书城科普读物地球之难:困境与选择
47292800000032

第32章 悄然巨变

自然的相对稳定性是人类文明扎根的基础,如果生物的生存环境都有如暴风雨中的云涛怒海,一切都瞬息万变,没有一个相对稳定的泊点,人类就不会进化出来,即使进化出来了也不可能有任何文明的建树,因为一切都乍生忽灭,所谓的信念、设想、计划、安排、打算也就无从谈起。

人类在自然的相对稳定性中进化出来,并创造了文明。但是,由于人类对自然的过度索取和干预,地球天文参数虽然如故,太阳照旧东升西落,十五的月亮仍然圆,夏热冬寒的更替还在持续,但其生态学内容却已悄然发生了巨变,亿万年生物进化所构成的自然生态网链因物种大灭绝而断裂破缺,所有残存的物种都面临着适应剧变环境的新挑战。时间之箭并不会因时空的弯曲性而回头,因而这种巨变已不可逆转,人类的未来充满着未知的变数。

人类从使用火开始,就在影响着自然。火在古希腊神话中是普罗米修斯违背宙斯的旨意从太阳那里盗给人类的。普罗米修斯是大地女神盖娅和天神乌拉诺斯的儿子,他为此而遭受宙斯的惩罚,被用铁链锁在高加索山岩的峭壁上,每天被一只凶鹰啄食肝脏,承受着伤口不断痊愈又不断啄开的折磨。火的确是从太阳那里盗取来的,地球上的植物利用太阳能进行光合作用,将根部吸收的水和空气中的二氧化碳进行特殊的化学反应,转化成碳水化合物构成自身的生物质,同时排出氧气。这一过程为地球上的燃烧提供了燃料(植物)、助燃剂(氧气)两个要素,有了这两个要素,要发生燃烧还需要一个要素,那就是热量。没有生命的行星就没这三个要素,或者只有这三个条件相混合而产生爆炸反应的条件,因而,燃烧是地球生态演化过程的产物。最初在地球上引起燃烧的热量,可以是火山喷发物、陨石撞击、岩石从高处坠落、堆积的生物遗骸和暴露的矿物燃料自燃、闪电等,由于前几种原因引起的燃烧不多见,自燃较多见,更常见的是闪电,人类使用的火种可能来自这两者,也可能只来自闪电,干燥的雷暴引起燃烧在自然界很常见。美国1940年7月17日一天就发生335起这样的燃烧,平均每年约有2000起。

能自主地点燃和熄灭火,是人类独有的能力,其他没有任何一个物种能做到这一点,使用火对人类的进化有着重要的甚至是决定性的意义,它不仅使人类避免了猛兽在黑夜的袭击,帮助人类战胜严寒进入高纬度地区,而且使人类成为唯一跨入熟食阶段的物种。这既大大减少了疾病的发生,更大大缩短了人类吃食的时间,提高了肠胃的吸收效率。没有熟食,人类就可能要终日忙于吃食,获取能量的效率愈低,从事其他活动的时间和发展其他能力的机会就愈少,这样,人类就很难设想会进化出来。熟食还使人的头部结构发生了改变,使颅骨“不须支撑那些本该用于咀嚼生食的大块肌肉,由此头骨可能增大,脑子也随之增大”。

从火开始被人类控制的远古时起直至农业文明时代,火与人类就如影随形,美国研究火的历史的著名学者斯蒂芬·J·派因认为人类定居开始于使用火:

“最早的躲避所———挡风墙、洞穴以及隐藏在乳齿象遗骨周围的小屋———全都有火的痕迹,事实上,它们就是为了维持燃烧这一目的而建立起来的。驯服的火若是不加以周密看护,就不能冬去春来、日以继夜地燃烧。人们发现,一幢缺了火的房屋绝不会舒适……受到看护的火熊熊燃烧,照看它的人类也繁荣兴旺。火使人们的住所温暖、干燥和明亮……定居就是开始于这样的发明:为火安排了住所。‘壁炉’一词的拉丁词根则提醒我们,壁炉是生活的中心。”

驯服的火在伴随着人类进化和文明演化的漫长进程中,也成了人类心理中的一种不可或缺的巨大的温馨、亲和力。当远行的游客迷失在荒野之中而深感沮丧甚至绝望时,一旦看到深山或莽林深处升起一股炊烟,就会在心中升起希望和意志力量,炊烟就会成为他奋力前进的目标。当在农田劳作的农人看到家中升起炊烟时,就会在心中升起温馨的情感,因为和家人或者还有客人在一起聚餐和休息叙谈的时间快到了。当冬季屋外飘着雪花,家人或者还有邻里围着火塘而坐,煮茶聊天时,又给了人类一种其乐融融的亲情享受。总之,在这一时期,火是人类联系的纽带,是人类群体生活运转的中心。各民族的祭祀、驱邪活动都离不开火,火对人类的心理、情感和文化都有着巨大的影响,在各民族的文学作品中都有大量的这方面的描述。反之,如果没有火,出现了炊烟断绝、灶冷炉熄的情况,那一定是出现了人间悲剧,一定会使人产生从心底冷到全身的感觉。

火更是人类文明发展的标志。没有火,原始人就很难生存,火是原始人塑造环境的最重要的武器和工具,他们焚烧森林以搜寻食物和捕猎,用烟熏赶走蜜蜂以采蜜,用烟火去烘烤食物和驱赶昆虫的叮咬,他们所到之处,都有火的跟随。许多对近现代仍以采猎为生的各地原始土著人的观察记述都表明,焚烧丛林、草地是他们生存方式的一项重要内容和共同现象。在农业文明的很长一段时期,焚烧丛林、茅草以清理出空间进行耕种的“刀耕火种”模式曾普遍存在,直到人口密度较高,农地需频繁翻耕种植而不再能长出丛林茅草时,农人仍会收集草木和农作物秸秆进行焚烧以为农地施肥。工业也在焚烧中诞生,人类通过焚烧而制作出的最早工业品是陶器,然后有铜器、铁器和众多的金属产品。到了工业文明时代,人口总量以空前的速度和规模增长,森林也以空前的规模被消耗,木材燃料变得日益稀缺,这时,被动植物遗体储存于地下的化石能———亿万年前的太阳能———又被人类开采出来,它的燃烧,不仅引起了人口规模和人类物质消耗的巨大增长,而且引起了地球整体环境的巨变。

一场熊熊大火可以给森林、草场、村舍、城镇、生命带来毁灭性灾难,任何生命都不能在火中生存,火带给生命的是死亡和灰烬,火是生命的毁灭力,正因为如此,除人类之外的所有动物都害怕火。但是,生命又创造燃烧的条件,火因地球生命出现而在地球上发生,没有生命就没有地球之火。这种矛盾究竟是生命为自己准备毁灭的条件,还是生命需要燃烧?看来二者都是,生命与燃烧是一对“不是冤家不聚头”的矛盾统一体,人类玩火,既获益大焉,又有自焚之虞。

生命确是一个“燃烧”的过程,植物利用太阳能来“燃烧”二氧化碳和水,以合成自身的生命物质;动物利用植物的生命物质和氧的助燃作用实现“燃烧”以合成自身的生命形式。这种“燃烧”可以称之为生命的“内燃”,生命的过程是一个“内燃”过程。生命既然将燃烧带到地球,也就不可避免地要面临并适应一个“外燃”的环境。当植物进驻陆地,在陆地上储备了燃料和大气中富集了氧时,干燥的燃料因被闪电击中等原因而引起的燃烧就会发生,这时的生命就不得不去适应“外燃”,火就成了一种选择性力量,不适应的就会被淘汰,这种适应性包括对火的防范和利用:

“美国黄松木有一层很厚的树皮,能够抵挡火焰穿透它的树干,在长至成熟期时,接近地面的树枝会落叶,同时在高处萌出针叶,这样它不仅高于其竞争者以得到阳光,而且还可以远离地表的火焰;身处地面火情频频发作的地区,这是一种理想的生长状态。相反,短叶松则群聚生长……由于树冠密集,在适当的条件下,每一片都易遭到树冠火的袭击……灰烬中容纳的大量种子确保了后来的森林重新长出原有的树木……某些树龄较长的树种,如近海的花旗松和澳洲的桉树,在大火烧过之后的400~700年之内还能成活。某些草地,像非洲热带稀树草地和美洲的高草草原,在几乎一年一次的燃烧状态下生机繁茂。大部分植物都能忍受一种不同程度的燃烧,即便火超出了它们的适应范围,它们也会竭尽所能与这些火周旋。或许更奇特的是,它们会进化出一些特征,来助长那种能为它们所用的火。”“兰花、雀麦草、欧洲蕨以及无数在火烧过的土地上易于生长的杂草———它们都趁机占据已被大火清除了竞争者的土地。它们是机会主义者,急于抢在其他植物之前播种发芽,从而迅速占领林中的空地。但是对它们来说,土地易攻却难守。不出几年,这里便重新杂草丛生,这些植物只得等待下一次的燃烧来清除这些杂草……生物能够与火共生,而且相当多的生物在火中似乎生机勃勃。”

生物也调控着火。森林的湿度、密度、层次、易燃性都决定着火的燃烧与熄灭、火是一掠而过还是熊熊燃烧、是明火还是闷燃;植食动物的种类与密度也会调控着火情,吃干草的动物密度高会大大减少易燃物,从而会减少燃烧和阻止火蔓延;吃嫩叶的动物会逼得植物长高树冠,使对火敏感的组织远离火焰。

燃烧可能还是盖娅反馈调节的机制之一。植物吸碳放氧使原始大气中高浓度的二氧化碳下降和氧的积累同时发生,这一过程的持续需要有反馈调节才能使二氧化碳与氧的含量稳定在一个生物适宜的水平上。大气中较高浓度的二氧化碳有利于植物的旺盛生长,在陆地植物进化过程中的大气二氧化碳浓度较高时期,也是气温较高、降水较多的时期,这时会出现巨木参天、植物极度繁盛的景象;极度繁盛的植物大量地吞噬二氧化碳和排放氧气,使大气显著地出现二氧化碳含量下降、氧含量上升的变化,二氧化碳含量显著下降会导致降温和减少降水的效应,这会对植物的过度生长形成反馈抑制调节,从而使二氧化碳的吸收和氧的排放过程有所缓和;繁盛的植物和较高含量的氧有利于动物的生长,从而又使动物进化出巨大的体型和数量,而动物吸收氧气排放二氧化碳的呼吸过程,又是对植物呼吸过程的逆向调节,这又会增加缓和二氧化碳含量下降和氧含量上升过程的砝码;在二氧化碳和氧含量都较高的时期,生物进化会出现一个巨木巨兽的时代,但是,这都不足以中止氧含量的上升过程,氧的上升会带来燃烧概率的上升。我们可以从地质时期的乌煤(化石木炭)看到许多燃烧的证据,当氧含量高出25%时,热带雨林的嫩叶也会发生燃烧,氧含量愈高,燃烧愈普遍,火充当着将二氧化碳和氧最终平衡于生物适宜水平上的调节机制,在中生代与第三纪之间可能发生过大规模的燃烧:

“在中生代,针叶林和蕨类植物都燃烧了。燃烧后留下的木炭残留物还保存了叶子和木质细胞的结构。这些化石证实,干燥和嫩绿的树木都曾燃烧过。在北海的海洋沉积物中,木炭经常是‘最常见的化石植物保存形式’。但是与此相比,中生代的遗存物要少得多。这一时期终止于一场剧变,可能就是一场大火。白垩纪和第三纪之间的分界———一个大规模的生物灭绝时期,地质记录中有一个鲜明的断裂,显然也是一个大规模的燃烧时期。在白垩纪/第三纪分界的含铱陨石层顶部有一层木炭,这只能归因于持续的燃烧。”

燃烧既然必然会伴随着生物的进化,而且是盖娅自调节的一种机制,人类用火在最低限度上也就不是将外来物加诸生物和盖娅,例如,在远古时期,很少人口的烧饭取暖排放的烟雾很容易在大气中稀释、分解、净化,不会对大气产生增碳耗氧和污染的效应,甚至人类的焚林捕猎活动在一定限度内(如焚烧干燥森林中的枯草败叶和干枯的草场)也可认为是自然之火的替代。但问题是,自然之火是受自然条件控制的,人类用火是受自身利益驱动的,人类在为了自身利益、利用技术而随心所欲地用火已走得太远,使生物的生存和进化遭受飞来横祸,使盖娅调节遭受逆向冲击,从而有可能带来生物学和生态学上的剧变。

因盖娅的自调节,高浓度二氧化碳和无氧的大气二者的比重被调节并稳定在0。03%、21%的水平上,这时的自然之火只会在干燥的森林、草场偶尔发生。但是,工业时代已布满陆地的人类不仅可以砍倒任何潮湿的森林,将其干燥后燃烧,而且把亿万年中盖娅调节埋入地下的化石燃料———煤、石油、天然气等挖出来燃烧,当这些燃料仍不足以满足人类的需求时,又把盖娅置放于生物圈边缘———地壳中的放射性元素开采出来燃烧,这就是核能。人类已开发了裂变能,在最近的约40年间全球已建成的400多座核电站中,就已有苏联、美国、日本发生灾难性事故3起,每次事故发生时都会使人谈核色变,但又总是有人强烈主张放弃核能并不明智,因为风险为零的事是不存在的,只要风险可控就不要大惊小怪。孤立地看似乎确是如此,人类利用能量的各种形式,没有一种是绝对安全的,今天死于普通火灾的人远多于死于核能利用事故的人,死于汽车事故的人远多于死于沙场征战的人,所以人类利用裂变能并向利用聚变能挺进,似乎也不必杞人忧天。问题是人类总体上逆盖娅调节的风险可能是巨大的甚至是毁灭性的:

“和平利用核能如发生事故,可以造成杀人不见血的危害……铀的废渣即使经过千万年,仍有很危险的放射性……放射性物质能损害遗传因素,它对遗传基因的影响可以达到几个世纪。这使我们对于生命的脆弱性,获得了新的认识。同时也认识到地球的环境,只有在某些特定条件下才能使生命得以发生、持续和进化……当人类终于了解到地球出现的偶然性、地球经历过的各种灾难和地球发展史上幸免的种种惊心动魄的事故时,就在这时,人类掌握了类似太阳能的毁灭性的能量。千百万年以来,这种能量对生命起源曾经是最大的威胁。它既是创造者,又是破坏者;既是全部能量的源泉,又是最终毁灭的潜在根源,这就是核能。如果要太阳能,也就是核能对地球不发生危害,只能通过一系列精细而复杂的防护机能才能达到目的。在天体演化史上,地球经过几十亿年才建立起来这种防护机能。我们如果不懂太阳中心的核聚变和地球上生命的发生与持续之间的关系,即既有创造作用又有毁灭作用的关系,就不可能了解地球状况的全部意义,也不可能知道人类生存所必需的环境要求。”

上述工业燃烧的绝大多数不仅是现代自然条件下所不可能发生的,而且是对盖娅调节的逆调节,因为它把地球演化和生物进化过程中封存于地下的东西,重新释放到地表环境包括大气中,这就在地表环境中形成一种趋向还原的力量,它虽然没有造成迅速的毁灭性后果,因为它们是“受控”的,但是,这些受人类控制的燃烧仍无可否认地导致了地表环境严重污染、物种急速减少和生态系统逆向演替。

工业时代的燃烧已向大气排放了大量成分复杂的污染物质,对环境有威胁而受到注意的就有100多种,注意得多的只是其中影响最大的几种,如悬浮颗粒物、硫氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等,这既改变了气候,又毒化了大气。在工业革命200多年来,大气中的二氧化碳浓度已从1750年的约280/ppm,增加到目前的约390/ppm。据世界气象组织发布的报告,1990—2010年间,温室气体造成的辐射增加了29%,其中80%是二氧化碳造成的,二氧化碳是气候变化的主因,其影响占64%。2010年全球二氧化碳的排放量已超出90亿吨,有人计算90亿吨碳如用美国常用的运煤列车来运载,其长度是2479500公里,可以绕地球63圈。当进入大气的碳增加时,海水的酸度会增加,自工业革命以来,海洋的酸度已上升了30%,是3亿年以来最快的酸化期,甚至超过了5600万年前恐龙灭绝时期的碳排放和酸化速度。

一个未知的可能是更大的威胁是,经工业燃烧合成的不同成分的化学产品已数以百万计,经常使用的也有几万种,经过系统毒性测试和环境影响评估的只占总数的10%,杀虫剂因更受关注,也只占35%,这些物品在使用过程中会对土壤、水体、大气、食物链等整个地表环境和生物自身包括它们的遗传基因造成污染,要认识所有这些污染物质及其相互作用对环境、生物、人类的现在、近期和长远影响,已经没有可能。我们知道环境的巨变使得所有生物都必须适应变化的环境而进化,不能适应的纷纷走向灭绝,适应下来的则在颜色、声音、体积、形状、繁殖、觅食习性、生命周期等等方面发生了某种适应性进化。但是,我们对因此已灭绝和即将灭绝的物种是什么?是多少?后果是什么?什么物种的基因发生了什么样的变化?后果是什么?这种物种大灭绝和某些物种加速进化对人类的影响是什么?环境还将发生什么样的变化?人类自己能否适应这种变化?等等,无数这样的问题都知之甚少甚至全然不知。人类凭借科技不断地增长自己的知识,却同时又使自己陷入更多的未知之中,并使自己和所有生物及整个生物圈都面临着变化莫测的前途。