第十一章1环境

第十一章地球的环境一、环境与人类二、自然灾害三、文明的代价—人类面对的环境问题四、站在十字路口的人类一、环境与人类

环境概念

“环境”一词，英国哲学家斯宾塞（HerbertSpencer,1820-1903）创建。他所定义的环境，包括了自然和社会两方面。这里的环境，专指自然环境：即围绕生物体外部的空间及所包容的一切因素的总和。人类和其他生物比较，多了一个自己的社会，而且他经常直接感受到来自社会的生存压力。环境的类型

环境包括自然环境和社会环境，则简称为社会。作为地球这个巨系统一个低层次的组成部分-人类，其发展不可避免地要受到环境的支配，即气候、水、土壤、地形及与此相关的动植物。以上这些因素，概括称为地理环境。环境对人类社会发展的影响

在人类历史上，部落、民族的迁徙，王朝的更替，城市的兴衰，环境的影响不可忽视，有时可起到决定性的作用。在中国历史的早期，中原地区的环境条件优于北方的大漠、西部的崇山和南方卑湿之地，加上东边是难以跨越的大海，于是人口向此聚集，文化在此兴盛，中华由此得名，天朝上国的思想也由此生。北京周口店猿人洞遗址环境对人类社会发展的影响

位于地中海东部的米诺斯文化，曾盛极一时。但在3000多年前突然消失，引起过许多神秘的推测。现已查知，原来这个地区曾发生火山大爆发，导致这个文化一蹶不振，而后迅速销声匿迹。从蒙古高原出发的骑兵，居高临下，横扫中原，向西直抵东欧，但东边大海，一水之隔，马蹄受阻，终未能涉足扶桑。中国先贤对“环境”的认识为什么科学发展在中国如此举步维艰，而具有巫术色彩的风水术和一些邪教却常能盛行？中国古代的“天人合一”理论，起了极大的误导作用。

“天人合一”如果解释为自然环境与人的和谐，这无疑是卓越的科学思想。

“天”为超自然，人格化的神；天和人在精神世界合而为一。科学地认识“环境”，消除迷信

“天人合一”是建立皇权专制的理论基础。几千年来，使人们不能正确认识人与自然环境的关系。如“法轮功”。同时也不乏违背客观规律去干一些“战天斗地”的蠢事，如围湖造田、乱伐森林、消灭麻雀、乱修水库等。

走进科学，重释“天人合一”。

二、自然灾害“天地为炉兮造化为功，阴阳为炭兮万物为铜”。

-我国汉代思想家贾谊

地球缓慢变化有些也是对人不利的，但要经过长期积累才能显示出它的危害，如土壤盐碱化，湖泊的淤塞，河水断流等。这些均属于自然灾害。按照其所起主导作用的环境因素，将自然灾害划分为：

地质灾害气候灾害生物灾害来自地外的灾害地质灾害

以岩石圈的变形、变位、岩浆及水在地面上下的活动、地磁场及重力场的作用等因素在地表面产生的对人不利的事件。这些灾害的产生，往往不是单一的因素，而是多种地质作用的综合反应。地质灾害—地震分布广泛：发生在岩石圈中物质和能量的转换作用最活跃并容易破碎的部位，即板块俯冲或碰撞的边缘地带以及板块内部的某些软弱区。环太平洋和地中海-喜马拉雅山-印度尼西亚是地球上两个主要的地震带，全球地震90%以上的能量在此释放。我国夹于这两大地震带之间，所以地震灾害频繁强烈。地质灾害—地震周期性：

在同一地区，破坏性大地震的发生一般都有一定的周期性（数百年至数千年），例如华北地区7级左右破坏性大地震的周期为300年（近一千年来已有四次重复的历史记录资料，最后一次为1966-1976年的地震高潮期）。地质灾害—地震灾害性地震：

7级和7级以上的灾难性大地震。20世纪以来，全球已发生1200多次。绝大多数地震所释放的能量微小，不会造成灾害。即使在地震活动性很强的地区，多数地震也是没有破坏性的。地质灾害—地震损失较大：

1950年以来，全球地震灾害造成的损失已达2000多亿美元。地震灾害后果：地震波引起的地面震动（面波），使建筑物受到破坏。中国古代及近代几次大地震中创记录的死亡人数，皆因房屋倒塌所致。地震灾害后果：现代社会，地震常引起火灾、断水、断电、煤气管道破裂爆炸、交通设施毁坏等次生灾害；大洋中地震产生可以波及很远的海啸，造成的灾害常超过地震本身。在陆地表面，强烈的地震使地面隆起或陷落，产生裂缝并错动位置。山崩、滑坡、泥石流山崩、滑坡、泥石流等自然灾害，这类岩石块体向下运动的能量主要是从地球的重力场获得，因此它们多发生在地势陡峭的山区。水在其中的润滑作用也是重要的因素。泥石流的形成更不能缺少水的参与。块体运动可以由地震诱发而引起，也可能与地震无关。山崩、滑坡、泥石流这类因重力作用发生在岩石圈表面的块体运动，一般影响的区域较小。但在其影响所及的范围内，造成的损失也可以很严重。例如，我国西南部山多地险，雨量又充沛，这类地质灾害最为显著。火山爆发

威力强大的火山爆发，破坏性可以和大地震相比。但全球数量有限。全球有400多座活火山，主要分布在太平洋四周，其次在地中海及大西洋中脊上。近年来在大洋底发现了更多的活火山，海水沉重的压力，使它们暂时无力喷发到水面之上，但可改变海水温度与成分，影响气候和海洋生物。火山爆发预测与火山景观火山爆发以前，总有迹象可寻，已能较准确地预报，应该说对人的威胁不大。一处火山喷发，还可以马上招来游客；经常喷发的火山，更多成为旅游胜地。火山灾害损失

1985年哥伦比亚的路易斯火山爆发时，仍创下了两万多人丧生的记录。这次火山喷发并不很强烈，因为来自地下的高温岩浆，使山顶上多年堆积的冰雪融化，形成巨大的泥石流。

1883年5月20日喀拉喀托火山爆发引起的海啸，造成36000人死亡的灾难。长白山脉的白头山火山，最后一次爆发在1702年，每隔两千年喷发一次。地质环境的变迁缓慢的地质作用，破坏人们所习惯的环境，带来的损失可以比这些突发事件严重得多，如在干旱地区地下水位过高，地面水份大量蒸发，使盐分残留在地面附近的土壤中，从而造成盐碱地。曾哺育过古老的巴比伦文明的沃野，就是这样变成荒芜的盐碱地。地质环境的变迁

如地磁场的变化，其中磁暴作用明显而且快速。

1989年加拿大魁北克的电力传输系统因一次磁暴而破坏；

1994年、1997年磁暴又先后破坏了加拿大和美国的两颗通讯卫星，这三项损失总计约9亿美元，已是不小的灾害了。气候灾害暴雨、暴风雪、冰雹、闪电雷击、狂风（包括龙卷风）以及由此而产生的洪水、雪崩、沙暴、尘暴、风暴潮等以及与此相关的其它灾害。水灾、旱灾和风灾是最常见、影响最大的自然灾害。

“厄尔尼诺”和“拉妮娜”现象是多种气候（与海洋）灾害的综合表现。气候灾害-旱灾我国北方和西北地区一直为干旱气候。青藏高原的隆升，阻隔了印度洋向北的暖湿气流，使中国大陆大部分地区仅能依靠夏季的东南季风将太平洋的水份带来，而华北、西北的降雨少。世界上，非洲是干旱最为严重的地区。干燥是土地盐碱化、荒漠化的根源，森林火灾也容易发生。降水量在地区和时间上的分配不均，使旱灾、水灾常交替发生。气候灾害-水灾我国南方多水灾是不言而喻的，北方也时有发生,常常此处水灾、彼处旱灾。水灾面积：从1990年到1998年，我国平均每年洪涝面积为2.5亿亩，干旱面积达3.4亿亩。气候灾害-水灾水灾损失：

1998年我国的大洪水使2229万公顷农田受灾，直接经济损失2551亿元（约合300亿美元），据水利部《中国’98大洪水》），1998年阿根廷、巴拉圭、孟加拉等国也发大水，经济损失近300亿美元。气候灾害-风灾风灾也是对人类的一大威胁：沙漠中的风暴和寒流带来的暴风雪。台风、飓风和热带风暴这些在热带海域中形成的气旋，登陆时横扫大地，狂风暴雨交加，水灾常伴随而生，以致造成重大损失。美洲中部、东南亚和我国南部沿海地区，每到夏季，经常受到它们的袭击。

1998年“米奇”飓风袭击中美洲，造成11，000人死亡，经济损失达9亿美元。气候灾害损失

1998年，全球水、旱、风灾和森林火灾接踵而至，这些与气候相关的灾害，造成的经济损失，约有900亿美元之多，是1980年的60倍。这一年也是拉尼娜现象非常严重的一年。生物灾害虫灾的发生，经常与异常气候相关：蝗灾及其他昆虫对农作物的破坏。在一个生态系统中，生物过量繁殖，也能成为一种灾难。1903年曾有人在太平洋的雷山珊瑚岛上放养了几对兔子，兔子繁殖极快，造成了荒岛。海水、湖水中某些藻类迅速繁殖生长，如形成赤潮。生物灾害生物传播致人于死地的疾病：如老鼠、苍蝇、蚊子。生物中如蛇蝎狼虎，能直接致人于死命。但是，对人类威胁最大的，是生物圈中生态平衡的破坏，而不是某一种直接对人造成伤害的生物。来自天外的灾害磁暴：是因太阳耀斑爆发的结果。太阳黑子活动每隔11年进入一次高峰期，2000年将是高峰期。陨石撞击地球。小结所有的自然灾害，都是环境的突变或长期变化的积累。这些变化受自然界本身的法则（自组织性）所控制，而不以人的意志为转移。“天行有常，不为尧存，不为桀亡”（《荀子‐天论》），先秦思想家荀况三、文明的代价

—人类面对的环境问题从人类的历史来看，文明愈是发展，人类的能力愈强，对环境起到的正面或负面作用就愈大。原始人类以采集和捕猎为生，与其他生物无异，人口的增长受到有限食料和疾病等因素的天然控制，对环境的影响极微。人类建立农耕社会后，开始了第一轮对环境的大破坏，首当其冲的是森林。三、文明的代价

—人类面对的环境问题

18世纪工业革命兴起，进入对环境的第二轮大破坏。工业生产的一大特点是人类直接向岩石圈、水圈、生物圈和大气圈大规模地取用物质和能量.

进入20世纪，工业生产又一次飞跃，每年从地下取出的矿石可以超过以往几千年的总和。三、文明的代价

—人类面对的环境问题“这是一个没有声息的春天。…。只有一片寂静覆盖着田野、树林和沼地。”

-《寂静的春天》，1962年美国作家卡逊（RachelCarson，1907-1964）三、文明的代价

—人类面对的环境问题恶化中的大气、污染严重的水圈、面积锐减的森林和迅速减少的土地资源、过度膨胀的人口和加速绝灭的生物物种。1、大气环境正在恶化气候灾害增多、加剧，全球气候变暖，冰川消融，海平面相应升高，沿海低地受到海水淹没的威胁；大气成分发生不利于人的变化：二氧化碳、甲烷、氮氧化物增加；缓解紫外线辐射的臭氧层浓度降低；还有100多种有害于人类的成分也在增加：主要有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、硫化氢、氟化物、光化学氧化剂和微粒物质等。大气环境污染的实例“杀人的烟雾”于1930年首次出现在比利时，1948年至1962年，又四度笼罩伦敦，烟雾中二氧化硫和粉尘的浓度大大超过人所能接受的程度，导致6000余人死亡。

1939年第一次作为酸雨记录下来的pH值是5.9（纯水的pH值是7）。到50年代，酸雨的pH值已降到3-5，最低还有2.1的记录，其酸性和醋酸差不多。大气圈的臭氧层在1985年首次发现臭氧“空洞”：

1984年9、10月间，南极上空的臭氧层中，臭氧的浓度较20世纪70年代中期降低40%。

1994年发现北极地区上的臭氧，在某些月份比20世纪60年代减少了25-30%。南极上空臭氧层的空洞在1998年还创下了扩大15%的记录。它的面积已超过南极大陆（已超过一千多万km2）。为什么会出现臭氧层“空洞”？许多科学家认为，是使用氟利昂作制冷剂、喷雾剂及在其他方面使用的结果。氟氯烃中氯离子释放出来进入大气后，能破坏臭氧分子，使臭氧分子减少而出现“空洞”。太阳风射来的粒子流在地磁场的作用下，向地磁两极集中，破坏了那里的臭氧分子，这可能也是主要原因。大气环境恶化的原因除了自然本身的原因：火山喷发，森林大火都能把污染物送入大气。人类使用煤和石油等化石燃料，释放出二氧化碳、甲烷、氮氧化物，二氧化硫及其他有害气体和粉尘，对大气的污染更为严重。燃煤产生的污染物最多。可形成的毒雾和酸雨，成为大气污染的突出表现。全球每年人为排入大气的主要污染物总量污染物污染物来源排放量（亿吨）粉尘（煤、铅等）燃油、燃煤、汽车2.00二氧化硫燃油、燃煤2.94一氧化碳汽车、工厂设备3.30二氧化碳汽车、工厂设备、家庭63甲烷燃油、燃煤、固体废物2.70氟氯烃民用、灭火、工业0.006氮氧化物燃油、燃煤、工业1.70(引自《世界资源报告》，1992-1997)2、水圈严重污染水圈中最大的问题是淡水资源不足，时空分布又不均匀，成为一些国家和地区持续发展的障碍。

污染的水圈已威胁着人类的生存：

1999年举办“世界水日”之际，联合国的专家发布，在当今的世界上，还有14亿人在饮用不安全的水，每年因此致病死亡的,超过500万人。水圈严重污染的原因工业的发展，化肥、农药以及生活中大量化学制品的使用，才使水圈中的污染发展到现今的危害程度。工业生产排出的废水，生活污水和农业退水，常成为今天的主要污染源。水中污染物包含金属、非金属物质和有机物，种类繁多，其中许多对人体有毒的。水体中各污染源的主要污染物污染源主要污染物工业废水汞、镉、铅、砷、氰化物、碱、酸、苯、甲醇、丙酮、酚类、油脂、农药生活污水细菌、病毒、碳水化合物、磷、脂肪、淀粉、蛋白质、木质素农业退水化肥、农药水污染的实例

50-60年代，流行于日本的水俣市和新泻县的“水俣病”。由于工厂废水中排放的汞，经过生物的食物链（硅藻-飞蛄-石斑鱼-鳝鱼）而逐渐富集，鳝鱼体内汞含量达10-20mg/L（最高达50-60mg/L），比原污水中汞浓度高出1万-10万倍。当地居民捕食鳝鱼等之后，汞在人体内积聚，以致造成人们中枢神经的严重损伤。保护海洋绝大数河流最终都是流入海洋的，不管是有害的，还是无害的物质都随河流向海洋集中。油轮破裂或沉没，更在把能严重污染海洋的石油带进海里。人们还向海里倾倒垃圾。海洋本是自然界的聚宝盆，有些人却在把它当成污水池和垃圾桶。3、森林锐减，耕地减少人类文明的建立，是从砍伐原始森林开始的。随着工业革命的兴起，森林的破坏愈演愈烈。最初的冶铁炼钢用的是木炭。例如，英国人几乎砍光了他们的树。整个欧洲也追随其后。不过，这些工业先进的国家在富裕以后，不再砍树转而种树，森林面积基本稳定未再缩小。森林的环境意义全球森林每年吸收的太阳能约占生物圈总量的一半，消耗550亿吨二氧化碳，放出400多亿吨氧气，使250亿吨的水固定到植物体和土壤中。“林丰-水足-土肥，水足-土肥-林丰”，森林是维系整个生态系统良性循环的枢纽。森林的效能最大。失去森林，整个生态系统都被破坏。aaa生态系统的基本概念生物种群与群落

所谓种群是指有一定的空间和时间的同一物种个体的总和。构成种群的同一物种必须具有潜在互配能力的个体（雄性和雌性），否则种群就会消失，所以说种群是物种具体的存在单位、繁殖单位和进化单位。

生物种群与群落

群落是指在一定的空间范围内所有生物种群的集合体。这个集合体包括了植物、动物和微生物等各分类单元的种群。群落具有一定的结构、一定的种类组合和一定的种间相互关系，并在环境条件相似的不同地段可以重复出现。但是群落并不是任意物种的随意组合，生活在同一群落中的各个物种是通过长期历史发展和自然选择而保存下来的。食物链与营养级

食物链就是一种生物以另一种生物为食，而另一种生物又以第三种生物为食……彼此就形成一个以食物为钮带的链锁关系。比如在草原中，兔子以草为食，而狐以兔子为食，狼又捕食狐，狼又被更凶猛的虎或狮子捕食，这就是一个食物链。食物链与营养级

营养级是指食物链中的每一个环节。如绿色植物是一个营养级，兔子或食草动物是一个营养级，狼或食肉动物又是一个营养级。营养级实际上就是一个储存能量的一些生物组合，可划分为第一个营养级(位于最低层，如绿色植物)、第二个营养级(如食草动物)、第三个营养级(食肉动物)……以此类推。生态系统及其组成

生态系统是指在一定时间和空间范围内，所有生物和非生物的总和。生态系统是一个复杂的综合体，生物与生物或与非生物之间借助于能量流动、物质循环和信息传递而相互联系、相互影响、相互依存，并形成具有自组织和自调节功能的复合体。生态系统及其组成

生态系统的范围可大可小，大到全球的生物圈，小到一个池溏等。无论大小如何，生态系统都应包括生产者、消费者、分解者和无机环境4个组成部分。图11－7一个简化了的陆地生态系统及食物链生态系统中的能量流动和物质循环

生态系统中的能量流动是通过食物链来完成的。如绿色植物把太阳能转化成生态系统内部的能量，而食草动物把绿色植物的能量转移到第二营养级上，食肉动物又把能量转移到第三营养级。这样，生态系统中的能量就一级一级地流动下去。生态系统中的能量流动遵循能量守恒定律。生态系统是一个开放系统，能量流动是单向的不可逆过程，始终是从能量较丰富的低营养级流向高营养级。能量流动另一个原则是“十分之一”法则，就是在能量流动过程中，前一个营养级的能量转移给后一个营养级的能量效率一般为10％左右，其它的能量通过散热或呼吸、排泄等形式输出生态系统。生态系统中的物质循环是指各种物质和元素从环境到生物，又从生物到环境的这种往返不停的运动。图11－8生态系统能量传递的十分之一法则热带雨林的破坏

1995年热带地区的森林面积，较1980年时就减少了10%。近年来气候灾害增多与热带雨林大规模被破坏有关。森林在人类出现后已减少了一半以上，近几十年来消失速度尤其大，20世纪30年代，以非洲热带雨林为外景拍出的电影《人猿泰山》，而今再拍却要转移到泰国，而泰国的森林在1960-1985年间也已减少了45%。森林破坏的原因森林的减少，不全是人类的砍伐，酸雨和火灾也在大规模毁坏森林。

但人在里面起重要的作用：酸雨、森林火灾大多是人为的，例如1997-1998年印度尼西亚发生多起森林大火，毁林数十万公顷，据透露，在东加里曼丹，65%的森林火灾是由经营林木和种植园的公司引发的。水土流失和荒漠化全球每年有数以百亿吨计的表土流失，致使1/3以上的耕地肥力降低，超过40%的陆地处于干旱、半干旱状态。荒漠的规模已和森林不相上下。然而，森林还在缩减，荒漠却在扩展。以非洲最为严重，在过去的几十年中，撒哈拉沙漠的流沙一年要侵蚀周边的农田160万公顷以上。水土流失的实例-中国我国地势高低相差很大，水对地面的冲刷就很强烈，水土流失严重。水土流失的面积已达367万km2，约占国土面积的38%，并以每年数万km2的速度在增加着。土地荒漠化的面积达262万km2，也在以每年6,700km2的速度扩展，其中沙漠化土地每年净增2,460km2。水土流失的实例-美国美国曾出现严重的水土流失灾害：

1934年发生的尘暴吹走3亿多吨沃土，曾震惊世界，到1987年，一年流失的表土仍有39亿吨之多。沙漠化土地面积已达278万km2，占美国国土面积的30%左右。土地的不合理使用对地面水不合理的处置、对地下水的过量取用、滥开矿藏、放置未经处理的废弃物，进行城市和交通建设时对土地不合理的占用等人类行为，都在使土地资源受到破坏，弥补耕地的不足，毁林开荒，侵占草原湿地，破坏了生态环境，以致损失惨重，得不偿失。中国耕地的保护我国山多地少，人均耕地面积不及世界人均数的三分之一，因此保护土地，特别是耕地，尤为重要。

1982年1月3日人民日报社论指出：“1957年到1977年间，全国耕地减少4亿多亩”，1997、1998年又连续净减203万亩和392万亩。只有坚持植树造林。《中华人民共和国土地管理法》出台。4、物种绝灭速度加快

人类群体（60亿）急剧增加，生物物种绝灭趋势在加速。一个生态系统中的物质和能量有限，只能容纳一定数量的食客。在森林这个生态系统中，包容了地球上动植物近一半的物种在海洋中，以珊瑚礁为基础的生态系统容纳的物种最多。物种自然绝灭，人为加速地史上的物种，90%以上现在已绝灭。一种鸟类的自然绝灭至少需200万年，一种兽类绝灭需60万年，在地球上生活了近两亿年的恐龙，其最后的绝灭速度算快的，延续的时间也以万年计。但人类进入工业化时代以后，自然界生灵的绝灭速度加快了一千倍乃至上万倍。物种人为绝灭的速度据1979年不完全统计，近两千年来，约有110多种兽类和130多种鸟类绝灭了。其中1/3消失于十九世纪以前，1/3是十九世纪绝种的，而1/3是近五十年以来消失的。全球现有的130多万种动物中，10年前平均每4天就有一种动物绝灭（即每年绝灭91种）；而现在，每4小时就有一种动物消失（即每年绝灭2190种）。物种绝灭加速的原因人的捕杀是造成野生动物绝灭的一个重要原因：近300年来绝灭的动植物中，有大约3/4绝灭是由人为因素直接或间接造成的。目前仍有数千种动植物面临着生存危机：我国的滇金丝猴、热带雨林中的大猩猩、非洲的大象遭到大量捕杀。四、站在十字路口的人类

1972年6月，联合国首次在瑞典斯德哥尔摩召开人类环境会议。会议宣言指出，现已达到历史上这样一个时刻：为这一代和将来的世世代代保护和改善人类环境，已成为人类一个紧迫的目标。

20年后的1992年，各国首脑又在巴西的里