地球有“九条命”

近日，一个由瑞典斯特哥尔摩环境研究中心主任罗克斯特姆（JohanRockstrom）为首的多国科学家团队为当前的地球环境作了一份评估报告。这项研究列出9个支持人类存活的关键系统“全球生命支撑系统”。这是地球环境的“九大命门”，每一项代表着地球生命的一个支撑点。每个系统都存在一个客观发生的地质和环境突变的临界点，为了避免逼近这个临界点，科学家用量化的方式画出了七条起警示作用的“底线”。
　　
　　命门1海洋酸化
　　
　　全球海洋每年大约能吸收20亿吨CO2。但是，吸收的CO2会在海水中变成大量碳酸。自工业革命以来，海洋表面的PH值从8。16降至8。05，相当于海洋中的氢离子浓度增加了30％。变酸的海洋影响海洋碳酸钙溶解。一旦海水变酸，方解石和文石（aragonite）等这些古代贝壳类动物积蓄成的碳酸钙晶体就会溶解在海洋中。
　　
　　从前工业时期到今天，海洋的文石“饱和率”从3。44：1降到了2。90：1。不过这个问题的地区变数很大，一些近年来的研究表明，北极和南半球的一些海域中，这个指标可能在2050年之前降到1：1。
　　
　　没有人能预测那会发生怎样的后果。一些现生的“带壳”物种可能会因为外壳被酸性海洋腐蚀掉而灭绝，已经被污染物和变暖海水破坏了的珊瑚礁可能将遭受灭顶之灾。海洋生物减少了之后，海洋吸收CO2的能力更弱，将加速全球变暖。为避免任何一个海域进入这种危险境地，研究建议，将全球平均文石饱和度维持在2。75：1以上，这样，海洋也还能够继续吸碳。
　　
　　命门2臭氧空洞
　　
　　D。U（DobsonUnit）是臭氧浓度单位。臭氧空洞问题是九大系统中惟一一例过了底线，又因为人类意识提高，采取行动而转危为安的案例。多年来，破坏臭氧层的化学物质在平流层中慢慢增多，直到南极上空臭氧层状态发生彻底改变。当时，极地上空中心地带近90％臭氧被破坏，形成了一个直径上千千米的“臭氧洞”。所幸的是，全球反应及时。各国迅速干预氟利昂等含氯氟烃的化学物质的排放，人类终于平安度过臭氧危机。
　　
　　今天，臭氧有了新的危机。全球变暖使得地球表面更热，但平流层更冷，这意味着接下来，北极的平流层可能会变得极冷，臭氧层中残余的臭氧破坏化学物质可能会再次将臭氧层“咬”出一个洞来。研究建议，平流层臭氧浓度减少的幅度不要大过5％，全球平均浓度不要低于276D。U。因为臭氧破坏物还在慢慢减少，只要继续下去的话，人类还是安全的。
　　
　　命门3淡水消耗
　　
　　因为人类的影响，全球河流系统中有1／4（至少每年的一些时间）不再流到海洋。过度使用水会导致可饮用水短缺、农业灌溉损失和气候变化。
　　
　　河流变干之后，人类只得更多地抽取存在于岩石细孔中的地下水，这些水是不可再生资源。此外，人类抽干湿地，砍伐森林的行为同样也在破坏地球的水文圈，继而影响整个全球环境系统。“一旦失去了亚马逊雨林，美洲赤道的水蒸发模式会改变，继而影响中国的雨季。”罗克斯特姆在接受本报采访时说，“这边地面上的生物多样性和那边的气象模式紧密关联。”
　　
　　罗克斯特姆表示，如果要防止出现地区性水危机，减少对全球生命支持系统的破坏，人类必须每年将河流用水量维持在4000立方千米之内，目前的水使用量是2600立方千米，尚未逾界。但全球人口不断激增，谷物灌溉导致用水过度。我们可能不得不停止对一些非食物作物的灌溉。
　　
　　命门4生物多样性丧失
　　
　　人类是物种灭绝的主要原因，人类摧毁生物栖息地用以自己的耕种，引入鼠类、杂草等外来物种破坏生态平衡，人类还肆意地猎杀珍稀动物，此外气候变化也促成了物种灭绝。单个的物种灭绝可能算不上什么，但物种一个接一个地从生态系统中消失了以后，地球特有的关键的“生态服务”（自然生态系统为人类提供多层次的资源和功能）便遭到重大的削弱。
　　
　　我们不知道到底多少物种的灭绝才会导致生态系统的崩溃，也不清楚在现有生态系统中，哪些物种是主要的作用者。因此，研究者们利用自然灭绝率作为一个最佳的“中间指标”，按照自然的“背景”物种灭绝率，每年每百万个物种中只有0。3个灭亡。但按照现在的灭绝速度，每年100万个物种中，有100个灭亡，本世纪，有近1／3的哺乳动物、鸟类和两栖动物将会消失。
　　
　　过去5亿年中发生过的5次“物种大灭绝”的历史可能会重现，研究论文建议以每年百万分之十的比率作为一个安全、长期的灭绝率，但如果目前物种灭绝的速度不减慢的话，则“人类已然步入了一个危险区”。
　　
　　命门5氮、磷循环
　　
　　氮是所有生命体的关键组成部分，然而，目前全球的氮的存在形式只有一小部分是能够被生物体吸收的。豆科植物的根里有一些细菌，可以将空气中的游离态氮“固定”出来，但同时也有很多其他的微生物会令生态系统“去氮化”，让氮转回为生物没法吸收的形态，这就是氮循环。
　　
　　与氮循环关系最大的是农民，氮的多少直接影响了土壤的肥沃程度，以前的农民之所以要种植苜蓿等豆科植物，就是为了让土壤吸收更多的氮。一世纪以前，德国化学家弗里茨·哈伯成功实现合成氨，令人类可以通过工业化的处理方式提取固定氮，这彻底改变了氮循环。今天，全球每年从大气中获取8000万吨固氮洒人世界各地的农田。
　　
　　然而，很多农田吸收氮的能力很弱，氮肥从土地流失到河流和海洋中，而进入谷物中的氮，又随着人类排泄物进入下水道。此外，人类种植苜蓿，燃烧化石原料、木材和谷物等都会固定更多的氮。现在的情况是，固氮不是太少，而是太多，人类每年要获取1。2亿吨氮，远远超过自然的固氮转化速度。
　　
　　磷同样也是化肥的一种，它面临同样的问题。现在每年有2000万吨磷从岩石中开采出来，其中的一半最终都落在海洋里，是自然循环量的8倍，过度的磷同样造成了富营养水生植物的爆发。形成死海区域，根据研究，在冲破底线之前，人类每年还可以增加1100万吨磷。
　　
　　命门6土地占用
　　
　　农垦占用自然生态系统的现象始终存在，现在，全球热带雨林的一半都已经消失，许多的草原上同起了篱笆，养起了禽畜。
　　
　　根据论文研究，农业的扩张是造成生态服务丧失，气候变化问题激化，淡水循环威胁的主要原因，而城市化也占据了大量的土地。研究认为，这儿的底线是全球不超过15％的非冰层土地用以耕种谷物，不过，罗克斯特姆也表示，土地如何使用也直接影响了环境的安全：生态繁荣、水文价值重要的生态系统是否能得到有效的保护？农田灌溉是否会抽干河流，农业是否会令天然世界充满了氮？城市是否污染继续？这些问题都值得研究。
　　
　　目前，人类已将非冰层土地的12％，也就是1600万平方公里转为农田。在接下来的几十年中，这个底线很可能会被冲破。如果要防止这个现象出现的话。必须将农业更多集中在生产力高的地区，同时又能供应给更多地方的人口。
　　
　　命门7大气暖化
　　
　　大气变化是九大系统中最庞大，和其他系统联系最密切的一个。大气中的CO2是地球的主要调温器，CO2增多意味着地球越来越热。因为燃烧化石原料，人类让大气中CO2含量从工业前的280ppm升到了现在的超过350ppm。政治家们依然还在议论这个数字到底有多危险，但是按照这份研究，我们早在20年前就已经越过了这条危险的底线。
　　
　　但是，为什么还没有出现灾难性后果呢？那是因为我们所感受到的升温还只是刚开始而已。
　　
　　CO2导致的每一度温度升高，都会因反馈而效果扩大。比如，冰川融化露出更多的深海，这意味着地球吸收了更多的太阳热量。温度越高，水汽蒸发也越快，大气中水蒸气也越多，水蒸气是另一种温室气体，反而更加促进温度上升。IPCC报告的警告就建立在反馈效果基础上：CO2每直接导致升温1℃，会呈现出到3℃的升温效果。
　　
　　命门8气溶胶
　　
　　漂浮于空气中的粉尘、烟和雾，统称为气溶胶。人类行为制造了很多浮尘，烧煤、施肥等行为以及森林和农业废料令大气中充满了煤烟、硫酸盐和其他的颗粒。气溶胶的积聚从前工业化时期就开始了，这个危险影响气候，也对人类健康造成威胁，也同样需要设定一个底线。但是，“气溶胶底线的计算中出现了非常多的变数。”罗克斯特姆解释说，“一些气溶胶如硫酸盐会反射太阳辐射，令气温下降，其他气溶胶如煤烟则会吸收太阳辐射，导致气温升高。到底是增温还是降温，现在还没有定论。”
　　
　　气溶胶同样影响气候的其他方面。罗克斯特姆说，比如，亚洲南部和东部（中国）出现的近永久棕色薄雾云现在正受到广泛的研究，因为其可能影响季风的时间和位置。此外，气溶胶也会因下沉而导致谷物减产，同样也会进入人类肺部，导致成百上千万例的肺病心脏病。总的而言，研究小组认为，尽管未能给出一个底线，但是气溶胶的危害是巨大的。
　　
　　命门9化学污染
　　
　　今日人类社会，大约是用10万种人工合成化学物，存在于几百万种琳琅满目的产品中，更别说还有工业化制造中出现的副产品化合物。之所以要将化学物质也放入，是因为其对人类和野生动物健康有着很大的影响。最大的威胁主要来自堆积在纺织品和放射性化合物中的有毒重金属如铅、有机污染物等。
　　
　　一些化学物质已经得到了控制，比如说，《斯德哥尔摩公约》将DDT、多氯联苯（PCBs）、二口恶英（PCDDs）等12种列为首批全球控制的持久性有机污染物，其被称为“肮脏的一打”（DirtyDozen）。但是，大部分其他的有机污染物的危害尚不为人所知，而即使是相对比较友好的化学物质如果混合在一起，也可能产生很大的毒性。