地球生态系统逼近9大极限 能源、资源等"告急"

其中3个被严重超出、3个正迅速接近,还有2个由于认知有限还难以评估
2010年04月05日 13:20   来源:深圳商报   

    自18世纪末工业化时代起,人类进入了一个被称为“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定义、受人统治。

    近年来,能源告急、资源告急、环境告急……全球近70亿人的需求几乎要把地球推向崩溃的边缘,不少人都发出了“照这样下去地球到底还能持续多久?”“地球的承载能力有无极限?”“人类还有多大回旋余地?”这样的疑问。

    瑞典斯德哥尔摩环境研究所所长约翰·罗克斯特伦与来自环境、地球系统领域的28位国际专家组成了一个研究小组,对上述问题作出了回答。

    根据对地球系统的科学认识,专家们确定了9个对人类生存至关重要的“地球生命支持系统”,并对目前人类的消耗水平和系统的“临界点”进行了量化和评估。研究人员警告称,一旦9个临界点全部或者大部分被突破,人类生存环境将面临“不可逆转的变化”,此后的地球将不再像今天这样的“和蔼可亲”。

    海洋酸化

    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。其实,酸化本身并不是主要问题,真正严重的是由其引起的连锁反应。

    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。最近的研究表明,位于地球两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。

    目前能想到的情况是: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。

    臭氧浓度

    上世纪70年代开始的臭氧层空洞研究仍是环境科普的一个典型案例。

    时至今日,损害地球臭氧层的氟利昂等化学物质已被禁用,危机似乎已经过去。但近几年的研究发现,臭氧层变薄与气候变化间可能也存在着某种关联。

    淡水消耗量

    通过筑坝等水利工程,人类目前已成功控制了世界上大多数河流,但不幸的是,在此之后其中有近3成已不能到达海洋,成为了时涝时枯的季节河。水资源匮乏已开始成为全球性问题。

    临界点研究小组建议将人类每年淡水消费量的上限设定在4000立方千米。虽然目前2600立方千米的用水量离该上限还有相当大的距离,但考虑到世界日益增多的人口和农作物灌溉需求,罗克斯特伦认为,从现在起就应大幅减少非粮食作物的灌溉用水,以缓解人畜用水短缺。

    生物多样性

    人类在地球上的大肆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路线,工业污染让原本平静的自然环境不堪重负,捕猎使野生动物的数量急剧减少;人类活动所导致的气候变化让野生动物成了无辜的受害者。

    虽然生物多样性对健康的生态环境而言至关重要,但到现在为止,科学家们尚不清楚物种数量低至何种程度才会导致生态灾难,也不清楚哪一种物种在其中起着关键作用。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。

    氮磷循环

    氮是生命体不可或缺的重要组成元素,氮的循环保证了地球生物圈最基本的一项物质平衡。

    19世纪以前,农业所需的氮肥主要来自于畜粪和绿肥,人类在氮循环上还遵循着大自然原有的规律。1909年,天然的平衡终于被一位名为弗里茨·哈伯的德国化学家所打破。这一年,他发现了从空气中制备出氮的方法,合成氨成了把“空气变成面包”的“神奇药粉”。

    时至今日,人类每年通过这种方法固氮的数量已超过了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成分,人类每年向生物圈所排放的氮元素早已超出了地球处理能力的极限,达到了1210万吨。

    土地使用率

    临界点研究小组认为,农牧业的盲目扩张和城市化进程的加速是生态系统遭到破坏的另一大“元凶”,气候变化以及水循环的破坏都与此相关。

    二氧化碳浓度

    大量的历史数据表明,大气中的二氧化碳是地球升温的罪魁祸首。

    研究小组称,目前大气二氧化碳的浓度已经达到危险值,应采取必要行动使之回到350ppm或更低水平。

    气溶胶浓度

    人类通过燃烧煤炭、畜粪、木材和作物秸秆制造了大量的粉尘,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。除人类活动外,自然活动也会产生气溶胶。据测算,目前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。

    气溶胶粒子具有分布不均匀、变化尺度小等特点,多集中于大气的底层,对降水的形成起重要作用。包含大量化学成分的气溶胶还能对植物和人类的健康产生直接影响。

    气溶胶的化学组成十分复杂。就全球范围而言,这些微粒的综合作用目前还无法判断,也无法给出临界点。

    化学污染

    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健康造成严重危害。但目前的实际情况是,只有少数化学品得到了严格控制,更多的人工化合物的有害性尚不明了,在使用上也未加任何限制。

    虽然一个包罗万象的“化学品临界点”极有价值,但研究小组认为,就人类目前的科学和认识水平来说,现在对此加以设置还为时过早。

    (据科技日报)

    地球生命支持系统9大临界点

    1.海洋酸化

    指标:全球文石(一种亚稳态碳酸钙)

    饱和度比率

    临界点:2.75∶1

    工业化前水平:3.44∶1

    当前值:2.9∶1

    评估:本世纪中叶部分海洋超出警戒线

    2.臭氧浓度

    指标:平流层臭氧浓度

    临界点:276个多布森单位

    当前值:283个多布森单位

    评估:安全但亟待改善

    3.淡水消耗量

    标准:淡水年消耗量

    临界点:4000立方千米

    当前值:2600立方千米

    评估:本世纪中叶将达极限

    4.生物多样性

    指标:百万物种年灭绝数量

    临界点:10

    当前值:100

    评估:严重超标

    5.氮磷循环

    指标:大气年固氮量

    临界点:350万吨

    当前值:1210万吨

    评估:严重超标

    6.土地使用率

    指标:用于耕种的非冻土比例

    临界点:15%

    当前值:12%

    评估:本世纪中叶将达极限

    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

    当前值:387ppm

    评估:超出极限

    8.气溶胶浓度

    指标:尚无

    临界点:未知

    9.化学污染

    指标:尚无

    临界点:未知

(责任编辑:王蕊)

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