汪品先

科學(xué)界有一堵看不見的墻：時間的墻，古今之間的墻。人類生活里的今和地質(zhì)學(xué)里的古，時間尺度相差懸殊，難以溝通。地質(zhì)學(xué)的古記錄在石頭里，講的是移山倒海、?？菔癄€，動不動就是幾百萬年；而生活里的山和海是不變的，只有這樣的山盟海誓才會有價值。但是隨著科學(xué)的發(fā)展，這些原來的概念都出了問題。一方面運(yùn)用高科技，能夠測到今天的山和海都在變，就說2011年，福島的九級大地震使得日本向太平洋東移了2.4米，拉尼娜事件造成的南美積水使得全球海平面下降5毫米，山和海都在動。另一方面是人類活動加強(qiáng)，對于原來只有地質(zhì)學(xué)才研究的現(xiàn)象也都產(chǎn)生了影響，無論沉積過程還是生命演化都脫離了常規(guī)。這樣一來，“現(xiàn)代過程”和“地質(zhì)過程”之間原來的古今界限就變得模糊起來，于是21世紀(jì)剛一開始，就出現(xiàn)了“人類世”（Anthropocene）的新概念。

人類世概念的提出

從地球系統(tǒng)的角度看，所謂“全球變化”就是人類活動改變了地球表層系統(tǒng)自然運(yùn)行軌道；換句話說，是具有智能的人類已經(jīng)成為地球系統(tǒng)前所未有的一種營力?？茖W(xué)界其實很早就注意到人類智慧對自然過程的影響，八九十年前，蘇聯(lián)地球化學(xué)家弗拉基米爾·維爾納茨基（Vladimir I. Vernadsky）和法國古生物學(xué)家德日進(jìn)神父（Pierre Teilhard de Chardin）、法國哲學(xué)家愛德華· 勒羅伊（édouard Le Roy）三位共同提出了“智慧圈”（noosphere）的概念，用來標(biāo)志地球進(jìn)入了有人類作用介入的新時期?？上н@些先哲的預(yù)見，并沒有引起當(dāng)時社會的注意。

重要的轉(zhuǎn)折發(fā)生在世紀(jì)之交。在當(dāng)前全球變化研究的高潮中，諾貝爾獎得主、荷蘭的大氣化學(xué)家保羅·克魯岑（Paul J. Crutzen）為一份名氣不大的“通訊”刊物撰寫了一篇短文，提議將工業(yè)化以來的現(xiàn)代劃作一個新的地質(zhì)時期，叫作“人類世”，以強(qiáng)調(diào)人類在地質(zhì)學(xué)和生態(tài)學(xué)中的特殊作用，并區(qū)別于冰期后的“全新世”。

想不到一石激起千層浪，人類世的建議立即獲得熱烈響應(yīng)，我國最先響應(yīng)的是劉東生先生。此后的15年里，世界上至少發(fā)表了300 篇國際論文、創(chuàng)刊了三種新學(xué)報專門討論人類世，包括自然科學(xué)和社會科學(xué)在內(nèi)。反應(yīng)之熱烈，說明這不只是一個新名詞或者地層單元的問題，而是打開了一扇新的科學(xué)之窗：把現(xiàn)代的人類活動和社會變遷，放到地質(zhì)的時空尺度里探討；又把古老的地質(zhì)過程和演變歷史，延伸到了今天。人類世的提出，把“現(xiàn)代”和地質(zhì)歷史上“古代”的概念，在地球系統(tǒng)的背景上統(tǒng)一起來，從而推倒了古今之間在學(xué)術(shù)上的隔墻，用地質(zhì)的眼光看今天，同時也促進(jìn)了用現(xiàn)代過程的眼光去看地質(zhì)歷史。這與傳統(tǒng)的“將今論古”完全不同：19 世紀(jì)進(jìn)化論產(chǎn)生的將今論古忽略了不同時期地質(zhì)過程的差異，20 世紀(jì)科學(xué)界早就指出“第四紀(jì)的通量不是地球的標(biāo)準(zhǔn)”。而21 世紀(jì)人類世概念的提出進(jìn)一步點(diǎn)明了現(xiàn)代過程的特殊性，進(jìn)一步揭示了各種通量的變化。正因為認(rèn)識到了這種差異，才能刻畫出地球系統(tǒng)的動態(tài)性質(zhì)，才為古今一體化奠定了基礎(chǔ)。

人類世的提出，改變了科學(xué)家們的視角。她促使學(xué)術(shù)界用新的眼光去觀測森林，發(fā)現(xiàn)生態(tài)變化在加快演化的速率；去觀測海洋，發(fā)現(xiàn)海水的溫度和酸度都在上升，而貫穿其中的一根紅線就是人類因素的影響。這種影響遍及地球表面過程的各個學(xué)科，從地貌學(xué)看，人類改變了地球一半以上陸地的地形和物質(zhì)通量，世界上大河的河道基本上都因為筑壩而發(fā)生變化，森林開發(fā)和農(nóng)耕土地改變了剝蝕和沉積的速率，使得“人類活動地貌學(xué)”走紅。從沉積學(xué)看，人類活動加速水土流失在3 000年前已經(jīng)開始，到1 000年前尤為加劇。但是更大的變化發(fā)生在20世紀(jì)的50年代，不但因為筑壩降低了沉積物入海流量，而且隨著工業(yè)發(fā)展，沉積物里的塑料、工業(yè)黑炭、水泥屑等大量出現(xiàn)，成為辨識人類世地層的“技術(shù)化石”。尤其是塑料，由于其快速改進(jìn)和廣泛傳播，有希望成為人類世地層劃分的“標(biāo)準(zhǔn)化石”；至于小于5毫米的“微塑料”已經(jīng)被當(dāng)作沉積顆粒，通過粒度和成分分析，用于近海的人類世沉積學(xué)研究。

圖1 人類世年代下界的四種方案：A.人類世就是全新世，因此不必專門分出；B.按甲烷增多劃在5 000年前，劃分的必要性也不大；C.按地理大發(fā)現(xiàn)劃在公元1610年；D.按核試驗劃在公元1964年。只有按照C或D方案人類世才有必要劃出

人類世何時開始

人類世提出以來雖然為時不久，但是圍繞人類世的爭論卻從未間斷，很大程度上來自地層學(xué)。導(dǎo)火線是關(guān)于人類世開始的年代，有一部分科學(xué)家力主將其正式納入國際地層表，成為完整意義上的地層單元。然而地質(zhì)學(xué)里的地層單元，必須有明確的上下界面；作為國際地層單元，更需要有全球?qū)有推拭婧偷攸c(diǎn)（Global Stratotype Section and Point，簡稱GSSP），也就是所謂的“金釘子”。比如2.5億年前古生代和中生代分界的金釘子，就在浙江長興的煤山，一個新興的旅游點(diǎn)。

這些年來，一些科學(xué)家正在尋找人類世下界的金釘子，也就是人類世開始的時間。克魯岑在2000 年的文章里只是籠統(tǒng)講了人類世始于工業(yè)化，也就是200年前。但究竟劃在什么時候，意見發(fā)生了分歧，歸納起來無非有遠(yuǎn)、近兩大類：近的放在幾百年內(nèi)，遠(yuǎn)的放在幾千年前。主張近的意見是劃在1800年前后，也就是工業(yè)化開始、大量使用礦物燃料的時間，大氣CO2濃度從工業(yè)化前的270 ppm～275 ppm上升到1950年的310 ppm，但是CO2濃度上升是個漸變過程，沒有明確的界線。于是另一種主張是取20世紀(jì)50年代的核試驗作為人類世的下界，因為當(dāng)時大氣受到核污染，放射性碳（14C）的含量劇增，很容易通過Δ14C值加以辨識；具體說，可以劃在1945年7月16日，也就是第一顆原子彈爆炸的日子。但是有人主張不如干脆以核試驗造成14C值頂峰的1964年為界，因為那才是影響全球碳同位素記錄、到處都易于測定的界限（圖1D）。也有人認(rèn)為論影響之大，應(yīng)當(dāng)選在“地理大發(fā)現(xiàn)”之后，東西方文化開始交匯的1610年（圖1C）。

但是將人類世列為正式地層單元的觀點(diǎn)，遭到了另外一些科學(xué)家的反對，認(rèn)為是多此一舉。有兩個原因：首先，地層表里已經(jīng)有個“全新世”包括最近的一萬年（圖1A），人類活動對地球表層過程的影響，至少在全新世早中期就已經(jīng)開始；再者，除了全新世，地層表里的“世”都很長，短的百萬年、長的上億年，現(xiàn)在將百年尺度的人類世定作地層單元，只能產(chǎn)生社會效應(yīng)，缺乏科學(xué)上的可行性和必要性?？梢娙祟愂罓幷摰母€是在于人類對地球表層產(chǎn)生影響究竟從何時開始。

許多科學(xué)家拿出證據(jù)來論證：人類對地球系統(tǒng)的影響，并非從工業(yè)化開始，早期的狩獵、農(nóng)耕社會已經(jīng)產(chǎn)生了不容低估的影響，而低估的原因之一是認(rèn)為早期社會人少，影響也一定小。確實短短的一個20世紀(jì)，世界總?cè)丝趶?0億出頭飆升到60億，但是人口爆炸的同時，土地利用的人均面積也在急劇下降；因此不能用今天的人均耕地面積，去衡量幾千年前土地利用的環(huán)境效應(yīng)，認(rèn)為人少了作用一定不大。正因為這種原因使學(xué)術(shù)界長期以來低估了早期人類活動的影響，低估了幾千年前人類破壞森林、排放溫室氣體的作用。根據(jù)考古資料，亞洲地區(qū)尤其是中國的稻田早在四五千年以前就已經(jīng)開始（圖2A），而水稻田是要排放甲烷的。有趣的是極地冰芯氣泡里的古大氣，其中的甲烷含量也在四五千年前開始急劇上升；如果按照以前歷次間冰期的記錄，這段時間里CH4應(yīng)當(dāng)下降才對（圖2B）。

圖2 亞洲地區(qū)開始種植稻米的時間與大氣甲烷含量增加的時間相當(dāng)。A.稻田種植開始的時間；B.極地冰芯氣泡中甲烷濃度的變化，曲線表示萬余年來的實際記錄，黑線箭頭表示以往間冰期的變化趨勢

可見，人類幾千年前的農(nóng)耕活動已經(jīng)在改變地球表層系統(tǒng)。不僅如此，在農(nóng)耕開始之前，早期人類的狩獵就已經(jīng)產(chǎn)生過嚴(yán)重后果。我們今天才談?wù)摫Ｗo(hù)生物多樣性，其實史前人類早就造成了生物滅絕事件，最明顯的例子來自熱帶島嶼。太平洋島嶼上考古遺跡的骨骼表明，演化產(chǎn)生的許多鳥類在人類上島以后即行滅絕，尤其是熱帶樹林里不能飛的步行鳥類。澳大利亞的巨鳥——重量一二百公斤的走禽，在50 000年前滅絕，看來也是人類到達(dá)澳大利亞后帶來的惡果。距今50 000年到12 500年前之間，在澳大利亞和美洲有65% 的大型哺乳類動物滅絕，這類大滅絕事件并沒有氣候惡化的背景，最大的可能就是人類遷移到達(dá)之后，進(jìn)行狩獵和焚林的結(jié)果。等到人類社會發(fā)展到新石器時代，隨著農(nóng)作物和家畜的飼養(yǎng)，焚林和農(nóng)業(yè)釋放的CO2和CH4進(jìn)入大氣，在7 000年和5 000年前已經(jīng)開始進(jìn)入記錄（圖2B）?？傊?，回顧過去，展望將來，人類的作用在歷史尺度上在逐漸增強(qiáng)，但絕不是從工業(yè)化開始。這些科學(xué)家認(rèn)為：無視這種種長期變化的背景，單獨(dú)將最近時期劃作一個“地層”，盡管社會目標(biāo)值得贊揚(yáng)，科學(xué)根據(jù)卻明顯不足。

人類世與地層學(xué)

現(xiàn)在再回過來討論人類世進(jìn)地層表的問題。什么是地層學(xué)？地層學(xué)是為石頭定年齡，不是為人類生活使用的。地質(zhì)學(xué)家找礦需要對比地層，地層表的建立是為巖石確定地質(zhì)年齡，以便進(jìn)行地質(zhì)填圖和地質(zhì)找礦，精確度在萬年、甚至百萬年的等級。所以有人問：難道說今天世界上的紀(jì)年，也要改用地質(zhì)年表嗎？再說作為正式的國際地層單元，都要求選地質(zhì)露頭建立有“金釘子”的標(biāo)準(zhǔn)剖面。人類世總共只有百把年，地層通常只是幾厘米厚的沉積，大張旗鼓地建立專門的地層單元，到底會有什么實用價值呢？

其實，更新世兩百多萬年以來出現(xiàn)過50來次間冰期，有的長達(dá)好幾萬年，都沒有建“世”，唯獨(dú)最近一次間冰期被定為全新世，其原因就是考慮到由人類活動因素的特殊性，因此有些科學(xué)家認(rèn)為全新世就是人類世（圖1A）。如果不但有一萬年的全新世和前第四紀(jì)幾千萬年長的“世”并列，還要在上面加上個百年尺度的人類世，必然動搖整個地層表的立足之本。將人類世正式列入國際地層表，確實可以在政治上進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)全球變化的嚴(yán)重性，也能夠滿足媒體炒作的需求，但這種做法，不應(yīng)該以犧牲科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)作為代價。

如果真的把人類世列入地質(zhì)年代表，那下一個問題就是：這人類世會有多長？ 天下沒有不散的宴席，也沒有完不了的地質(zhì)時期。那么人類世何時結(jié)束？ 最簡單的答案是人類滅絕，沒了人類當(dāng)然人類世也就結(jié)束。一位95歲的澳大利亞科學(xué)家，前幾年在臨終前斷言：因為人口爆炸和氣候惡化，人類將會在100年里滅絕。雖然這樣悲觀的人并不多，人類在地球上造成的環(huán)境惡化，卻不能一笑了之。我們常說“動物是人類的朋友”，可我們是怎么對待自己朋友的？人類活動已經(jīng)改變了生物圈，豺狼虎豹已經(jīng)罕見，地球上剩下主要的大動物不是人類就是家畜，70億人和4億條狗、6億只貓，加上將要被吃掉的200億只雞和15億頭牛。如果不采取應(yīng)對措施，任憑人類活動肆意破壞生存環(huán)境，人類和人類世的前景都不容樂觀。

總之，人類世的價值在于沖破了地球科學(xué)里古和今的隔墻，而并不在于又多了根地層界線。地球系統(tǒng)科學(xué)的大發(fā)展，要求突破兩堵墻：一堵是空間的墻，主要是各大圈層之間的隔閡；另一堵是時間的墻，尤其是學(xué)術(shù)界古、今研究長期分家的墻。突破古今隔墻，這就是人類世的意義所在。至于人類世從哪年開始，實在用不著過分操心，看來學(xué)術(shù)界的意見分歧不無道理，因為時間實在太短。有道是當(dāng)代不修史，原因是當(dāng)局者迷。學(xué)術(shù)界的精力不如放到應(yīng)對全球變化的實際措施上去，而人類世進(jìn)地層表之類的問題，完全可以暫且放下，至少等幾百年以后再去處理。