。

淡水損耗。在全球范圍內(nèi)，我們每年從河流、湖泊和地下蓄水層抽取的淡水高達(dá)2 600 立方千米， 用于灌溉(70%)、工業(yè)(20%)和家庭用水(10%)。這就導(dǎo)致很多大的河流流量減少，有些甚至已經(jīng)完全干涸。標(biāo)志性例子就是，美國科羅拉多河已經(jīng)斷流，亞洲中部咸海的大部分地區(qū)也已經(jīng)沙漠化。將來對淡水的需求會更為巨大，只有通過技術(shù)的大改進，提高全球水資源的利用效率，尤其是灌溉效率，才能幫助我們避免更嚴(yán)重的水資源短缺。

本文作者

喬納森·福利是美國明尼蘇達(dá)大學(xué)環(huán)境研究所主任，作為一個有大氣科學(xué)背景的科學(xué)家，他的研究工作主要集中在土地利用、農(nóng)業(yè)與全球環(huán)境的相互關(guān)系上。

本文譯者

曹志平，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院生態(tài)系教授，博士生導(dǎo)師。主要從事土壤生態(tài)學(xué)的研究工作，側(cè)重于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與土地利用方式對土壤生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。

靳紅燕，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院生態(tài)系碩士研究生，從事日光溫室蔬菜根結(jié)線蟲病的研究。

李鈺飛，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院生態(tài)系碩士研究生，從事不同土地利用條件下土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的研究。

編輯：黃德利