地球的極限在哪裡

當您拉開一根彈簧，然後鬆開時，彈簧就會啪地一聲復歸原來的形狀。下一次將彈簧拉得更長一些，它會照樣彈回。依此而行，每次都拉得更長一點，彈簧每次也都依然彈回；但直到您拉伸到某一次時，彈簧會突然就失去了彈性。這根昔日的彈簧變成了一根捲曲的廢鐵絲。簡而言之，許多科學家擔心的就是，如果地球的各個環境系統就像這根彈簧一樣承受了超過限度的拉伸，則地球的命運就會如這根彈簧一樣。

正是出於這種擔心，在2009年秋，誕生了地球環境邊界條件的概念。在那年的哥本哈根全球氣候大會召開之前，一組對此感到不安的科學家在瑞典斯德哥爾摩應變中心的資助下，在《自然》雜誌上發表一篇文章，對他們認為是人類發展的安全運作空間進行了界定。這個界定由一組共9項極限條件所組成。超過了這些極限值，人類就將失去他們的地球家園。

這9項邊界條件涉及的領域有：氣候變化；海洋酸化；臭氧層變薄；對植物生長至關重要的氮與磷酸鹽循環的妨礙；荒野變為農田與城市的轉化率；物種的滅絕；化學污染物的積聚以及大氣顆粒污染物的濃度。這篇文章的作者們認為，在這些領域中有7個可以設置具體的邊界值。對此他們有足夠的自信。而對於化學污染物積聚與大氣顆粒污染物濃度這兩項指標，他們稍後將提出具體的邊界值。

自那以後，地球環境邊界條件的概念就紮下了根。在「聯合國全球環境展望」第5版中（GEO-5），這個概念被多次提及，頗為出人意外。「全球可持續發展高級別小組」（High-levelPanel on Global Sustainability）最近向聯合國秘書長潘基文提交了一份報告。報告中這個概念被置於醒目的位置。最近在倫敦召開了一個規模龐大的科學大會：重負下的星球（Planet Under Pressure）。大會將地球環境邊界條件的概念作為會議的核心信息傳達給「里約+20」。「里約+20」是定於6月20日在巴西召開的聯合國環境高峰會議。

地球環境邊界條件的概念為人類思考環境變化問題提供了一種有效的手段。在許多情況下，人們都可以藉助這種手段預先覺察到地球環境尚未出現的變化。這是一個很少考慮環境問題的朋友們可以接受的概念；同時這又是一個能與激進環保主義者達成妥協的概念。但這個概念尚有眾多的缺陷。正如這個概念的倡議者們所承認的那樣，給出的邊界值有些武斷。其部分原因是人類目前的知識水平所限，但人們不知道這種狀況還要持續多長的時間。也許有些邊界值被突破卻不會引發不可逆轉的災難；而有些邊界條件的設定則很可能是選錯了對象。一些學術觀點認為，即使這些邊界條件全都沒有被突破，地球環境也很可能發生巨變。

最近的批評聲來自突破研究所（BreakthroughInstitute）。這是一家持堅定的非主流觀點的研究機構，專註於研究能源與環境問題。在這家機構於6月11日發表的報告中，有兩個觀點非常引人注目。第一個觀點是，地球環境邊界條件的概念並沒有在真正造成全球影響的事物與那些基本上只是造成了局部或地區性影響事物的區分上給予足夠的關注。第二個觀點是，提出地球環境邊界條件這個概念的科學家們所設定的極限值，大都依據對全新世地球狀況的考察而得出。這個地質年代始自最近一場冰川期的結束，而人類文明正是在這一時期發展起來的。這兩個批評觀點都值得我們深思。

一根彈簧如果拉伸（或壓縮）過度就會產生不可逆的變化。對於那些明顯具有彈簧這樣特性的事物，如冰架的崩塌或永久凍土帶的融化等，地球環境邊界條件就像安裝在女兒牆上的安全欄杆一樣非常有益，可以讓人類不要過於逼近危險的臨界點。人們有充分的理由相信，部分氣候現象已經在向這個臨界點逼近，因而有必要設置安全欄杆。但在這9項邊界條件中，設置者們相信真正具有全球性臨界點的環境系統只有氣候、海洋的酸化程度與臭氧層這3項。其他6項中，一些可能有區域性臨界點，但大多數系統的全球性影響都只不過是區域性影響的集合而已。

突破研究所的報告指出，混淆了這兩者的區別，將會導致錯誤政策的出籠。例如，由於中國過度使用氮肥而帶來危害，就對全球範圍內氮元素的使用進行限制，其結果將導致人們放棄使用氮肥。這樣一來，非洲貧瘠的土地也就無法受益於這種肥料了。

突破研究所在這份報告中還提出了其他含蓄的批評意見。他們認為，由於現代人類是在全新世進化成熟的，因此全新世的環境狀況對現今的物種而言是最適宜的。人們確實有理由相信，在某些方面全新世的環境狀況是最佳選擇。在這段地質年代裡，氣候相對穩定。在地球的溫帶地區，氣候溫暖宜人。突破研究所的批評者們也同意氣候穩定是件好事。然而該研究所的報告指出，並沒有證據證明，全新世的氮圈或磷酸鹽圈的作用方式等特別適合人類生存。人類利用化工生產的方法來縮短氮循環的周期，利用空氣中的氮來生產氮肥，其速率遠遠超過了大自然的運作規律，對環境產生了實實在在的影響。例如，富含硝酸鹽的地表徑流能夠破壞湖泊的生態平衡。但如果人類能夠控制這些影響，則無法斷定從空氣中提取氮的數量達到多少時才會成為問題。

這實際上是在爭論人類世（人類地質年代）的性質。許多科學家感到人類對地球的影響巨大，全新世已經成為過去，一個真正獨立的地質年代——人類世已經開始。而地球邊界條件的概念是想將人類世禁錮於全新世的範疇之內。與之對照，突破研究所認為，應該根據人類福祉的需要通過計算來確定規範，而不應西顰東效地模仿地球史上已經出現過的狀態。這兩種方法中哪一種更為謹慎，對此人們沒有疑義。而謹慎行事的方法總是能得到大多數人的支持。但哪種方法更有道理，或更實際可行，則尚需人們通過大量的爭論來得出結論。

地球環境邊界條件這個概念的另一個問題就是假定所有的邊界條件都是相互獨立的。這一點似乎不大可能成立。若果真如此，則可能出現任何單一邊界條件的極值都沒有被突破，但卻爆發了一場全球性環境危機的情況。在6月7日出版的《自然》雜誌上刊登了一份證據審查報告，其結論是這種情況很有可能出現。在如哥本哈根世界氣候大會與「里約+20」這類聲勢浩大的國際會議召開之前，這份報告就像一顆投入水中的石子，激起了陣陣漣漪。這份報告認為，地球可能正在接近一個「臨界點」。越過這個臨界點，就會出現土地使用、氣候等方面同時出現的變化。人口數量的不斷增長與人類生活的不斷富足都在推動著這種變化，將地球的環境系統推入到一個與現今非常不同的狀態。氣候帶會持續改變；生態系統功能也會不斷變化。各方面的變化不勝枚舉。

（地球環境）很可能出現突然的變化。既然如湖泊一類較小生態系統的狀態經常出現這樣的突然變化，那麼如地球一類大型生態系統自然也會如此。沒有什麼明顯的理由能說明它們為什麼不會產生這樣的變化。根據加州大學的安東尼?巴諾斯基（Anthony Barnosky）和《自然》雜誌上報告的作者之一伯克利（Berkeley）的看法，即使地球生態系統的所有單項指標沒有突破地球環境邊界條件的極限值，多項系統的變化疊加後依然可以觸發這樣的狀態改變。

這可能是一個壞消息。即使這種狀態改變的最終結果是地球上仍然適合人類居住，狀態改變的過程就可能是人類的一場巨大災難。但環境指標沒有超出邊界值仍然可能出現災難性後果的可能性又導出了一個反向問題：超出了邊界值後人類是否還能有光明的未來？特別是，對於控制溫室氣體預警與氣候變化最重要的邊界條件而言，能否靈活設置其邊界值？

提出地球環境邊界條件這個概念的科學家們用兩種不同的方法定義了環境邊界條件，這有點令人困惑不解。一種方法是限定二氧化碳這種長久以來對引發溫室效應的起主要作用的氣體的數值。其限定極值為：大氣中每百萬個氣體顆粒中有350個二氧化碳顆粒（ppm）。另一種方法是限定「輻射強迫」（radiative forcing）的數值。「輻射強迫」是指一段時間內射入到地球表面的能量增值，大體上是溫室氣體增加帶來的結果。相對於工業化前的水平，輻射強迫的極值定為每平方米1瓦特。無論採用哪一種方法，氣候邊界條件都正好直接面對人類的後視鏡。這是提出地球邊界條件這個概念的科學家中部分人的觀點。如戈達德太空研究所（Goddard Institute for Space Studies）的詹姆士?漢森（James Hansen）就持這種看法。他們認為現在的氣候已經超出了臨界點，但很多事物卻長久地存活了下來。格陵蘭的冰川就是如此。如果這個冰川消融了，則地球的海平面將上升7米。

如果提出了地球環境邊界條件這個概念的科學家們計算的正確，則溫室氣體的狀況看起來令人絕望。目前大氣中的二氧化碳高達近400ppm，而且還在以每年2ppm的速度增長。如果要想將大氣中的二氧化碳降到350ppm的水平，就必須在漫長的時間內做到二氧化碳零排放，這一過程很有可能需要數百年時間。而且要採用所有可能的方法將二氧化碳從大氣中分離出來，將它們重新埋入地下。

然而，由於溫室氣體對輻射強迫的影響，它與輻射強迫是同一個問題。如果藉助其他手段能將輻射強迫控制在限定值內，則對二氧化碳的限定就不再起作用了。而在高層大氣中噴洒反光顆粒，將陽光反射回太空的方法就可能實現對輻射強迫的控制。

這樣一個激進的方案很可能產生各式各樣令人煩惱的副作用。對各種政治問題的考量很可能會超過環境問題。雖然目前還無法斷定這個方案確實正確可行，但並不能排除其可行性。能夠肯定的是，這樣一個方案說明，儘管地球也許有各種不能超越的邊界，但思考如何來幫助她卻可能沒有止境。

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