人類是如何干預(yù)自然的
人類為對抗氣候變化開展的“地球工程”,對于地球及人類的未來是否安全?科學(xué)家和決策者就此展開了討論。但無可否認(rèn)的事實是,不管我們是否打算這么做,事實上,在有意無意中,人類早就開始了大規(guī)模的“地球工程”——從將地球上可用淡水的1/3用以灌溉農(nóng)田,到將地球2/5的陸地用以放牧,人類一直都在改造大自然。人類干預(yù)地球物理過程的后果,我們尚無法確定,但有科學(xué)家認(rèn)為,誕生了人類文明的更新世已不復(fù)存在,人類活動很可能引發(fā)了一個新的地質(zhì)年代——人類世。我們現(xiàn)在生活在人類世地質(zhì)時代,一個由人類決策、由人類決定地球命運的時代。
以下是人類干預(yù)自然、改造地球的幾個實例。
5億家庭,大多在亞洲和非洲,將木材、煤炭和動物糞便燃燒后變成炊煙,炊煙帶著被稱為“黑炭”的塵粒進(jìn)入大氣層,在那里形成一個吸熱層,雨滴裹著這些塵粒從天空降下,污染著地球表面。
據(jù)估計,在過去一個世紀(jì)里,北極氣溫上升了1.7℃,其中一半原因是黑炭污染的結(jié)果。黑炭污染改變了氣候模式,在南亞和西非造成了降雨量急劇減少,還造成了喜馬拉雅山脈冰川融化,對數(shù)億人口的供水來源構(gòu)成了威脅。
2009年8月美國宇航局拍攝的照片,紫色是黑炭較高的地區(qū)
科學(xué)家將江河湖泊以及地下蓄水層里的所有淡水稱為“藍(lán)水”,人類每年要用掉其中大約1/3,地球上江河湖泊的1/4的水在到達(dá)大海前就已經(jīng)被抽干枯竭了。
對于局部地區(qū)來說,這種變化將導(dǎo)致天氣模式的變化。例如哈薩克斯坦曾經(jīng)廣袤浩瀚的咸海,由于大規(guī)模農(nóng)田灌溉抽干源頭水源,導(dǎo)致當(dāng)?shù)貧夂蚣眲∽兓旄?,夏天更炎熱,降雨更是變得極為稀少。
地區(qū)性的氣候變化是否會產(chǎn)生全球性的影響,還有待于繼續(xù)觀察。
右上圖:1973年的咸海;右下圖:2006年的咸海
現(xiàn)在,地球陸地面積的約12%被人類用于耕作農(nóng)作物。這樣做的后果有些難以預(yù)料,比如我們很難知道大平原的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)如何影響著地球氣候,有些則比較明顯,比如亞馬孫熱帶雨林的森林砍伐活動破壞了該地區(qū)水的蒸發(fā)和冷凝循環(huán),“地球之肺”有可能變成為熱帶稀樹草原。如果亞馬孫雨林失去了其巨大的二氧化碳吸收能力,地球氣溫將再度上升。
更為直接的后果是,農(nóng)業(yè)耕種大量使用化肥給當(dāng)?shù)丨h(huán)境中增加了大量的氮和磷。每年約有1.2億噸氮從大氣中被移除,轉(zhuǎn)換為農(nóng)田肥料,而從地下開采的磷則多達(dá)2000萬噸,如此龐大的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這兩種元素自然進(jìn)入生物圈的數(shù)量。更為重要的是,大量的氮和磷隨著溪水河流流入大海,加速形成“海洋死區(qū)”。
亞馬孫雨林(紅色)東南部迅速轉(zhuǎn)變的農(nóng)場和牧場(綠色)
在地球生物滅絕中,珊瑚礁的消失令人震驚。珊瑚礁被稱為“海洋中的雨林”,是海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。由于人類活動導(dǎo)致的海洋污染、氣候變化、過度捕撈和海洋酸化,在過去50年里,全球珊瑚礁覆蓋率已經(jīng)減少了1/3,珊瑚礁正瀕臨滅絕。
珊瑚礁以及生活在珊瑚礁中的海洋生物的消失,威脅到的不僅僅是漁業(yè)生產(chǎn)。從地球物理學(xué)的角度來看,生態(tài)系統(tǒng)是營養(yǎng)物質(zhì)和能量流動在生物學(xué)上的機(jī)制,如果生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)被破壞——就像曾經(jīng)生機(jī)盎然、如今卻被細(xì)菌和水母主宰的地中海西北海域那樣——生態(tài)系統(tǒng)就無法正常運轉(zhuǎn)。一些科學(xué)家指出,海洋過去發(fā)生大規(guī)模滅絕事件之后,曾導(dǎo)致了地球碳循環(huán)在數(shù)百萬年間的劇烈波動。海洋生態(tài)系統(tǒng)若失去了其調(diào)節(jié)能力,隨之而來的就是天氣和氣候的異常變化。
地球在過去曾發(fā)生過五次生物大滅絕事件,如今一些科學(xué)家認(rèn)為,第六次生物滅絕事件正在發(fā)生之中。
澳大利亞大堡礁的珊瑚白化病還在大面積蔓延
人類的工業(yè)革命導(dǎo)致發(fā)明了許多化學(xué)物質(zhì),這在地球歷史中是前所未有的,一些化學(xué)物質(zhì)可以在地球環(huán)境中存在千萬年而不降解,其中包括用于農(nóng)藥中特別是塑料中的化合物,全球塑料生產(chǎn)每年多達(dá)600億噸。
高劑量的這類化學(xué)物質(zhì)可擾亂動物的內(nèi)分泌系統(tǒng),導(dǎo)致癌癥,影響生殖;低劑量的影響尚不清楚,但可能會在微妙的變化中產(chǎn)生廣泛的影響,最終從根本上改變生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成。
據(jù)聯(lián)合國估計,地球海洋每2.6 平方千米的范圍內(nèi)就有47000件塑料制品。世界各地都測量到了低水平的有機(jī)污染物,以及塑料對生物體內(nèi)分泌產(chǎn)生的干擾和影響,即使是在一些從來沒有使用過這類化學(xué)物質(zhì)的地區(qū)如南極洲,也測量到了化學(xué)物質(zhì)的污染。
死亡信天翁雛鳥體內(nèi)的塑料制品
人類世的經(jīng)濟(jì)發(fā)展引擎就是在地面上燃燒,或從地面上向大氣中投放大量含碳物質(zhì),其結(jié)果是,每年約有400億噸二氧化碳被人類投放到大氣中,使得化石燃料的消耗,在人類無意識中成為最大的“地球工程實驗”。
如今地球大氣中二氧化碳的含量高于過去1500萬年中的任何時候,全球氣候模式正在發(fā)生變化,平均氣溫上升,部分二氧化碳被海水吸收,氫氣和碳酸鹽離子的比例產(chǎn)生變化,海水酸性化,導(dǎo)致海洋中的珊瑚、浮游生物和貝類大量消失。
在接下來的幾個世紀(jì)里,海洋pH值的變化可能超過過去300萬年中的任何時候。
大氣中二氧化碳上升是全球變暖的原因