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科学家称地球生态系统正在迫近9大极限

时间：2010-04-06 泉源：科学网

对人类而言，，地球迄今仍然是个得天独厚的乐园。。。。。已往一万年以来，，人类在农业、工业、科技以及文化上所取得的绝大大都成绩都爆发在一个十分温顺的时期。。。。。在地球自然系统的调理下，，这个时期的地质、气温以及情形都维持在一个相对平稳的规模内，，没有太大的波动。。。。。较之此前的“更新世”和“上新世”，，这一万年的“清静”实属难堪，，因此，，学者们将其称为地球的“全新世”。。。。。

　自18世纪末人类进入工业化时代起，，人类又进入了一个被称为“人类世”的新时期。。。。。在这个时期，，人类逐渐从大自然手中夺过了“船舵”，，成为了这个星球的新主人：地球上所有的系统由人界说、受人统治。。。。。但当人类雄心壮志“向大自然宣战”、盼愿“战胜自然，，征服天下”的时间却发明着实一最先我们就错了——人与自然间本是共生共赢的手足，，而非你死我活的仇敌。。。。。

　惋惜的是，，至今尚有不少人没有意识到这一点，，他们仍然着迷在“与天斗其乐无限”的自我膨胀当中。。。。。近年来，，能源紧迫、资源紧迫、情形紧迫……全球近70亿人的需求险些要把地球推向瓦解的边沿。。。。。

　通过直观感受，，一部分人逐渐意识到了天气转变所带来的严肃威胁，，但这远远不敷：情形污染、海洋酸化、物种灭绝等其他问题的严重水平丝绝不逊于此。。。。。在这样的情形下，，不少人都发出了“照这样下去地球究竟还能一连多久？？”“地球的承载能力有无极限？？”“人类尚有多大盘旋余地？？”这样的疑问。。。。。

　 2009年，，瑞典斯德哥尔摩情形研究所所长约翰·罗克斯特伦与来自情形、地球辖档挽域的28位国际专家组成了一个研究小组，，对上述问题作出了回覆。。。。。该团队的成员包括1995年诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑、美国宇航局天气学家詹姆斯·汉森、盖亚学研究员和“临界点”专家蒂姆·莱顿以及德国总理首席情形照料汉斯·乔吉姆·舍伦伯等。。。。。

　凭证对地球系统的科学熟悉，，研究小组确定了9个对人类生涯至关主要的“地球生命支持系统”，，并对现在人类的消耗水平和系统的“临界点”举行了量化和评估。。。。。研究职员忠言称，，一旦9个临界点所有或者大部分被突破，，人类生涯情形将面临“不可逆转的转变”，，以后的地球将不再像今天这样的“平和可亲”。。。。。

　罗克斯特伦称，，由于认知水平的限制和大宗不确定因素的保存，，这些“临界点”现在还只是一种“简陋的预计”。。。。。但相对警示而言，，我们更应将其看作是一个喘气的时机，，一个改变的时机。。。。。因此他更愿意将这些“临界点”界说为“人类生涯生长的清静空间”。。。。。

1. 海洋酸化

指标：全球文石(也称霰石，，是一种亚稳态的碳酸钙)饱和度比率

临界点：2.75∶1

工业化前水平：3.44∶1

目今值：2.9∶1

评估：本世纪中叶将有部分海洋凌驾警戒线

　直到10年前，，海洋酸化照旧个很少有人提及的新鲜话题。。。。。但随着大气中二氧化碳的日渐增多，，海洋酸化和天气转变一样也成了我们不得不面临的难题。。。。。数据显示，，自工业革命以来，，全球海洋浅层海水的pH值已由8.16下降到了8.05。。。。。着实，，酸化自己并不是主要问题，，真正严重的是由其引起的连锁反应。。。。。

　浅层海水中碳酸钙饱和度的降低即是其中最让人担心的一点。。。。。虽然就现在而言还不是特殊严重，，但一旦其低于某一阀值，，像海螺、珊瑚这样以碳酸钙为主要发育条件的外骨骼海洋生物就将面临被海水消融的危害。。。。。

　至今为止，，全球海洋文石饱和率已经从工业化前的3.44∶1下降到了现在的2.9∶1。。。。。这意味着现在仍有3倍于极限值的文石能抵消海洋酸化对外骨骼类海洋生物的影响，，但条件是不思量地区差别因素。。。。。最近的研究批注，，位于地球南北极的海洋文石饱和率极有可能在2050年左右下降到1∶1以下。。。。。

　没有人知道在这之后会爆发什么。。。。。现在能想到的情形是：珊瑚等生物大面积灭绝；；；；；；没有生命的海洋从大气中吸收二氧化碳的能力大幅下降，，地球也将变得更热。。。。。为了预防这种情形的爆发，，临界点研究小组将海洋酸化的清静下限确定为2.75∶1。。。。。

2. 臭氧浓度

指标：平流层臭氧浓度

临界点：276个多布森单位

目今值：283个多布森单位

评估：清静但亟待改善

　即便在今天看来，，上世纪70年月最先的臭氧层朴陋研究仍是情形科普的一个典范案例。。。。。早在上世纪70年月，，包括保罗·克鲁岑在内的3位科学家就提出了全氯氟烃会严重损害地球臭氧层的问题。。。。。1985年，，英国南极探险队队长法曼更是以亲自履历证实晰南极上空每年9月—11月都会泛起“臭氧朴陋”这一事实。。。。。1987年9月16日，，24个主要工业国签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，，要求逐步阻止使用危害臭氧层的化学物质。。。。。随后在媒体的高声疾呼和政府的高度关注下，，拒绝全氯氟烃类产品、�；；；；；；こ粞醪阒鸾コ闪巳嗣堑墓彩�。。。。。1995年，，提出这一问题的3位科学家也被授予了诺贝尔化学奖。。。。。

　时至今日，，污名昭著的氟利昂等化学物质已被禁用，，�；；；；；；坪跻丫淹�。。。。。取而代之的是今天人所共知的全球变暖问题。。。。。但近几年的研究发明，，臭氧层变薄与天气转变间可能也保存着某种关联。。。。。研究称，，随着大气中二氧化碳浓度和地表温度的增高，，靠近地表对流层的温度也会随之上升。。。。。对流层温度的升高又会导致平流层温度的下降，，这一系列连锁反应最终会导致破损臭氧层的化学反应加速。。。。。因此，，虽然现在臭氧层的厚度还在清静规模之内，，但我们仍不可掉以轻心。。。。。

3. 淡水消耗量

标准：淡水年消耗量

临界点：4000立方公里

目今值：2600立方公里

评估：本世纪中叶将达极限

　通过筑坝等水利工程，，人类现在已乐成控制了天下上大大都河流，，但不幸的是，，在此之后其中有近3成已不可抵达海洋，，成为了时涝时枯的季节河。。。。。水资源匮乏已最先成为我们不得不面临的全球性问题。。。。。

　位于哈萨克斯坦与乌兹别克斯坦接壤的咸海就是一个典范的例子。。。。。1960年时的咸海曾是天下第四大内陆湖，，面积68000平方公里、水量1100立方公里。。。。。但在那之后，，随着工业和农业用水的急剧增添，，咸海水位一直降低、面积一连缩小。。。。。1998年，，咸海面积下降至28687平方公里，，排名下降为第八，，含盐量从10克/升增至45克/升；；；；；；2004年，，排名降至第15位的咸海水量缺乏200立方公里，，面积只剩下原本的四分之一；；；；；；2007年，，咸海的萎缩仍在继续，，面积只剩下了最初的10%。。。。。随着水面面积的一直缩小，，降水也随之镌汰，，咸海的含盐量逐渐增多，，大批鱼类殒命，，以渔业为生的渔民们也不得不纷纷转业。。。。。

临界点研究小组建议将人类每年淡水消耗量的上限设定在4000立方公里。。。。。虽然现在2600立方公里的用水量离该上限尚有相当大的距离，，但思量到天下日益增多的生齿和农作物浇灌需求，，罗克斯特伦以为，，从现在起就应大幅镌汰非粮食作物的浇灌用水，，以缓解人畜用水欠缺。。。。。

4. 生物多样性

指标：百万物种年灭绝数目

临界点：10

目今值：100

评估：严重超标

　人类在地球上的放纵扩张使不少物种都走到了绝境。。。。。对野生动物栖息地的开发阻断了动物的迁徙蹊径，，带来了老鼠、杂草等外来物种；；；；；；工业污染让原本清静的自然情形不堪重负；；；；；；捕猎使野生动物的数目急剧镌汰；；；；；；人类运动所导致的天气转变让野生动物成为了无辜的受害者。。。。。

　 2009年底，，国际自然�；；；；；；ね说谋ǜ嫦允�，，其评估的44838个物种中，，有16928种抵达了濒临灭绝的状态，，其中包括八分之一的鸟类、五分之一的哺乳动物、四分之一的珊瑚和三分之一的两栖类动物。。。。。天下自然基金会宣布的地球生命指数评估效果也同样让人痛心：1686种脊椎动物的种群数目，，仅在从1970年到2005年这30多年间就下滑了30%。。。。。

　仅就单个物种而言，，其作用或许不值一提，，但若将其安排在整个生态系统中视察，，你就会发明每个物种都是自然界奇异、不可或缺的一个主要组成部分。。。。。若有的接纳废物，，有的清洁水源，，有的吸收二氧化碳，，有的则包管海洋的化学平衡。。。。。

　虽然我们知道生物多样性对康健的生态情形而言至关主要，，但到现在为止，，科学家们尚不清晰物种数目低至何种水平才会导致生态灾难，，也不清晰哪一种物种在其中起着要害作用。。。。。因此，，研究小组将生物的自然灭绝率——10作为这一子系统的临界点。。。。。显然，，现在我们已经严重超标。。。。。

5. 氮磷循环

指标1：大气年固氮量

临界点：350万吨

目今值：1210万吨

评估：严重超标

指标2：海洋中所检测到的年均磷流失量

临界点：1100万吨

目今值：90万吨

诊断：尚未凌驾

　氮是生命体不可或缺的主要组成元素，，保存于每个活细胞当中，，是组成DNA的4种基本元素之一。。。。。大气中的氮经微生物的作用进入土壤，，为动植物所用，，最终又在微生物的加入下返回大气，，云云循环往复，，以至无限——氮的循环包管了地球生物圈最基本的一项物质平衡。。。。。

　虽然地球大气中氮的含量占到近80%，，但可供人类直接使用的却少之又少。。。。。19世纪以前，，农业所需的氮肥主要来自于畜粪和绿肥，，人们在氮循环上还遵照着大自然原有的纪律。。。。。1909年，，这种自然的平衡终于被一位名为弗里茨·哈伯的德国化学家所突破。。。。。这一年，，他发明了从空气中制备出氮的要领，，合成氨成了把“空气酿成面包”的“神奇药粉”。。。。。

　时至今日，，人类每年通过这种要领固氮的数目已凌驾了800万吨。。。。。但由于农作物的吸收率极为有限，，其中的绝大部分都会随着地下水和河流进入海洋。。。。。加上汽车等交通工具以及热电站所释放的含氮污染因素，，人类每年向生物圈所排放的氮元素早已凌驾了地球处置惩罚能力的极限，，抵达了1210万吨。。。。。

　多余的氮会导致土壤酸化，，破损土壤和微生物原先的氮循环能力。。。。。与此同时，，湿地以及湖泊中高度饱和的氮还会爆发富营养效应，，使水生生物、植物异常滋生、大宗消耗氧气，，其所在水体会迅速成为“殒命区”。。。。。现在全球海洋中像这样的区域已凌驾400处，，墨西哥湾地区、波罗的海以及日本和韩国之间的水域都在其中，，总面积近25万平方公里。。。。。

　与氮相似的问题也同样泛起在磷上。。。。。现在，，人类每年开采的磷矿有200万吨，，其中有一半以上最终会进入海洋，，是自然循环量的8倍以上，，这同样会带来水体的富营养化。。。。。

6. 土地使用率

指标：用于耕作的非冻土比例

临界点：15%

目今值：12%

评估：本世纪中叶将达极限

　农业向自然生态系统尤其是热带雨林扩张的速率也同样惊人。。。。。全球一半的热带雨林到现在已经消逝，，野生动物原先栖息的草原现在酿成了带有围栏的现代化牧场。。。。。临界点研究小组以为，，农牧业的盲目扩张和都会化历程的加速是生态系统遭到破损的另一大“元凶”，，天气转变以及水循环的破损都与此相关。。。。。

　虽然研究小组制订了用于耕作的非冻土比例不凌驾15%的标准，，但专家们以为，，人类土地清静同时还取决于一系列综合权衡指标的执行水平，，如生物多样性与水文生态系统是否获得了合理的�；；；；；；�；；；；；；农业生产在浇灌以及氮肥的使用上是否合理；；；；；；都会的污染是否获得了无公害化处置惩罚等。。。。。

7. 二氧化碳浓度

指标：大气中二氧化碳浓度

临界点：350ppm(百万分比浓度)

工业化前水平：280ppm

目今值：387ppm

评估：凌驾极限

　大宗的历史数据批注，，大气中的二氧化碳是地球升温的罪魁罪魁。。。。。通过燃烧化石燃料，，我们已经让大气中的二氧化碳浓度由工业化前的280ppm增添到了现在的387ppm。。。。。

　当政客们还在为地球究竟能容纳几多二氧化碳而争论不断时，，天下顶级天气科学家之一、美国宇航局戈达德空间研究所主任詹姆斯·汉森却发出了“365速发国际排放水平早在20年前就已经超标”的惊人言论。。。。。那时，，地球大气中二氧化碳浓度为350ppm。。。。。

　有人会说，，既然临界点早已凌驾，，为什么我们还好好的在世？？

　临界点研究小组给出的谜底是，，从恒久来看，，二氧化碳浓度的转变是一个逐渐积累的历程，，其详细效果也会通过间接的形式展现。。。。。凌驾临界点并不料味着一定会爆发重大的灾难，，但它意味着一种从“可能”到“一定”的转变。。。。。

　不少人以为地球的平均气温只有在升高5摄氏度或6摄氏度时才会爆发生态�；；；；；；�，，而现在只上升了不到2摄氏度，，尚有4摄氏度到5摄氏度的空间。。。。。而现实的情形是，，2摄氏度可能就是我们最后的时机，，一旦凌驾2摄氏度，，情形极有可能无法挽回。。。。。由于冰层的融化将使海洋和陆地具有更强的吸热能力，，最终使永冻层融化，，从而释放更多的、比二氧化碳更强的温室气体——甲烷。。。。。因此，，全球变暖的形势比原先预计的越发紧迫，，现在大气二氧化碳的浓度已经抵达危险值，，应接纳须要行动使之回到350ppm或更低水平。。。。。

8. 气溶胶浓度

指标：尚无

临界点：未知

　人类通过燃烧煤炭、畜粪、木料和作物秸秆制造了大宗的粉尘，，这些固态或液态的颗粒物在气流运动的作用下会悬浮在大气当中，，科学家把这种烟雾状物质称为气溶胶。。。。。除人类运动外，，自然运动也会爆发气溶胶。。。。。据测算，，现在地球大气中气溶胶的浓度已比前工业化时代多出了一倍以上。。。。。

　气溶胶粒子具有漫衍不匀称、转变标准小等特点，，多集中于大气的底层，，对降水的形成起主要作用。。。。。有研究已经证实气溶胶甚至能对东南亚的季风和雨量爆发影响。。。。。别的，，包括大宗化学因素的气溶胶还能对植物和人类的康健爆发直接影响，，从而造成作物减产和人类呼吸系统疾病，，严重时甚至能直接导致殒命。。。。。

　研究小组称，，气溶胶的化学组成十分重大：微量金属、无机氧化物、硫酸盐、硝酸盐甚至微生物或生物大分子都有可能包括其中。。。。。由于泉源差别、形成历程差别，，对情形的影响也很难准确评估。。。。。例如，，主体因素为硫酸盐的气溶胶会具有反射太阳辐射的作用，，从而爆发制冷效应；；；；；；主体因素为烟尘的气溶胶则会吸收太阳辐射，，导致温室效应。。。。。因此，，就全球规模而言，，这些微粒的综相助用现在还无法判断，，也无法给出临界点。。。。。

9. 化学污染

指标：尚无

临界点：未知

　今天，，全球已有近10万种各不相同的人工化合物，，数以百万计的化合物产品和数不清的化工副产品。。。。。

　我们都知道化学品尤其是重金属类有机化合物和放射性化合物会对人类和其他生物的康健造成严重危害。。。。。但现在的现真相形是，，只有少数化学品获得了严酷控制[《斯德哥尔摩条约》就对DDT、狄氏剂等农药以及六氯苯(HCB)和多环芳烃(PCBs)等工业化学品的排放和使用举行了严酷限制]，，更多的人工化合物的有害性尚不明晰，，在使用上也未加任何限制。。。。。别的，，一些在个体上已被证实了无毒无害的化合物，，经由相互反应后也同样可能爆发毒副作用。。。。。

　临界点研究小组发明，，儿童自闭症和多动症极有可能是在大规模接触过种种低浓度的化学物品后所爆发的一种“鸡尾酒效应”。。。。。他们称其为“一种在无声中盛行的神经系统杂乱症，，极有可能在全球规模内普遍保存”。。。。。

　虽然一个包括万象的“化学品临界点”极有价值，，但研究小组以为，，就人类现在的科学和熟悉水平来说，，现在对此加以设置还为时过早。。。。。

　经由上述枚举，，我们能很清晰地发明：9个临界点中有3个已被严重凌驾、3个正在迅速靠近，，其余3其中的2个由于熟悉水平的限制现在还无法评估。。。。。这样一来，，我们手中就只剩下了臭氧层这一张底牌。。。。。虽然臭氧朴陋还仍然保存，，但同时应该看到的是：在经由一番起劲之后，，我们已从悬崖边乐成地退却了几步。。。。。这至少说明晰这样一个问题：只要肯扬弃不同、团结一致，，我们就尚有挽回的余地。。。。。

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