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《生態(tài)學(xué)：管理大自然的經(jīng)濟(jì)學(xué)》 Ecology: The Economy of Managing Nature 復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院趙斌教授在中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站上傾心打造的《生態(tài)學(xué)：管理大自然的經(jīng)濟(jì)學(xué)》,。關(guān)注本公眾號,，可在第一時間獲得課程的同步更新。 ?掃碼可進(jìn)入中國大學(xué)慕課課程? 
地球上的人類活動對全球的影響是驚人的,，幾乎所有的人都同意這足以稱為一個新的時代，如果能給一個新的名詞和術(shù)語,，將有助于重視人類與地球關(guān)系所發(fā)生的變化,。人類世這個名字已經(jīng)被念得朗朗上口了，但對這個地質(zhì)年代是何時開始的,，其爭議絲毫沒有減少,，總是會老生常談地引發(fā)新一輪爭論。那么我們今天繼續(xù)探討這個話題,，不是為了引起新一輪爭論,，而是為了告訴大家，這些爭論的焦點在哪里,？如果要追溯這個術(shù)語的來歷,，應(yīng)該是1995年，諾貝爾獎得主,、荷蘭大氣化學(xué)家保羅·克魯岑（PaulCrutzen）創(chuàng)造的,。但也有人認(rèn)為這個詞不是克魯岑所創(chuàng)造的,，而是他推廣的。但無論如何,，克魯岑與這個詞有很大的關(guān)聯(lián),。克魯岑最杰出的工作是研究臭氧層空洞,，這是最體現(xiàn)人類社會對地球環(huán)境所造成影響的事件,。因此，我們完全有理由相信,，人類世的想法是基于人類活動影響的認(rèn)識,，特別是影響到以前曾被認(rèn)為是“自然”的世界。如今,，我們越來越真切地感受到,，大氣氣候系統(tǒng)，與其他地球物理系統(tǒng)以及文化系統(tǒng),，同樣有著千絲萬縷的聯(lián)系,。這可能是我們?nèi)祟愖约褐圃斓牡刭|(zhì)年代。一說到地質(zhì)年代,，許多人也許就會頭大,。大家都知道，地質(zhì)年代是用來描述地球歷史事件的時間單位,。自從英國地質(zhì)學(xué)家史密斯提出“化石層序律”后,，就把地質(zhì)時間與生物演化的各個階段聯(lián)系起來：在不同時代的地層中含有不同的化石，同樣,，如果我們得到了這些化石,，也就可以推斷出這些化石的地層年代。大家現(xiàn)在看到的這個,，就是2016年4月國際地層委員會發(fā)布的國際年代地層表,。這個表是一個標(biāo)準(zhǔn)，但是變動也是很頻繁的,，是希望能反映科學(xué)研究的最新進(jìn)展,。于是這個表變得越來越復(fù)雜。不過,，到目前為止,，我們今天探討的主題“人類世”還沒有加入這個列表，否則也就必要我們再進(jìn)行一次討論了,。這是2018年7月更新的國際年代地層表,，第四系和寒武系分別增加了新的金釘子和新的階段，這樣在地質(zhì)時間上,，第四紀(jì)的全新世被劃分為3個時期,，并增加了2枚金釘子。金釘子,，我們過會兒再討論,。大家不知道注意沒有，我剛才在說地層的時候,，說的是第四系和寒武系,，而在說地質(zhì)年代的時候，說的第四紀(jì)和全新世,。經(jīng)常有人將地質(zhì)年代和年代地層搞混,，我們下面來簡單說明一下。這是一張地質(zhì)年代與年代地層單位對照表,，大家看到,，還分國際性和地方性的。地質(zhì)年代單位,，指的是地質(zhì)歷史時期中的時間劃分單位,，它不是物質(zhì)實體；而年代地層單位則是指,，以地層的形成時限~作為依據(jù)而劃分的一種地層單位,，或者說，是在某一特定的地質(zhì)時間間隔中~所形成的地層,。雖然大家現(xiàn)在看到的是地質(zhì)學(xué)家們進(jìn)行的中文翻譯,，但這些文字本身就體現(xiàn)了中國地質(zhì)學(xué)家們的考究。比如地層單位中第一級就是宇,，在漢語中,，宇就是指上下四方的空間，而表示地質(zhì)年代的時間單位,，對應(yīng)地就用了宙,，宙就是指古往今來的時間。所以,，漢語中的“宇宙”就是時間和空間的含義,。這張表是地質(zhì)年代的五級劃分，級別從大到小依次是：宙代紀(jì)世期,，在各個地質(zhì)年代里所形成的地層單位,，也對應(yīng)地稱為：宇界系統(tǒng)階。就是這個十字口訣,，其實也很好記的：宙代紀(jì)世期,，宇界系統(tǒng)階。所以,，通俗地講,，地質(zhì)年代單位代表的是時間,，年代地層單位代表這段時間內(nèi)形成的地層。比如,，寒武紀(jì)形成的地層稱為寒武系,，第四系就是在第四紀(jì)形成的地層。具體確定二者之間的關(guān)系,，我們還需要借助一些標(biāo)準(zhǔn),。比如我們下面要談的標(biāo)準(zhǔn)化石和金釘子。地球歷史就記錄在巖石中,，這一點大家應(yīng)該很容易理解,。在眾多的古生物門類中，有些門類特征非常顯著,，演化迅速,，在反映地質(zhì)年代上就顯得非常“靈敏”,，所以這種化石,，被科學(xué)家們稱作“標(biāo)準(zhǔn)化石”，比如,，三葉蟲,，它們只生存于古生代，而且演化明顯,，在古生代不同時代,，都有各具特色的屬種代表，成為最著名的標(biāo)準(zhǔn)化石,；也就是說,，如果我們在某個地方采集到了一個三葉蟲化石，我們就可以肯定地說,，這個地區(qū)的地層年代是古生代,，而且還可以根據(jù)三葉蟲的屬種，進(jìn)一步確定是生活在古生代的具體時間,，可以區(qū)分為是寒武紀(jì)呢,，還是奧陶紀(jì)？但另外的一種腕足動物舌形貝,，也就是我們俗稱的海豆芽,，從寒武紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)，現(xiàn)代海洋中仍然十分常見,，長達(dá)幾億年的時間跨度,，形態(tài)、大小和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都幾乎沒有什么顯著變化,。那么同樣,，如果我們在某個地方采集到到舌形貝化石,，我們就開始懵圈了，因為它并不能幫助我們確定具體的地質(zhì)年代,。前面說的“金釘子”這個稱呼,，其實是來自人類的鐵路修建史，代表一項巨大工程的完成,。地質(zhì)學(xué)家借用這個詞，就想體現(xiàn)年代地層學(xué)中一項巨大工程的完成,，也形象表達(dá)了這是“釘進(jìn)”地球表面的一個有特殊含義的“點”,，隱喻了它在年代地層學(xué)中重要的地位和里程碑式的科學(xué)意義。金釘子呢是一個俗稱,，因為這個詞的科學(xué)術(shù)語非常冗長而且拗口,，全稱是“全球標(biāo)準(zhǔn)層型剖面和點位”（GlobalBoundaryStratotypeSectionandPoint,簡稱GSSP）。很麻煩吧,，根本就很難記住,，不過其簡稱GSSP倒是很常用。大家記住了,，GSSP就是金釘子,。如果我們把剛才那張表進(jìn)行擴(kuò)展，就可以看到這樣一個列表,，這就是我們頭大的原因,。我今天并不想介紹這個表，否則就很無趣了,，而只是介紹一個能讓你理解的輪廓,。人們習(xí)慣以生物的情況來劃分地質(zhì)時間，這樣就把整個地球46億年劃成兩大單元：隱生宙和顯生宙,。那些看不到或者很難見到生物的時代,，就被稱做隱生宙，而將可看到生命以后的時代呢就稱做是顯生宙,。這樣的稱呼應(yīng)該很容易理解,，對吧。隱生宙又細(xì)分為冥古宙,、太古宙和元古宙,。隱生宙的上限為地球起源的那個時間，其下限年代卻不是一個絕對準(zhǔn)確的數(shù)字,，一般說來可推至6億年前,，也有推至5.7億年前的。反正從那個時代以后到現(xiàn)在,，就是顯生宙,。宙之下呢,，就被劃分為一些代，通常的分法大致有：太古代,、元古代,、古生代、中生代,、新生代五個代,。太古代一般指的是地球形成及化學(xué)進(jìn)化這個時期，估算的年代有數(shù)億年之差,，因為我們目前所能掌握的最古老的生命或生命痕跡,，還有許多不確定因素。元古代緊接在太古代之后,，其下限為前寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前,。自寒武紀(jì)后到2.3億年前，這段時間為古生代,。從2.3億年前到6500萬年前為中生代,，從6500萬年后到現(xiàn)在為新生代。代下又劃分為紀(jì),。最古老的紀(jì)叫震旦紀(jì),，這個稱呼是與中國有關(guān)的，這點從震旦紀(jì)的英文名Sinian就還可以看出,。據(jù)說,，這個名字是當(dāng)年美國人葛利普1922年在中國考察的時候命名的，他按照古代印度人稱呼中國為日出之地而取了這個名稱,。這個時期的生命主要是細(xì)菌和藍(lán)藻,，后期開始出現(xiàn)真核藻類和無脊椎動物。有趣的是,，歷史上還有一個震旦大學(xué),，當(dāng)時是法國天主教耶穌會~在中國上海創(chuàng)辦的，是一所著名的教會大學(xué),。那現(xiàn)在去哪兒了呢,？后來，因為1952年中國院系調(diào)整,，將震旦大學(xué)各院系分別歸并上海市各有關(guān)高校,。另外，復(fù)旦大學(xué)的前生是稱為復(fù)旦公學(xué),，現(xiàn)在追認(rèn)“復(fù)旦”二字出自一個名句“日月光華,，旦復(fù)旦兮”，其實這似乎是不對的?！皬?fù)旦”應(yīng)該是不忘震旦之舊,，更含復(fù)興中華之意。關(guān)于更多的紀(jì)呢,，我們就不一一評說了,，大多與命名的地點，與重要人物,，重要事件和特點有關(guān),。但對于第四紀(jì)，我們不得不說,。這是否意味著還有第一,、第二、第三紀(jì)呢,？的確如此。最初,，人們把地殼發(fā)展的歷史分為三個紀(jì),，第一紀(jì)大致相當(dāng)于前寒武紀(jì)，即太古宙和元古宙,、第二紀(jì),，大致相當(dāng)古生代和中生代，最后就是第三紀(jì),，相對應(yīng)的地層分別稱為第一系,、第二系和第三系。1829年,，法國學(xué)者德努瓦耶在研究巴黎盆地地層時,，把第三系上部的松散沉積物劃分出來，命名為第四系,，其時代為第四紀(jì),。而后來隨著地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展，第一紀(jì)和第二紀(jì)因為細(xì)分成若干個紀(jì)被廢棄了,，僅保留下第三紀(jì)和第四紀(jì)的名稱,，這兩個時代合稱為新生代。而現(xiàn)在第三紀(jì)又分為古近紀(jì)和新近紀(jì),，所以實際上只有第四紀(jì)這個名稱了,。如果這樣發(fā)展下去，第四紀(jì)也有可能在未來被細(xì)分后放棄不用了,。第四紀(jì),，接近于現(xiàn)代，自然研究得也就比較多。在第四紀(jì),，生物界已進(jìn)化到現(xiàn)代面貌,，靈長目中完成了從猿到人的進(jìn)化。地球板塊的運(yùn)動不到100公里,，與之前的地質(zhì)年代相比幾乎可以忽略,。這個時期，氣候變化不斷發(fā)生,，冰期與間冰期更替,。而且還發(fā)生了第四紀(jì)冰川，這是地球史上一次大冰川期,。這個時期,，只有很少新的動物種類產(chǎn)生，甚至在更新世末期,，北半球還有不少哺乳動物相繼滅絕,，比如劍齒虎、猛犸象,、乳齒象,、雕齒獸等等。發(fā)生大規(guī)模絕滅的原因,，是人類的狩獵活動,，還是自然環(huán)境的變遷，是現(xiàn)在爭論不休的話題,，因為第四紀(jì)也是人類出現(xiàn)并迅速發(fā)展時代,，我們的故事呢就是從這里開始。當(dāng)然,，紀(jì)下面還有分級單位“世”,，如新生代有兩個紀(jì)，共分為七個世,，依次為：古新世,、始新世、漸新世,、中新世,、上新世、更新世,、全新世等,。呵呵，這么多新,，就是想方設(shè)法地說這是新的唄,。因為全新世與我們今天的話題極為相關(guān)，所以我們先來了解一下。全新世的時間短,，始于1萬2千年到1萬年前,。可以想象,，其沉積物的厚度是非常小的,，但是它的分布范圍廣呀。全新世的時候,，人類已經(jīng)進(jìn)入了現(xiàn)代人階段,。特別新仙女木事件結(jié)束之后，人類就開始大踏步邁向新石器時代的新紀(jì)元,。那么到了近現(xiàn)代呢,，近現(xiàn)代人類活動對環(huán)境的影響，超出了以往任何時候,，重要標(biāo)志是人類活動造成的氣候與環(huán)境變化,。始于18世紀(jì)后期工業(yè)時代的蒸汽機(jī)發(fā)明，世界人口開始爆發(fā)式增長,，城市迅速擴(kuò)張,。然后，采礦業(yè),，農(nóng)業(yè)開始大發(fā)展,，水和其他資源大量消耗,。燃煤工廠泛濫,，大量河流筑壩，這大大改變了地形,。發(fā)動機(jī)的發(fā)明,，導(dǎo)致大規(guī)模石油和天然氣的使用。這所造成的眾多影響,，就是大氣與海洋污染,、氣候變化、冰蓋融化,、海平面變化,、土壤侵蝕和沉積模式的變化、導(dǎo)致物種滅絕和物種遷移,。其中,，受到最多關(guān)注的一個指標(biāo)，那就是全球二氧化碳和甲烷濃度的迅速升高,。這不得不讓許多科學(xué)家來主張確定一個合適的時間邊界,，來確定人類的影響。比如，你看了這張圖,，覺得究竟應(yīng)該如何來劃分呢,？克魯岑主張將這個年代確定為18世紀(jì)后期的工業(yè)時代，這樣的定位有什么不妥嗎,？那究竟什么時期比較合適呢,？我們知道，定義一個地質(zhì)年代是有一些標(biāo)準(zhǔn)的,。曾經(jīng)的地質(zhì)年代,，流星撞擊、大陸運(yùn)動和持續(xù)的火ft噴發(fā),，這些會大幅度改變地球在全球范圍狀態(tài)的事件,，被記錄在地層材料中。地質(zhì)學(xué)家就是根據(jù)地層學(xué)的證據(jù)來確定地質(zhì)年代的,。從這個角度來考慮,，也許最能代表人類活動對地球的影響，而且還被記錄下來的,，應(yīng)該是原子彈爆炸試驗了,。的確有人是這么想的，并認(rèn)為這是獨特的人類世信號,。20世紀(jì)后期,，全球各國的原子彈試驗，導(dǎo)致全球放射性同位素蔓延,，地質(zhì)學(xué)上的標(biāo)記的確是非常清晰的,。但是，大多古氣候?qū)W家則明確表示反對,，為什么呢,？他們主張人類世的開端，應(yīng)該從新石器時期開始計算,，因為從那個時候,，人類開始了對森林的砍伐，導(dǎo)致從八千年前,，大氣中的二氧化碳就開始增加了,，而栽培和灌溉技術(shù)，則導(dǎo)致五千年前大氣中甲烷濃度大幅度上升,，這都對氣候模式產(chǎn)生了深刻的影響（Ruddiman,，2003）。而考古學(xué)家大體也認(rèn)可這個說法,，他們還明確表示,，這個時代應(yīng)該從幾千年前就開始了,，而不是將注意力放在相對突兀的全球變化上，這個劃時代的人類影響長鏈已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)伸展到史前時代,，人類其實已經(jīng)在很長一段時間就開始改變地球生態(tài)系統(tǒng)了,。還有人說，人類世要追溯起來,，可能遠(yuǎn)不止于此,。比如發(fā)表在Nature Geoscience上的這篇通訊文章，它就認(rèn)為,，晚更新世人類的狩獵,，導(dǎo)致了美洲巨型動物的滅絕，并帶來甲烷排放量的顯著減少,。因此文章得出結(jié)論：人類世應(yīng)該從13400年前就開始了,，這與人類首次大規(guī)模遷移至美洲的時間是一致的。還有許多資料顯示,，在18世紀(jì)之前很長一段時間,，人類就開始在地球上進(jìn)行全球性的大規(guī)模改造活動。美國俄勒岡大學(xué)的考古學(xué)家喬恩·厄蘭森（Jon
Erlandson）就指出,，人們在約6萬年前就開始改造大陸了,，那時他們從祖居地非洲進(jìn)行擴(kuò)散，進(jìn)行大型狩獵活動時,，會焚燒植被,，砍伐森林，這就開始為人類統(tǒng)治地球創(chuàng)造條件了,。在許多地區(qū),，包括大部分島嶼和大洲，人類到達(dá)后不久許多大型哺乳動物就相繼滅絕了,。由于氣候變化也是隨著人類的到來而發(fā)生的,，所以,，狩獵與氣候變化的共同作用殺死了巨型動物,。人類世所導(dǎo)致的重大影響，會隨著時間的推移而積累,。農(nóng)業(yè)是導(dǎo)致人類足跡在全球彌散的最重要原因,。農(nóng)業(yè)幾乎同時出現(xiàn)在近東地區(qū)，亞洲和美洲,，這是人類開始重塑地球了,。農(nóng)業(yè)的起源大約在11500年前，與全新世的起點一致,，也是末次冰期的結(jié)束,，正好形成一個非常正規(guī)的“金釘子”構(gòu)架,。距今約九千年前，小米,、小麥,、大麥作為糧食就開始在中國各地萌芽了。其實,，這已經(jīng)不是簡單地在森林中墾出一些空地了,，早期生產(chǎn)大米的農(nóng)民已經(jīng)開始改造景觀、河流和渠道了,。在過去數(shù)千年時間里,，中國南方地區(qū)就在河流下游筑水壩，修運(yùn)河,，開墾廣闊的稻田,。即使一些曾經(jīng)被認(rèn)為是相對不受人類干擾的地區(qū)，如亞馬遜流域,，其實也受到了史前人類的徹底改變,，至少從四千年前，就建立了大量的土方工程和堤壩,、道路,。但是，問題是,，如果這個標(biāo)記就是早期農(nóng)業(yè),，那么其實就沒有什么必要尋找其他的起始點了，也沒有必要確定一個新的術(shù)語來標(biāo)記這個新的地質(zhì)年代了,。因為目前這個時期,，已經(jīng)稱為全新世。的確有人認(rèn)為這是多此一舉,。但是,，有許多科學(xué)家都認(rèn)為，無論農(nóng)業(yè)有何種影響,，早期農(nóng)耕活動導(dǎo)致的溫室氣體增加,，與目前相比實在不值得一提，當(dāng)時所引發(fā)的氣候變化實在太小,。有許多研究都表明,，人類獵殺并非是引起巨型動物滅絕的主因，因為巨型動物很少對“地球系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生顯著影響”,。而地球變暖才是人類世的一個重要特征,，這是現(xiàn)代人類的“戰(zhàn)果”，將人類世的起點追溯到史前,，那就矮化了目前這個劃時代的影響,。雖然人類世在地球歷史上只是小小的一個薄層,，但人類已經(jīng)成為一個主要的地質(zhì)力量。僅通過采礦活動,，人類就比世界上所有的河流所移動的沉積物總和還要多,。此外，智人還暖化了地球,、提高了海平面,、破壞了臭氧層、酸化了海洋,。人類對地球的影響是否足夠建立了一個新的地質(zhì)時代,？可能，人類世“是一個量級比地層學(xué)更復(fù)雜”的問題,。所以,，與其說克魯岑（Crutzen）最初提出這個術(shù)語是為了定義一個科學(xué)名詞，還不如說這其實是他想探討這個劃時代影響的一個戰(zhàn)略,，讓公眾認(rèn)識到人類摧毀世界的程度,。根據(jù)上面的爭議，我們可以看到,，由于科學(xué)家們的專業(yè)興趣不同,，出現(xiàn)這些爭執(zhí)并不奇怪。考古學(xué)憑借自身學(xué)科的優(yōu)勢,，可在更為精確的時間尺度上提供一些基礎(chǔ)證據(jù),。然而，在一定意義上,，嘗試把這個時間邊界進(jìn)行精確概定,，可能并非明智之舉。一般,，地質(zhì)時期的時間邊界為幾萬,、幾十萬、甚至幾百萬年的時間,。因此,，幾千年的差異對地質(zhì)年代來說并沒有什么太大區(qū)別，而且試圖將這個時間邊界修正到某個精確的時間幾乎是不可能的,，尤其是當(dāng)這些證據(jù)主要位于人類所居住的地質(zhì)時代時,，這更是一種奢望,。我們可以想象一下,，如果遙遠(yuǎn)未來的地質(zhì)學(xué)家，要研究我們目前的這個時代,，很可能從我們現(xiàn)在使用的人工制品開始,。那么這些制品,，是燧石手斧還是瓦片，或者是火箭榴彈更重要,？如果對精確度要求不高的話,，都是典型的人類世時代的標(biāo)志。因此,，從這個意義上說,，拉斯科洞窟的古壁畫可能是一個真正的人類世指標(biāo)，但這與核電站深埋的放射性廢物有什么兩樣呢,？所以,，有人認(rèn)為，人類世的區(qū)分,，首先其指標(biāo)應(yīng)該有明確的科學(xué)含義,，而不是此類指標(biāo)對人類文明發(fā)展過程中所起的作用。因此,，僅僅將工業(yè)革命開始時大氣CO2濃度快速上升作為這個時代開始的標(biāo)志,，又肯定會引發(fā)許多爭議的。剛才我們說的都是時間上的變化,，但大家別忘記了,，從空間上來看，人類世如果只被定義在行星地球尺度,，即人的活動影響著全球環(huán)境系統(tǒng),，也是不合適的。因為,，人類活動的實際影響,，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地球，進(jìn)入了太陽系,。如果人類世是一個地質(zhì)時代,，那么它應(yīng)該是星際范圍。數(shù)以百計的衛(wèi)星繞著地球旋轉(zhuǎn),，這與地球上的大壩,、油井、手機(jī),、微處理器和人類工程一樣,，是人類世的人工制品。因此,，人類世還應(yīng)該包括軌道空間,，其他行星和天體。而且,，星際材料的交換也開始發(fā)生,，比如各個國家的登月計劃將月巖帶回地球,，火星上的地質(zhì)條件也受到了人類的干擾，人類制造的挖掘機(jī)器人正在上面采集樣本,。說到尺度,，有大尺度，就有小尺度,。其實從另一方面講,，人類在更小尺度上，其操控能力也在逐步加強(qiáng),。例如,，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)使人們可對納米尺度的原子和分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作。事實上,，正是對微米和納米尺度上的精確處理,，也就是更小、更快的微處理器,，使用納米材料的納米器件,，生物工程中對DNA的操控等等，才加快了人類對更大行星尺度上的人類行為,?？梢姡祟愂肋€有許多需要探討的特點,，這都值得我們繼續(xù)挖掘,。我們現(xiàn)在看到，有關(guān)人類世的劃分這個這個問題呀,，最后顯然并沒有達(dá)成一致,，所以在最新的國際年代地層表中也沒有將人類世加入。要么,，將人類世添加到全新世之上,，作為一個新的世，這就要求是正式的時間單位,，但爭議實在太多,；或者以前的時間尺度和單位都保持不變，人類世僅作為一個非正式的時間單位——這其實就是目前的現(xiàn)狀,。這個話題,，看似未來還應(yīng)該有續(xù)集，讓我們拭目以待,。好,，同學(xué)們，今天的課就到這里，再見,！
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