人类世

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人类世是指地球的最近代历史,人类世并没有准确的开始年份,可能是由18世纪末人类活动对气候及生态系统造成全球性影响开始。这个日子正与詹姆斯·瓦特(James Watt)于1784年发明蒸汽机吻合。一些学者则将人类世拉到更早的时期,例如人类开始务农的时期。2010年6月,澳大利亚国立大学微生物学著名教授、人类消灭天花病毒的功臣弗兰克·芬纳称人类可能在100年内灭绝,“人类世”将终结。
人类活动已经对整个地球产生了深刻影响。然而对于是否需要在全新世之后划分出专门的“人类世”,尽管众声喧哗,但事关重大,地质学家们目前还尚未作出决定。 [1] 
中文名
人类世
外文名
Anthropocene
最早提出
安东尼奥·斯托帕尼

人类世历史沿革

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自260万年前以来是第四纪。第四纪又分为两个世,一个叫更新世(The Pleistocene),一个叫全新世(The Holocene)。更新世指的是从260万年前到一万多年前的地质年代;而从一万多年前直到现在的则叫全新世。从地质学的角度看,人类生活的地质时期是显生宙新生代第四纪中的全新世。全新世是在一万多年前最近的一个冰川期结束后来
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临的,与其它的地质世动辄百万年甚至千万年的跨度相比,这似乎是一个刚刚开始的地质时期。 因为在过去的两百多年中,人类已经成为了主导的地质学因素。诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑认为,人类已不再处于全新世了,已经到了“人类世”(The Anthropocene)的新阶段。也就是说,他提出了一个与更新世、全新世并列的地质学新纪元——“人类世”。
地质学上,依据所对应地层的生命特征将地球46亿年的历史分成了前后两个部分:前面是没有明显生命迹象的隐生宙,后面是有了明显生命痕迹的显生宙。显生宙中又根据动植物形态的重大变化划分出三个代,分别是古生代中生代新生代;中生代是裸子植物兴盛和恐龙等爬行动物横行的时代,分为三叠纪侏罗纪白垩纪三个纪。新生代则是被子植物和哺乳动物兴盛的时代,这与中生代的生物界面貌迥异,该时代标志着“现代生物时代”的来临,包括第三纪第四纪两个纪。第三纪的重要生物类别是被子植物、哺乳动物、鸟类、真骨鱼类、双壳类、腹足类、有孔虫等,分为古新世、始新世、渐新世、中新世和上新世五个时期。第四纪则是新生代最新的一个纪,分为更新世全新世。从地质学的角度看,我们人类生活的地质时期是显生宙新生代第四纪中的全新世。
2000年,为了强调今天的人类在地质和生态中的核心作用,诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑提出了人类世的概念。克鲁岑指出:自18世纪晚期的英国工业革命开始,人与自然的相互作用加剧,人类成为影响环境演化的重要力量,尤其“在过去的一个世纪,城市化的速度增加了10倍。更为可怕的是,几代人正把几百万年形成的化石燃料消耗殆尽。” “人类世”概括的正是从这一时期开始的地质变化,其特征是从南极冰层捕获的大气中二氧化碳和甲烷的全球性增高。克鲁岑认为:人类活动对地球系统造成的各种影响将在未来很长的一段时间内存在,未来甚至在5万年内人类仍然会是一个主要的地质推动力,因此,有必要从“人类世”这个全新的角度来研究地球系统,重视人类已经而且还会将继续对地球系统产生巨大的、不容忽视的影响。 “人类世”的概念提出之后得到了许多科学家的响应,人们从不同的角度表示认同。中国著名地球科学家、国家最高科学技术奖获得者刘东生指出,“人类世”虽然是地质学上的名词,但却提供了人与自然关系研究的新视角,并认为这个概念的提出可能是地质学上又一次飞跃,其意义可以与板块构造学说相提并论。

人类世提出背景

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早在1873年之前,人类就意识到自身对环境的影响。意大利地质学家安东尼奥·斯托帕尼将它称为“人类世时代”,他的定义是“一个全新的地球力量,世界将被这种更伟大的能量主宰”。
1926年,V .I.韦尔兹基也把人类日益增长的影响力称为“进化发展的自然方向,对周围环境有意识影响的效果越来越明显”。韦尔兹基进而使用“人类圈”——— 世界的思想——— 这个概念来说明,人类大脑对我们未来和环境不断增加的影响力。
在过去的300年中,人口数量已经增加了10倍达到60多亿,预计到本世纪,世界人口将达到100亿。地球30%-50%的陆地资源已经被人类所占用。与此同时,人类饲养家畜的数量达到14亿,它们产生的甲烷也对热带雨林产生破坏作用,从而导致二氧化碳的增加和物种灭绝的加速。人类对土地的耕种和开发利用也加速了对土壤的侵蚀,这比自然速率要快15倍。
同样,水坝的修建和河流的改道目前非常普遍,人类对水资源的消费量已经比100年前增加了9倍。渔业已经扑杀了超过25%的浅海生物,35%的温带大陆架。此外,在20世纪,能源的消耗增加了16倍,导致每年1600万吨的二氧化硫排放到大气之中——— 为自然排放量的2倍多。与此同时,由于化石燃料的使用和农业活动导致“温室”气体显著增加——— 二氧化碳增加了30%,甲烷增加了100%。这些现象在过去40万年中都没有过。由于目前的现象还只是由25%的人口产生,经济活动的增长还将令环境恶化。
由此看来,目前的后果非常严重:酸雨,烟雾和全球气候变暖等。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)最近一项估算,本世纪地球的温度将升高1.4-5.8°C,很多有毒物质被释放在环境中,即便一些非有毒的物质,对大自然也是有危害的——— 例如氯氟碳导致南极臭氧层空洞
事态还在不断恶化之中。从上世纪70年代中期,我们已经开始研究臭氧层遭受破坏的问题。结果发现,具有氯的化学属性,例如溴起到一定的作用。臭氧空洞是一个全球性的问题,情况一年比一年恶化,这也不是南极洲春天事件。如果一直这么发展下去,灾难性的后果将不可避免。
除非有灾难性的事件发生——— 例如流星撞击地球,世界大战或是瘟疫的流行——— 人类将在接下来的很长一段时间都是影响环境的主要力量。因此,在这个“人类世”时代,科学家和工程师任务艰巨,他们将帮助我们解决问题,保持环境继续稳定发展。这更需要我们所有人的努力,加强国际间的相互协调和利用大规模的生态工程项目来“优化”气候,不过,至少目前来说,我们对大部分领域还一无所知。
2019年5月21日,据英国著名科学杂志《自然》杂志报道,一组科学家投票选出了一个新的地质时代——人类世 [2] 

人类世改造地球

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人类世改变地球地质

人类的活动,尤其是工业革命后的人类的活动,已经成为了一种地质营力。过去讲地质营力,有内力、外力之分。内力指的是地壳构造的运动,譬如地震和造山运动。外力指的是大气、海洋、河流、冰川等的运动,譬如大气运动造成了沙漠、黄土、沙尘暴等。在传统的地质学那儿,人是不包括在地
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质营力里的。而人类世的这个概念则把人包括了进来,人也是一种地质营力,而且在瓦特发明蒸汽机以后,人已经成了一种主导的力量。地球作为一个系统,包括了大气圈、水圈、土壤圈、冰冻圈、生物圈,等等。所有这些圈均受人类的影响,人成了整个地球系统中最活跃的
因素。人可以影响到大气,人可以影响到生物,人可以影响到海洋,人可以影响到河流,人可以影响到土壤,人可以影响到岩石。

人类世影响地球方式

排干河流科学家把河流、湖泊和地下蓄水层里的所有淡水都称作“蓝水(blue water)”,人类每年大约使用三分之一的蓝水。地球上四分之一的江、河水,在到达海洋以前便被用完。从局部看,这会改变天气模式。哈萨克斯坦咸海干涸,已经导致这一地区在夏季变得更热,冬季变得更冷,而且现在这一地区很少下雨。
炭黑污染地球
全球大约有5亿个家庭(多数分布在亚洲和非洲)在做饭时燃烧木材、煤炭和动物粪便。这个过程释放的炭黑进入大气,形成一层吸热层;水汽聚集在这些粒子周围,形成雨点,当雨水降落到地面上时,同时落下的炭黑会使地面的吸热性变得更强。据估计,20世纪北极温度上升的3.4华氏度中,大约有一半是由炭黑造成的。或许它还通过减少南亚和西非的降雨量,已经改变了天气模式。除此以外,炭黑可能还导致喜马拉雅山上的冰川融化,对数亿人的淡水供应产生威胁。
农耕影响
现在有大约12%的地球表面被用来耕种作物。很难预测这种情况可能会引起的一些后果。例如,人类要了解美国大平原的农业对天气产生了什么影响非常困难。其他一些后果非常明显。人类乱砍滥伐亚马逊雨林,扰乱了局部地区的蒸发和冷凝循环,使这一地区变成热带的可能性大幅增加。如果亚马逊雨林吸收二氧化碳的能力大大丧失,地球的温度将会上升。
更致命的是,农业施用化肥,导致大量氮和磷流失到局部环境里。每年人类大约从大气里收集1.2亿吨氮,把它转变成对肥料有好处的“活性”形式。除此以外,人类每年还从地下开采2000万吨磷。在这两种情况下,这些物质不仅进入了生物群,而且其中大部分还随江、河流入海洋,使海洋里的死亡区域迅速增大。
珊瑚礁“消灭”
在当前发生的所有生物灭绝事件中,最具戏剧性的恐怕就是珊瑚礁的消失。珊瑚礁被誉为海洋中的“雨林”,是众多海洋生态系统的基础。过去五十年,由于污染、气候变化、过度捕捞以及海洋酸化,地球上四分之一的珊瑚礁消失,三分之一的珊瑚礁种类濒临灭绝。珊瑚礁及依赖于珊瑚礁生存的动物的消失,不仅仅会对渔业的发展构成威胁。
从地球物理学角度讲,生态系统是调节营养物和能量循环的生物学机制。支离破碎的生态系统显然无法做到这一点,比如曾经富饶的地中海西北部,如今成了细菌和水母的天堂。有科学家认为,历史上发生的大规模海洋生物灭绝事件造成地球碳循环在接下来的数百万年陷入大幅波动。结果,海洋生态系统丧失了调节能力,天气与气候变化随之而来。在过去五亿年间,地球上发生过五次生物大灭绝事件,而现在第六次就在眼前。
塑料革命
人类工业发展使得人们发明创造了许多在地球历史上未知的化学物质,它们可以数千年在环境中保持活跃状态,这其中包括杀虫剂中使用的化合物,尤其是塑料制品中的化合物。每年,全世界大约生产600亿吨塑料制品。在高剂量时,这些化学物质可以扰乱动物的内分泌系统,诱发癌症,改变繁殖方式。
在低剂量时,人们对它们的作用还不了解,但这种作用可能涉及细微而广泛的压力,最终改变生态系统的构成。据联合国估计,地球海洋每平方英里就有4.7万块塑料制品。世界各地都检测到低含量的有机污染物和源于塑料的内分泌干扰素,即便是从未使用过这些东西的地区,比如南极洲。
改变大气构成
驱动人类世“经济发动机”运转的燃料基本上源于取自地下的富含碳的材料,燃烧后即成了燃料。结果,每年约有400亿吨二氧化碳被排放到大气,使矿物燃料消耗成为人类所未意识到的最大规模地球工程学实验。人类世是指地球的最近代历史,并没有准确的开始年份,可能是由18世纪末人类活动对气候及生态系统造成全球性影响开始。
如今,大气中吸热的二氧化碳含量达到1500万年来的最高水平,造成全球天气模式产生变化,平均温度升高。部分二氧化碳还被海洋吸收,改变了氢离子和碳酸盐离子在海水中所占的比例,令海水变酸。珊瑚、浮游生物和甲壳类动物可能因此走上灭绝之路。未来几百年,海水pH值的变动可能会达到近3亿年来的最高水平。

人类世地质特征

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科学家们认为,人类的活动已经彻底改变了地球,不仅仅是地表,而且连地质年代都改变了。
从地质年代(Geological Epoch)上看,目前所处的年代属于“全新世”(Holocene),大约已经有11000年的历史。但是,许多证据都表明,在1950年以后的几十年中,地球的一些地质特征发生了明显变化。科学家们说,人类活动很可能引发了一个新的地质
年代——人类世(Anthropocene)。 从1950年起的50年中,人口总数、风化率、大气中二氧化碳含量、全球气温和海平面都发生了异动,与过去10000多年来的变化趋势截然不同。科学家们认为,人类造成的地质变化,主要体现在以下四个方面:
1. 地质沉积率的改变(Changes to Physical Sedimentation)
人类使得陆地上的侵蚀和风化大大加速。直接的表现是农业和各类建筑物,间接的表现是修建大坝改变河道。人类引发的风化率比自然风化率高出一个数量级。
2. 碳循环的波动和气温变化(Carbon Cycle Perturbation and Temperature)
大气中的二氧化碳含量在2005年是379ppm,比工业化时代前高出三分之一,是将近1000万年以来的最高值。即使是保守地预测,到21世纪末期,这个含量还将翻倍。大气中的甲烷(Methane)含量已经比工业革命前翻了一倍。变化速度之快前所未有。
全球气温的变化滞后于温室气体含量的变化。这可能与人类大量排放硫酸盐有关。但是,20世纪气温的总体趋势是在上升,并且在过去20年中开始加速。科学家们一致同意,二氧化碳的排放是主要原因。有预测说,21世纪结束时的气温,将比现在高1.1 °C到6.4 °C。这将是6000万年以来的最高气温。
3. 生物的变化(Biotic Change)
人类造成了很多动物和植物的灭绝。这个过程可能早在1万年前就开始了。并且,人类还造成大多数巨型动物种群的消失。物种的加速灭绝和生物数量的下降,已经从陆地蔓延到了海洋。这种生物种群的变化速度堪与冰河期来临时相提并论。
预期中的气温上升,还将对许多生物的聚居地带来毁灭性的变化。这种变化可能比上一个冰河期时更严重,因为那时环境中没有人类活动,生物“逃生”的路线比现在大得多。
4. 海洋的变化(Ocean Changes)
从全新世开始前到工业革命前,海平面在1万多年中,大约上升了120米。上个世纪的海平面只有轻微的上升。有预测说,到2100年,海平面将比现在上升0.19–0.58米。这个预测没有考虑到近期地球的冰带区域出现了加速融化的趋势。在全新世早期,大量冰山崩塌曾经引发海平面的快速上升。现在预测只是一个短期预测,从长期来看,当达到新的均衡状态时,可能气温每上升1度,海平面就将上升10-30米。
相比工业革命前,表层海水的PH值变小了0.1了,这意味着海水变得更酸性了。这主要是因为人类排放二氧化碳。未来海水的酸性化趋势,与二氧化碳排放密切相关。它的后果一方面是物理的(海洋底部碳沉积物的溶解),另一方面是生物的(许多分泌碳来构造自身骨架的生物,将无法成长)。这对海洋中的珊瑚礁和许多处在食物链底层的浮游生物都有巨大的影响。

人类世示意图

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右面的这张图。横轴代表了时间,一格就是1000年,右边的原点是公元2000年。左边的虚线代
人类世地质示意图 人类世地质示意图
表了全新世。

人类世影响意义

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人类活动已经成为一种重要的地质推动力,在已经持续了200年的人类世中,地球环境发生的许多重要变化无法与人的活动分开,包括沉积物的腐蚀和类型发生巨变;碳循环出现大的波动;生物从开花时间到新迁徙类型均发生大规模改变;海洋酸性化,海洋中所含的碳酸气比空气中的高出50%,位于食物链底层的小型海洋生物生存受到威胁;等等。
如果说我们这些普通人对这些生涩的科学术语所反映的事实很难有什么共鸣的话,那么,科学家提醒我们留意一下气候的变化。因为今天,全球变暖不只是科学家笔下单调的上升数字,而是人们不得不体验的实际过程。
在20世纪,地球表面的平均气温大约上升了0.6℃,全球气候变暖导致地球上大部分地区的冰正在融化,南北极冰的面积在快速缩小,高山冰川不断后退。按照目前的融化速度,就在21世纪,就在眼前,我们将看到北冰洋无冰的夏季,看到没有积雪的乞力马扎罗山
科学家们警告说,如果全球平均气温继续上升,气候变化可能导致地球主要的物理学基础发生变化,并使地球进入危险状态,将出现海平面大幅上涨、灾害天气频发等现象。前不久发生在我国南方的低温雨雪冰冻灾害,以及世界其他地区的极端天气,已经让人们见识了天气的无常。
工业革命以来人类对环境的影响是巨大的,已经达到了不容忽略的程度,“人类世”概念的提出,正是地质学界对这一事实的应对。
虽然“人类世”只是一个尚未得到公认的地质学概念,然而它的影响却不会仅仅局限在地质学内部,因为它涉及了现实的人与自然的关系。
当得知人类活动能够在地球系统上打下明显烙印的时候,我们也许会有一点自得,毕竟地球有史以来还没有哪一个单独的物种能够做到这点。可是要知道地球是一个非常复杂的系统,各因素之间的相互作用在时间和空间上都是无比精妙的,我们对地球系统施加的影响必将反过来作用于我们,更何况这种影响本身就对人类自身不利。根据IPCC 2007年的评估报告,在现存各种不同的经济社会模式照旧运行的前提下,未来50~100年,全球气候仍将继续向变暖的方向发展,预计到本世纪末,全球地表的平均增温1.1℃~6.4℃,海平面相应上升0.18~0.59米。这种增温如果持续千年,将会造成最大幅度达7米的海平面的上升。
“人类世”的提出给了人类一个警示,也给了一个机会。过去人们在无知的状态下影响环境,未来人们将会在清醒的状态下控制和引导自己的行为,通过温室气体减排等措施,阻止气候继续变暖的趋势,努力维系地球亿万年才进化出的这个刚好适于人类生活居住的环境,避免自毁家园。

人类世灭绝说

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工业废气改变大气构成 工业废气改变大气构成
2010年6月,据澳大利亚《先驱太阳报》和《澳大利亚人》综合报道,澳大利亚国立大学微生物学著名教授弗兰克·芬纳(Frank Fenner)称:“听起来可能有点不可思议,但人类可能在100年内灭绝,不仅我们的子孙,包括其他动物也会灭绝。”他补充道,这是
一个不可逆转的情况,这是人口大爆炸、无节制的浪费和全球变暖惹的祸。 弗兰克教授在人类消灭天花病毒的战役中起过主导作用,1980年他在世界卫生大会上宣布成功扑灭天花,这至今仍是世界卫生组织最大成就之一。他写的天花病毒专著,重量多达3.5公斤;他的另一项成就是使用粘液瘤病毒控制澳大利亚野兔成灾的问题。他因此获得了多项大奖,著作多达22本。
他说,人类目前已经进入工业化革命后的“人类世”,他认为人类对地球的影响比冰河时期或彗星撞地球还严重,原始人类历史证明,当时的人们不懂科学,也不制造二氧化碳等温室气体,不导致全球变暖,他们可以存活4-5万年之久,然而现在的人类却不行。
他最后表示,尽管有人想为环境做些什么,但那些努力都被无限推延了。“我提出这个末世论是为了引起人们的重视,让人们了解问题的严重性,只要还有一丝希望,就要努力去解决。现在我们有解决问题的科学知识,我们所缺少的,只是解决问题的政治上的意愿和决心。”
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