环境对健康的影响是复杂的,从环境对人类健康的作用大小看,有直接影响和间接影响。如地震、洪水、海啸、泥石流、火山爆发、高温、低温等可直接导致人的死亡;而生态破坏、环境污染等则导致人的生存环境恶化,或使致病因素增加,或使人体抵抗力下降,从而直接或间接影响人类健康。
从人对环境影响的大小看,有自然本身的因素和人为的因素,或人与自然共同作用。自然本身的因素,包括地质、地理环境条件恶劣,不适宜人类居住的地方。如果人类居住在这些地方,则对生命安全和健康构成威胁,或出现某些与地质地理有关的地方性疾病;人为因素包括生态破坏和环境污染,它们既可直接损害人的生命,也可间接破坏人体的健康,它们是当今环境对人类健康的主要威胁。
生态破坏是指人类不合理地开发、利用自然资源和兴建工程项目而引起的生态环境的退化、原有的生态平衡遭到破坏及由此而衍生的有关环境效应,从而对人类的生存环境产生不利影响的现象。如温室效应带来的全球变暖、水土流失、土地荒漠化、土壤盐碱化、生物多样性减少等等。
由于人类大量砍伐森林,过多燃烧煤炭、石油和天然气,以及汽车大量排放尾气等使温室气体排放增加而产生温室效应。温室效应使全球气温升高,出现气象异常,某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率提高,自然灾害加剧。更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没除这些灾害事件直接损害人的生命、增加伤亡外,也可间接使某些疾病的发病增加。如气象异常的高温导致“中暑”病人增加,而低温则使“冻伤”病人增加。据有关报道,2007年7月席卷欧洲中部和南部的热浪在匈牙利造成将近500人死亡,仅在中部就有230人丧生。持续高温还造成罗马尼亚30人死亡,另有860人在街上昏厥。另据中新网2009年1月8日报道,受到来自西伯利亚和北欧的冷空气影响,欧洲主要地区连日来受到一股寒流侵袭,东部和中部主要地区录得零下31℃至零下10℃度低温,连日来有十多人冻死。
全球变暖使万亿年的冰川融化,可能使冷冻在冰川中的不知名病毒复活,从而爆发难以控制的不知名的疾病,犹如2003年爆发流行的“SARS”一样。SARS是英文Severe Acute Respiratory Syndrome的缩写,中文名“严重急性呼吸道综合征”,是非典型肺炎的一种,在中国俗称为“非典”,2003年2月首次发现于中国广东、香港以及越南的河内等地,并迅速蔓延到世界27个国家和地区。开初由于不知道疾病原因,故名“SARS”。后来发现,SARS是一种由变异的冠状病毒引起的高传染性呼吸综合征,大部分感染者表现出急性呼吸困难综合征和急性肺损伤。根据世界卫生组织的统计,截至2003年4月23日,在短短的2个多月时间内,全球已有4288人遭到感染,其中251人死亡。由于最初不知道疾病的原因,曾一度引起全球的恐慌。
2009年3月起,由墨西哥发端的甲型HIN1流感,在世界范围内迅速传播,成千上万人受到感染。
此外,气候反常还会造成人体抵抗力下降、诱发或加重原有疾病。
臭氧层是高空大气中臭氧浓度较高的气层,它能阻碍过多的太阳紫外线照射到地球表面,有效地保护地面一切生物的正常生长。臭氧层的破坏主要是现代生活大量使用的化学物质氟利昂进入平流层,在紫外线作用下分解产生的原子氯通过连锁反应而实现的。
最近研究表明,南极上空15-20千米间的低平流层中臭氧含量已减少了40%-50%,在某些高度,臭氧的损失可能高达95%;北极的平流层中也发生了臭氧损耗。臭氧层的破坏将会增加紫外线β波的辐射强度,而β紫外线则可导致皮肤癌。据资料统计分析,臭氧浓度每降低1%,皮肤癌就增加4%,白内障发生则增加0.6%。到21世纪初,地球中部上空的臭氧层已减少了5%-10%,使皮肤癌患者人数增加了26%。
森林植被的破坏,对人类健康的影响巨大。由于过度的放牧、耕作、滥垦滥伐等人为因素和一系列自然因素的共同作用,致使土地森林面积和植被面积减少,土地质量退化,并逐步沙漠化,加之全球暖化,气象反常,使沙尘暴天气频繁发生。除前面已经谈到的沙尘暴可以直接导致人的伤亡外,还会对人体的健康带来严重的损害。
在沙尘暴天气时,大量的尘土被吸入气管和肺,不仅会损害气管和肺组织,破坏呼吸功能,而且还由于尘土中常常含有大量的有害微生物,如果被吸入呼吸道和肺中,则可导致呼吸道和肺部的感染,使呼吸道疾病增加。在医院中可发现,每一次沙尘暴天气过后,患呼吸道疾病的病人都会大量增加。
由于滥砍滥伐、过度开垦使森林植被大量减少,特别是热带雨林的减少,使其吸收二氧化碳、吐出氧气的功能削弱,导致大气中二氧化碳含量增加,这不仅导致温室效应,也导致空气质量下降。另外森林中含有对人体健康很有好处的负氧离子,森林韵减少,导致环境空气中负氧离子下降,使人们感到清新的空气越来越少。空气质量的下降,使呼吸系统疾病发病增加。
森林植被的减少不仅使某些植物物种减少,也导致某些依赖森林的动物物种减少。加上人们的滥捕滥杀、环境污染和引进外来物种等原因,使包括动物、植物和微生物等在内的所有生物物种不断减少,这种生物物种不断减少的现象即为生物多样性减少。
据估计,地球上的物种约有3000万种。自1600年以来,已有724个物种灭绝,目前已有3956个物种濒临灭绝,3647个物种为濒危物种,7240个物种为稀有物种。多数专家认为,地球上生物的1/4可能在未来20-30年内处于灭绝的危险,1990-2020年内,全世界有5%-15%的物种可能灭绝,也就是每天消失40-140个物种。生物多样性的存在对进化和保护生物圈的生命维持系统具有不可替代的作用。生物多样性的减少,不仅可能使具有某种潜在药物作用的植物减少,同时也可能破坏动物原来已经平衡的食物链关系。
俗话说:“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾虾,虾虾吃泥巴。”这就是一种食物链关系。对于食物链上任何一种生物来说,上链生物就是下链生物的天敌,下链生物就是上链生物的食物。天敌的减少或灭绝,必然导致其下链生物的大量繁殖。比如由于人们对老鼠的天敌之一--蛇的大量捕杀,使老鼠现在越来越猖獗。
生物多样性的减少,还使原本五彩缤纷的世界变得单调、灰暗;动物物种的减少,使人类的朋友越来越少,人类变得越来越孤独。这也许是现在越来越多的人患上“孤独症”和抑郁症的一个可能的原因吧。
二、人类健康离不开动物
保持身体健康、防病治病、延缓衰老是人们的愿望。在长期的实践中,人们发现很多疾病可用各种各样的动物来治疗,例如古人早就知道用医蛭吸淤血,治疗肿毒疖疮等顽症。明代李时珍的《本草纲目》中记载的动物药材有461种。
我国的中医药历史源远流长,广泛使用的动物药材很多,例如牛黄、鹿茸、麝香、龟板等等。外形丑陋的蟾蜍的耳后腺可制成蟾酥,哈士蟆、海马、水蛭、蜈蚣、土鳖虫等,也都是有药用价值的宝贵资源。
在动物园中,我们见过梅花鹿或马鹿等动物,它们的头上常常长着形状各异的角。它们每年都换新角,生长中的鹿角在骨心外包有带茸毛的皮肤。我们称它为鹿茸。鹿茸可提高人体的活力,促进新陈代谢,特别是能增强大脑的机能,历代医书都把鹿茸称为“药中之上品”。此外,鹿肾、鹿血、鹿骨、鹿尾和鹿鞭等都可入药,真是“鹿身百宝”。但是,野生的梅花鹿已不足1000头,已成为国家一级保护动物。因此,要多产鹿茸和鹿肉,唯有发展人工养鹿。
麝是一种小型鹿类。麝香是雄麝的麝香腺分泌的一种物质,在中药中应用非常广泛,如“六神丸”、“麝香蟾酥丸”、“麝香膏”等均用它做原料。麝香有浓厚的香味,所以,它又是高级香水和香料的原料。
海马是一种鱼类,因为它的头形像马,所以称为海马。它的繁殖方式很奇特,每当生殖期到来时,雄海马的腹部充血,皮褶愈合形成一个育儿袋,雌海马将成熟的卵产在雄海马的育儿袋中,卵就在里边孵化成小海马。小海马发育成熟后,雄海马就像不倒翁似的前俯后仰,一条条小海马就从育儿袋中被逐渐喷了出来。海马可供药用,素有“南马北参”之称,意思是海马与吉林人参齐名,有健身、强心、止痛和催产等功效。
哈士蟆是东北地区产的中国林蛙。干制的雌性林蛙整体称为哈士蟆,晒干的输卵管称为哈士蟆油,是中药里名贵的补品,用于补虚、退热。因为中药对它的需要量很大,近来已有不少地方进行人工养殖。
蝎子是蜘蛛的近亲。因为它会螫刺人,所以常遭人们的憎恶和厌弃。其实蝎子以小虫为食,它直接或间接地消灭了许多危害人类的小虫,它的功大于过。而且,蝎子可做中药,称为全蝎,去毒的尾部称为蝎梢。它们可治疗小儿惊风抽搐、大人半身不遂等10多种疾病。蝎毒还能治疗流行性乙型脑炎。
蜈蚣既是毒物又是宝物。它有毒螯和毒腺,会伤人,但它又是宝贵的动物药材之一,有抗肿瘤、止痉和抗惊厥等功效。
癌症是使人不寒而栗的恶疾,人们谈癌色变。为了减弱和终止癌症对人类的威胁,成千上万的科学家在各个领域中夜以继日地探索着,海洋药物资源是他们研究的热点。科学家们已用海洋生物制取了很多药物。杂色蛤的提取物对肺癌细胞的生长有抑制作用;从海绵动物体内提取的一种物质可治疗口腔癌和宫颈癌,对白血病也有疗效;从加勒比海的柳珊瑚和软珊瑚中也提取到了抗癌物质。科学家发现鲨鱼很少得癌症,似乎对癌有天然的免疫力,将一些病菌和癌细胞接种于鲨鱼体内,也不能使其患病和致癌。这些发现,导致了人们对鲨鱼研究的兴趣。近年来,已从双髻鲨体表分泌物中分离出一种超强抗癌药物,从深海鲨鱼的肝脏中得到有抗癌作用的角鲨烯,还发现鲨鱼的软骨中有抗肿瘤的活性成分。科学家还从牡蛎、蛤、鲍鱼、海蜗牛、乌贼等动物体中找到了许多抗病毒的物质,可以治疗多种疾病。
可以看出,长期以来,许多动物为人类的健康做出了无私的奉献,成了人类健康的忠诚卫士。
进入新世纪以来,人类对健康又有了崭新的认识。其基本的认知是,人类自身的健康离不开自然生态乃至动植物的健康。在人类生存的这个地球生物圈内,健康乃是一个交叉循环的概念。人与日月光华共出没,与动物植物齐呼吸,生命物质信息的交流与交换肯定是不可或缺的。大自然不健康,野生动物不健康,人类休想健康。
近年来,一个新兴的交叉学科--保护医学诞生,其核心理念是:健康涉及整个生命网;健康体系包含了包括人类在内的所有物种;生态过程联结物种之间的相互关系,约束所有的生命体系。人类活动导致的物种灭绝的速度提高到了人类出现前的100~1000倍。我们在失去大量动植物物种的时候,很可能有许多物种还没有被人类发现,而它们可能是有价值的新药物的来源。而且,所有的物种和自然环境构成了生态系统,其特点是具有服务功能,包括调节氧气和二氧化碳浓度、大气水分循环、净化饮用水、调节全球温度和降水量、形成土壤和保肥、植物授粉,以及提供食物和燃料等,因此人类的生存和发展离不开所有生命支撑的服务功能,而这种功能的丧失正是由于生物多样性的丧失引起的。
三、人类生存的环境保障--植被
植被,尤其是森林植被具有较强的调节气候的功能,它们对环境中的光照、温度、水分等因子都有较大的影响,并可使其发生较大的变化。
首先是森林对光照的影响,由于树冠中生长着大量的叶片当树冠充满叶片时就会使树下或林下的光照条件发生较大的化。据测算,太阳光线照到森林表面时,有10%左右的直射光被林冠反射了,有60%~80%的光被林冠中叶片吸收了,只有10%~30%的光才能直射到林下。因此,一般在炎热的夏天,在大树下面或森林里就会感觉到比外面凉爽些,也就是俗话所说的“大树底下好乘凉”。这是由于树冠或林冠阻挡了阳光向下的直射,加上树冠层不断地吸热蒸腾,消耗了许多热量,使得夏季和白天树下或林下的空气温度较外面低。
植被对大气中的水分含量也具有较大的影响,这主要是由于植物的蒸腾作用造成的。植物的蒸腾作用是由于在强光照射条件下,叶片表面温度的增加,使大量叶内水分通过叶表面的气孔散发到叶片周围的空气中,达到吸收热量降低温度的作用。有关的研究结果表明,在植物生活中有99%的水分需要用于蒸腾作用。因此,要保证植物的正常生长,就必须有足够的水分供应。
一般情况下,一株玉米每天需要消耗2千克水,一生需要消耗200千克水。小麦等谷类作物,每生产1千克干物质需要消耗300~400千克水,即亩产1000千克干物质就需要消耗30万~40万千克水。而森林的蒸腾作用还要比一般的农田高出许多,一般温带森林生长期内平均日蒸腾量为每公顷4万千克,热带森林的蒸腾量比温带森林还要高2~3倍。
植物或植被将如此之多的水分带入大气中,对加强水分循环、改善气侯条件等均有极重要的价值。一般来讲,具有大面积茂盛森林的区域,其水分循环情况都较好,地下水通过植物根系的吸收,经过蒸腾散发到空气中,增加了大气中的水分含量,不仅提高了空气湿度,而且也促进了降水的形成,构成了良性的循环。
植被还能减弱风力、降低风速,特别是森林植被对风的影响更为明显。风是由空气的流动形成的,当气流遇到森林的阻挡时,在森林迎风面就会有空气积聚,形成一个高气压区域,在森林前面很广的范围内阻滞了气流的强度和速度,使该区域成为弱风区。同时,在森林的背风面,由于森林阻挡减小了风速,形成,了一个低气压区,不仅在林缘局部区域改变了风向,而且还在更大的范围内形成弱风区,从而起到减弱风力、降低风速的作用。因此,人工防护林的营造工作,已成为干旱和半干旱地区防风固沙的主要措施。
由此可见,植被特别是森林植被对局部地区气候条件的改善具有十分重要的意义,大力开展植树造林工作,是一件利国利民的大事。森林除了可改善人类生存环境的气候条件外,还可对人类造成的大气污染起到净化的作用。
森林中的植物在光合作用过程中吸收二氧化碳,释放出大量氧气,这本身就是对大气的净化。此外,森林还具有吸收粉尘和有毒气体,杀菌和减少噪声等作用。据统计,地球上每年的降尘量高达几百万吨,有的工业城市每平方公里降尘量就是500~1000吨。树木在降低灰尘上的作用表现在两个方面,一方面是降低风速,促使大颗粒灰尘的沉降;另一方面是树叶表面的凸凹构造及其毛绒、腊质等附属物,对飘浮粉尘有吸咐作用。据测定,绿地的减尘率可达30%~60%。
许多树木还具有吸收有毒气体的能力,可把浓度不大的有毒气体吸收掉,从而避免大气中有毒气体积累达到有害的程度。另外,树木也具有一定的灭菌作用,它一方面通过降低大气中的粉尘数量,减少有害菌的载体;另一方面也可分泌出一些杀菌素,消灭空气中的一些细菌、真菌及其他病原微生物。
现代的大城市除了大气污染外,噪声也是影响人们生活和工作、并对人体健康具有危害的一个因素。树木林带对噪声具有良好的消减作用,在街道两旁、广场、公共娱乐场所和工厂周围,营造不同结构的林带,是防止噪声的有效措施之一。
由此可见,植被不仅对人类环境的气候条件具有较强的调节功能,而且对人类的环境污染也有较大的净化能力;特别是对气候条件较差的地区和环境污染严重的城市,开展绿化造林,扩展绿地面积,将是改善人类生存环境,提高人类生活质量不可缺少的一项重要工程。
四、养育我们的土地
如果我们以“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰尽泪始干”来形容这件衣裳,绝对不会有丝毫过分的地方。人类自诞生以来,世世代代的生存和繁衍依赖于土地,而土地一直慷慨地奉献着自己的一切。即使在横遭破坏的情况下,只要光热水条件允许,所剩余的土地仍能长出一些植物。
人类利用土地的过程,就是向土地不断索取的过程。土地母亲以“鞠躬尽瘁,死而后已”的精神,根据人们的一定投入,满足了人们不同的需求。比如,人们播下了种子,施加了水分和养分,土地就可以长出粮食,为人类提供食物;人们平整了土地,用砖瓦搭起房屋,土地就可以满足人类的居住需要。
我们的吃、穿、住、用、行等各种需要,都是由土地母亲默默无私地提供的:
(1)粮食与蔬菜
在我们的餐桌上,不但要准备足够的米饭、馒头等主食,而且常常离不开花样繁多的蔬菜,我们生存所需要的这些粮食、蔬菜都是从耕地上获取的。“锄禾日当午,汗滴禾下土”是对我国劳动人民辛勤耕耘的真实写照。正因为粮食对人类的生存是如此的重要,在漫长的土地利用历史中,人们把土地放在无比神圣的地位,并定期祭祀地神,在北京安定门外的地坛,明清历代皇帝每年都要在这里举行规模盛大的祭祀活动。不仅如此,当年清朝皇帝每逢春天,都要到北京先农坛亲自演示耕作。演示耕作的土地面积是一亩三分地,这就是后来人们把自己的属地称为“一亩三分地”的由来。
耕地包括的种类很多,有水周、水浇地、旱地和菜地等。水田大多分布在降水丰富或水源充足的南方地区,我国是世界上种植水稻悠久、面积广大的国家之一,积累了丰富的种植经验和技术;水浇地分布在灌溉条件优越的地区,肥沃的土地,拥有充足的水源,可以源源不断地为人类提供粮食,我国许多重要的商品粮基地大多是灌溉条件较好的地区;人们生活所必须的各种蔬菜,也是生长在水浇地上,这些土地逐渐以生产蔬菜为主,又叫作菜地;旱地的灌溉条件较差,蔬菜的生产比较困难,只能种植一些抗旱的粮食作物,大多靠雨水进行农业生产。
(2)果品
人们的生活水平提高后,不但城市居民对果品的需求增加,农村居民也是如此。节假日里,我们经常要串亲访友。在华北地区的农村,过去走亲戚,按照风俗必须带上一些馒头,而现在富裕了,人们不再拎着沉甸甸的馒头了,越来越多的是带一些瓜果等。此外,人们的生活富足后,也不再仅仅吃一些水果,目前各种果汁、饮料的发展方兴未艾,越来越广泛地受到人们的欢迎。
土地奉献给我们的不仅仅是苹果、梨、桃、杏、板栗、葡萄、花椒、桑、蕉等这些果实,而且还能够提供叶子、根、茎等,如茶叶、甘蔗等;她不但供我们食用,而且有些产品是重要的工业原料,比如橡胶就是其中之一,如果没有橡胶的存在,就不可能有汽车的轮胎、机器的皮带等等。为我们提供这些产品的土地就叫做园地,园地的种类丰富多彩,但是利用开发园地需要较多的人力和物力。
(3)木材
人类的需求是多方面的,除了吃饭、饮水等需要外,还要穿衣、居住,这些需求在很大程度上依赖森林资源,依赖各种木材。在人类产生和发展的初期,最早的衣服就是把树叶穿在一起,遮在身上,即使发展到今天,人们的服装装饰依然保留了许多植物茎叶的图案;在早期人类建造的房屋中,屋顶、支柱都离不开树木。此外,人们用木材制造劳动工具和生活用具,从鲁班开始,出现了以木材加工为职业的木工,人们应用木材的范围越来越广泛,即使在去世后,也要用木材做棺材。
由于人类消耗木材的数量越来越大,对树木的砍伐日趋加剧,在不少地方,把覆盖在地表的森林砍得净光,将光秃秃的土地暴露在风吹日晒的条件之下,自然环境必然日趋恶化。
生长各种林木的土地就是林地,这些林地包括各类乔木、竹林、灌木和东南沿海的红树林之下的土地,但居民住宅周围的绿化地、道路两侧和河流两岸的防护林不属于林地。
(4)牧草
我们的生活离不了肉、蛋、奶等副食产品,这些主要来自于畜牧业,畜牧业的发展以丰富的牧草为基础。生长草本植物,用于发展畜牧业的土地,包括天然和人工种植或改良的草地。自古以来,有关茫茫无际的大草原的描写和叙述是很多的,谈到草原,我们就会想到水肥草美的美丽风光,蓝蓝的天,漂浮着朵朵白云,茂密的牧草在微风吹拂下徐徐荡漾,膘肥体壮的牛羊在安静地吃草饮水,放牧人高昂动听的歌声久久回荡在辽阔的草原上空……这些景象大多成为过去,我们只能在小说或童话中才可以读到。如今的草原地干草稀、土地沙漠化日趋严重,鼠害、病虫害时有发生。那么,为什么草地变得如此地荒凉与萧条?主要原因是人类无休止地向草地索取,草地根本没有片刻的喘息机会,过多的牲畜挤在狭窄的草原上,草地自身难保,更无力养活这牲畜。
(5)住房和工矿
除了吃穿用以外,我们不能整天露宿野外,过着“天当被,地当铺”的原始人类生活。安居才能乐业,我们拥有自己的家的重要含义,就是拥有自己使用的房子。土地母亲也给我们提供了这方面的功能。我们的生活日用品需要在相应的工厂才能生产,所需要的煤炭要靠煤矿提供,所以工厂、矿山的用地是必不可少的。所有居民点和企事业单位及其内部的交通绿化用地,繁华的城市、相对宁静的乡村、机器轰鸣的工厂、挖掘各种矿产资源的矿山、仓库、国防、风景秀丽的名胜古迹等各种用地都需要占用较大面积的土地。
(6)交通
忙碌的人们每天都要外出工作或学习,一旦走出家门,必然离不开路,这些路包括居民点以外所有用于交通的土地,包括各种铁路、公路、乡村道路、港口、码头、机场以及它们的附属设施和防护林等。
(7)生命之源
电视上,曾有过这样一则公益广告:由于人们大量消耗和浪费水,造成地表干裂、万物凋落。广告告诫大家:如果不节约每一滴水,那么最后见到的一滴水将是我们自己的眼泪。没有水的存在,就没有充满生机的世界。
土地母亲不但给予我们实实在在的土,而且也为我们带来宝贵的水源。我们所在的地球之所以有生命,是因为地球拥有大量的水,我们所在的陆地之所以丰富多彩,是因为陆地具有丰富的淡水,陆地上的水和水利设施,包括河流、湖泊、水库、池塘、滩涂、沟渠、冰川和永久积雪等都是土地给予我们人类的宝贵财富。在一些人口密集或经济发达的城市,已经或将要敲响水资源短缺的警钟,水资源不再是“取之不尽,用之不竭”,日益变得“滴水贵如油”。
(8)后备的土地资源
我国目前没有利用或难以利用的土地,主要包括杂草丛生的荒草地、植物贫乏的盐碱地、常年积水的沼泽地、风沙肆虐的沙地、植物极其稀少的裸地裸岩以及高寒荒漠等属于这一类型。
人类在进行农业生产和社会活动时,会产生各种污染物。这些污染物进入土壤并积累到一定程度,就会引起土壤污染。
每一个生态系统对入侵的污染物都有一定的自净能力。土壤生态系统也不例外。
表面看起来,土壤似乎非常平静、安详。其实,在土壤里,经常发生着物理、化学和生物变化,时刻不停地进行着分解和合成、吸附和释放等物理化学过程。土壤因此处于不断的活动和变化之中。
土壤中存在着大量微生物,它们个体虽小,却能力非凡。它们分布广、种类多、繁殖快、新陈代谢旺盛,具有很强的净化环境污染的能力。据统计,每亩干燥的土壤中含有70千克~130千克以上的微生物。在污染物出现时,还能大量产生专门“对付”这种污染物的微生物。土壤微生物中,细菌和真菌分解有机物的能力很大。科学家通过试验测算出,1000平方米范围内的微生物,可以吸收30吨有机物质,其中的1/3转化为土壤自身的有机体,余下的2/3被分解为无机物质,继而被植物的根吸收。土壤微生物不但能吸收和氧化分解复杂的有机物,还能吸收利用无机物。因此,它们是净化土壤污染物的主力军。
当重金属污染土壤时,土壤中的腐殖质和土壤的团粒物质会吸附它们,降低它们的毒性。之后,土壤中的植物根系会吸收重金属,使之变成自身的组成成分,从而慢慢地消除了土壤的重金属污染。同时,土壤中含有一些酸、碱、盐,会与污染物发生化学反应,生成其他物质,从而减少环境中的有毒物质。
当然,土壤的自净能力也有限。当大量有毒有害污染物侵人土壤,超过了土壤的消化吸收能力时,污染物就会保持它们原来的化学性质,而土壤的性质却会发生比较大的变化,甚至使土壤微生物的生命活动受到抑制和破坏。
五、未来的希望--海洋
浩瀚的海洋,慈母般地拥抱着大地,哺育着人类。人类对海洋有着无限的眷恋:眷恋它那美丽的蓝色、宽广的胸怀、神奇的变幻、无穷的宝藏。今天,人类把发展的目光更多地投向海洋。海洋是否能成为人类的“第二故乡”?是否能为沉重的地球插上腾飞的翅膀?由此而产生的阵阵撞击与不懈探索,奏出了人类与海洋休戚与共的乐章。
生命的摇篮
浩瀚无垠的海洋,时而惊涛喷雪,时而水波不兴,时而急浪摇动,时而淡磨玉镜。海洋神秘,海洋博大,海洋情深。
越来越多的科学研究表明:生命起源于海洋。
德国著名微生物学家卡尔·施泰特尔认为生命起源于深海热泉。他发现,在深海处,存在着许多沸腾的硫磺泉、间歇热喷泉和海底的热喷泉,在这高达400℃高温的深海热泉周围,有无数的蠕虫、蟹和巨型贝壳在活动,它们是靠嗜热的古细菌生活,而这些古细菌是大洋底部被称之为“地狱”的热泉唯一生存下来的生物。海底热泉边缘的生物物质密度是海底其他地方的500~1000倍,在热泉周围生存的海洋动物多达300余种。施泰特尔认为,这些在“地狱”里生活的古细菌属于一个独立的生命干系,这个干系在几十亿年之前就同其他的所有细菌分开,独立地发展并顽强地生存下来,繁衍了许多生命,还为许多动物、生物提供了无穷的食物。施泰特尔理论提出后,轰动了学术界。
科学家们在太平洋加拉帕戈斯群岛附近深达7290英尺的海洋下面,发现了许多独特的海洋生物,有星罗棋布的蝓类,洁白如雪的螃蟹,红色的变形虫,色泽纷呈的贝类和吸附在岩石上生存状如面条的长形动物。这些动物在漆黑一团的深海底繁衍生息,靠海水中丰富的硫化氢物质为食,形成了一个兴旺的生物群落。这进一步证明阳光并不一定是生命起源的必需条件。
在1993年7月关于生命起源的巴塞罗纳会议上,科学家们又提出生命起源于海洋的三种新理论。美国科学家路·莱尔曼认为海水泡沫充当了生命的产房。他认为,海水泡沫粘住由火山或彗星带人空气中的含碳分子和金属微粒。当泡沫破裂时,这些聚集在一起的含碳分子、泥土和金属微粒便进入空间,然后在紫外线或闪电的作用下,产生复杂的氨基酸分子。这些分子落在地面上,形成第一个生命细胞。世界著名科学家拉斯卡诺认为,生命发育的原始营养液“一点也不像冷菜汤,而是大洋边上一个充满脏水的水洼”。还有的科学家在会上坚持说,生命的首批化学反应是在被化学物质严重污染的沸腾的水底发生的。这些观点虽仍有争议,但海洋是生命起源的看法已被越来越多的人所接受。
蓝色的召唤
当人类高度工业化的足迹遍布世界各个角落时,财富与贫瘠成了一对难以摆脱的困惑:人类社会在物质生活上愈来愈富有,无节制的开采却使陆地上的许多资源逐渐枯竭;人类改造客观世界的空间继续扩大;世界人口呈几何级数增长则使人类生存空间相对缩小;人类能通过先进手段改变某一区间的自然环境;人类对自然环境的毁灭性破坏而使人难以适应于自然。这些矛盾,敲响了人类生存环境的警钟,寻求现实的、广阔的生存空间已成为人类进步的重要课题。
人类在徘徊、思索时,蓝色的海洋发出了历史性的召唤:地球本是蓝色,蓝色永现生机,蓝色的海洋才是人类发展的“第二故乡”。海洋表面有3.61亿平方公里,约占地球表面的71%;海洋的体积为13.7亿立方公里,比海洋平面以上陆地体积要大十多倍。海洋是一座庞大的取之不尽、用之不竭的资源宝库。
生物资源丰富。一望无际的大海,是无数生物生衍的理想场所。据初步统计,海洋中的生物种类有20多万种,包括鱼、虾、贝、藻及其他动植物。海洋生物资源相当于陆地上的300倍,而目前开发利用的仅1500种。在不破坏生态平衡的条件下,海洋每年可提供30亿吨水产品,至少可以养活300多亿人口。海洋中已查明的鱼类就达4万种之多,目前全世界每年的捕鱼量约为1亿吨,所提供的动物蛋白占人类食用的动物蛋白总量的近1/4。作为海洋最大类的植物--藻类约为4500种,总量高出鱼类的1万倍以上。藻类不仅含有丰富的蛋白质,以及少量人类不可缺少的微量金属元素,开发前景极为诱人。科学家发现,位于近海水域的自然生长的海藻,年产量相当于目前世界所产小麦总量的15倍以上。一公顷水面海藻的营养成分,相当于40公顷耕地每年所产大豆的含量。据此,科学家们把海洋称为“21世纪人类第二粮仓”。
矿产资源惊人。大海无处不藏宝,连绵起伏的海洋,储藏着极为丰富的矿产资源。据科学家们的初步估算,海洋中矿产资源的储量估计达6000亿亿吨,其中石油储量14000亿吨,天然气140亿立方米,锰结核3万亿吨,原子能燃料--铀50亿吨,黄金500多万吨。日本一家研究机构发表报告指出,按目前的开发利用水平,海底铜矿可供世界各国使用2000年,镍矿可使用7万年,锰矿可供使用14万年,钴矿可供使用42万年,作为主要能源的石油、天然气,21世纪大部分将取之于海洋底土。
海水资源用之不竭。海洋资源中数量最多的当是海水。据科学计算,海洋平均水深3800米,海水总体积为13.7亿立方千米,含水量为135亿亿吨,占地球表面总水量的97%以上。在陆地水资源日益递减的今天,无穷的海水资源无疑为解决水危机带来了希望。据现代科学技术测试,海水中含有80余种化学元素,尤其以盐、硫、镁、钙、钾、碳等化学元素居多。海水中还含有黄金,其比重为1:0.000006。科学家们发现,海藻是天然的淘金能手,其体内含金量竟是海水的1400倍,用海藻淘金可能成为理想的手段。
海洋能资源巨大。海洋是地球上最大的热能仓库,它蕴藏着难以估量的无尽能量。浩瀚的海洋是地球表面最大的储热仓库,它不仅包容了辐射到地球表面的大部分太阳能,而且还包容了因自然界能源转换所产生的新能,如潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐度差能等等。由于海洋能极其丰富,今后,海洋能必将成为世界主要的能源基地。
火热的开发
资源富饶、潜力无量的海洋,对面临发展困境的人类产生了愈来愈大的吸引力。随着海洋奥秘的不断被揭开,人类逐渐认清了海洋的“真面目”,一场规模空前的向海洋要资源、要财富的开发热正在形成。
20世纪人类对海洋较大规模的开发源于60年代。当时,一些发达国家相继制订了海洋开发的宏伟计划。60年代初,美国总统肯尼迪在他的《关于天然资源的特别咨文》中提出了“为了生存,必须开发海洋”的号召。法国总统戴高乐于1960年也提出了“向海洋进军”的口号。60年代中后期,日本官方文件把海洋科学技术、原子能科学技术以及宇宙空间科学技术并列为当代三大尖端科学技术,制定了以开发海洋求生存发展的国家战略。
20世纪70年代兴起的现在尚在继续扩展的新技术革命,将海洋开发推向新的高潮,海洋技术作为新技术革命的一项重要内容而备受人们青睐,使海洋开发进入了全方位、立体式、综合性开发时代。
海洋资源开发是海洋开发首当其冲的重要内容。目前海洋资源开发已由过去被动式单向索取转变为循环式养植增收。兴办海洋农牧业是海洋生物资源开发的一场革命,世界已有100多个国家兴办了不同规模的海洋农牧业,1975年世界水产养殖产量为600万吨,1985年达到1200万吨,到2000年达3000多万吨。矿物资源开发的步伐也不断加快。国际社会在协调开发海洋资源利益方面近年来已取得实质性进展。1982年10月,联合国海洋法会议通过《联合国海洋法公约》,该公约被称为“海洋宪法”。1994年7月,第48届联大通过关于执行宪法第11部分决议,就国际海底管理局机构决策程序、企业部职能和运作方式、海底采矿的生产政策等方面达成妥协,照顾了有关各方的不同利益,维护了海洋是人类共同遗产原则,为人类有序开发海洋提供了保障。
海洋空间开发是极富生机的新型开发领域,尤其以营造海上城市和海上机场、修建海底隧道和海底城市最为热门。1981年,日本在海上建成了首座城市--神户人工岛。它东西长3000米,南北宽2100米,面积436公顷,可供10万人居住。20世纪80年代中期,日本又在大阪湾东南海面修建了一座庞大的浮体建筑--举世首创的日本关西海上机场,面积为760公顷,采用24000个浮体支持,耗用550万吨以上的钢材。日本为其今后规划了更宏伟的蓝图:计划用200年的时间,在列岛5000米以外的海域填造700个人工岛,每个人工岛面积约1650公顷,共计114万公顷,相当于日本现在住宅和工厂用地面积的总和。面对日本的开发攻势,美、英、德、法也不示弱,奋起向海洋挺进。美国宣布2000年发展的目标主要是实现开发利用6000米深海海底的能力。德法准备建设海上原子能电站和海上机场。举世瞩目的英吉利海峡海底隧道已经开通,正式启运后每年可运送1200多万旅客,运输货物850万吨,将创造十分可观的社会效应和经济价值。海底城市的开发前景也极为诱人。科学家们对海底城市做了如下描绘:城市的中心由许多抗压球体组成,在这些球体内有形状奇特的住宅、医院、商店、学校和娱乐场所,有四季常青的“乐园”,有趣味横生的“海中公园”……新鲜空气由海面输送,室内温度自动调节,小型舰艇充当交通工具。中国渤海湾曹妃甸工业区规划面积310平方千米,至2007年底,围海造地工程已形成14.7平方千米的陆域面积。
1990~2000年,海洋经济年均增长率以不低于13%的速度增长,20世纪90年代初已占世界生产总值的5%,到21世纪初,总产值已达30000亿美元,约占世界经济总产值的15%左右。自此,人类将步入海洋经济时代。
待解的疑虑
波涛汹涌、变幻无常的海洋,既向人类展示了诱人的开发前景,又给人类留下了种种待解的疑虑。
疑虑之一:是否能在首先确保海洋生态环境良好的条件下,为人类提供充足的物质?相对陆地来说,海洋具有较好的生态环境。能否在大规模开发海洋的同时,又使它良好的生态环境得以维护,防止海洋环境“陆地化”?从大量的工业废料尤其是核废料倾倒大海,到对某些珍稀海洋动物的掠夺性捕杀;从绿色和平组织的兴起扩大,到里约热内卢“地球首脑会议”的召开,都说明了解决这一矛盾的艰巨性和长期性。世界自然基金会于2007年在德国法兰克福发表报告,认为目前全世界70%的海洋生物,其中包括77%的鱼类遭到极限或过度开发,每年有近8600万吨的鱼被渔业部门捕捞,预计到2050年世界鱼类贸易将陷入停滞。
疑虑之二:人类对海洋资源的需求与科学技术的发展是否能满足其需求?随着陆地资源的减少,人类对海洋资源的需求将急剧增长。但科学技术的发展及其海洋环境的特殊性是否对这种需求产生制约,仍是值得深思的问题。迄今,人类可上九天揽月,却难下深洋捉鳖,绝大部分海底对人类是极为陌生的,这无不给人类开发海洋带来复杂的影响。
疑虑之三:我们是否真的认识海洋。例如海洋是否真的存在“死亡地带”?茫茫的海洋上,人们不时发现吞没舰船和飞机的“死亡地带”。位于大西洋百慕大群岛、佛罗里达半岛南端和波多黎各的圣胡安之间的“三角”,便是一块阴森可怖、神秘莫测的“魔鬼三角”。在这里,不时传出骇人听闻的消息:飞往这里的飞机,常常在天气晴好、飞行正常、没有任何求援信号的情况下,突然无影无踪,事后又找不到任何残骸;航经这里的船只,常常在向港口报告了一切正常后,甚至在离岸仅50海里的海域,突然不知所终;有的舰船完好无损,而船上空无一人,在海中随波逐流。据统计,自1945年12月5日美国海军19飞行中队的5架鱼雷轰炸机在这里失踪以来,共发生了30余起此类离奇的事件。虽然许多科学家不惜冒生命危险进行考察研究,但始终不得其解。此外,海洋还有许多待解之谜需要人类去破解!
六、适从还是改变
越来越多的现象和事实表明,全球变暖和温室效应已经明显加剧。它所带来的后果,在过去似乎离我们还很遥远,但在今天却已经切切实实地显现在我们的身边,影响到我们的生存环境。对于这种现实,我们将如何应付和对待呢?就像人类以往面对新的挑战时一样,应对日趋严重的全球变暖现象,无非是两种选择:适从,或者改变。
关于全球变暖和温室效应的话题,在过去的几十年里曾经使人半信半疑。但越来越多的现象和事实表明,全球变暖和温室效应已经明显加剧。它所带来的后果,在过去似乎离我们还很遥远,但在今天却已经切切实实地显现在我们的身边,影响到我们的生存环境。对于这种现实,我们将如何应付和对待呢?
就像人类以往面对新的挑战时一样,应对日趋严重的全球变暖现象,无非是两种选择:适从,或者改变。
人类的适应能力在其与自然界相处和社会发展的过程中,已经体现得淋漓尽致。面对气候变化以及由此而产生的一系列问题,我们可以尽量去适应,并且通过自身的努力把这些问题尽可能地解决,把它给人类带来的困难和破坏减到最小。从这个意义上来说,适从并不是一种消极的态度。
另一种选择显然更加积极,那就是正视目前的危机,并且努力去改变它,使气候恶化的趋势得以扭转,朝着良好的方向发展,而不仅仅是延缓其恶化的脚步。这种改变的基础,源于人类对全球变暖问题的观念,依赖于人类科技的力量,以及对改变现状的协同努力。
无论哪一种选择,施行起来都不是一朝一夕之功,也不是几个地区、几个领域、几项技术、经过几年或几十年可以完成的。在以下的篇幅中,我们将会看到,要想在这个问题上取得一些进展和有所改观,是多么的艰难;我们也会看到,靠着人类自己的力量,我们将会迎来的希望和收获的效果。
人类目前所面临的温室效应和全球变暖问题,是在工业化以后,特别是在最近几十年才逐渐凸显出来的。从对化石燃料的大量开采和使用,到开拓新的居住地和耕种地;开山筑坝,铺路架桥,改变航道,围海成地;钻井已经打到地下l万多米,飞船早已到达38.4万千米之外的月球;全球每年都有数百亿吨的土方量被人为搬移,也有千万公顷的森林被破坏或利用……千百年来听天由命、适应自然的人类,已经变得足够强大,借助于科学和技术的力量,以及众多的人口,人类改变着地球环境,也改变着自己和自然的关系。
有时,是与非就像是一对双胞胎,利和弊常常是一柄双刃剑。人类的发展和进步有目共睹,但是,在改造世界的过程中出现的问题和造成的损害,包括今天日益严重的全球变暖现象,同样不可否认和回避。不过,如果我们对现实的危机有了清醒的了解和认识,同样可以依靠从古代文明开始积累起来的智慧结晶,摆脱现状中的困境。目前地球上严重的温室效应和全球变暖现象,既然很大程度上是由人类自己造成的,那么,我们还是可以凭借改变地球环境的力量,再一次改变目前的状况。
七、我们共同的家园
如果我们按照施里达斯·拉夫尔的形象描绘,将几亿年的地质年代压缩为易于把握的时间尺度,用1年代表5000万年的话,我们就会清楚地看到人类在地球--我们这个家园中的位置。从太阳系形成开始到现在,家园时间为92年。在家园时间32年以后,地球之海才出现了最早的生命。又过了50年,当家园已经84岁时,最早的动植物才刚刚出现。在最后一次冰河期期间,也就是家园时间8小时以前,现代人类才开始在地球上繁衍。在此时,我们的家园已有了92年的历史,而人类在其中却只生活了不到一天。当人类诞生时,家园里早已是一片富饶之地。到处是各种奇花异草,珍禽异兽。人类在这个生物的大家庭中不过是个新生的婴儿,是地球家园里的新成员。
但这个新生的婴儿却拥有着神奇的力量。他在数小时中发展了农业技术,大大地提高了家园支持生命的能力。在5分钟之前,他开始了工业革命,一次产生了奇妙的创造性和难以置信的破坏性的社会剧变。工业革命使居住在世界各地不同民族、不同肤色的人们彼此在空间上的距离大大缩小了。对于生活在中国的人来说,北美的加拿大、南太平洋的澳大利亚都已不再是遥远不可及的国度了。
随着全球经济的发展,人们在创造更加丰富的物质文明的过程中,也对我们的生存环境产生了前所未有的影响。
臭氧层耗竭,全球变暖并不只是影响一个或几个国家,而是影响整个全球;西欧和中欧发电厂排放的二氧化硫和氮氧化物既影响了挪威,也影响了瑞典;切尔诺贝利的核尘埃飘到了远在冰岛的农场;尼泊尔的森林砍伐导致了孟加拉的洪水泛滥;埃塞俄比亚森林砍伐造成了苏丹和埃及的供水短缺;北半球氯氟烃的排放增大了澳大利亚和阿根廷居民患皮肤癌的危险性;矿物燃料的燃烧和其它工业活动排出的气体引起全球气候变化。由此可见,国界可以将各个国家区分开,但却无法将共同的环境问题分隔开。
因此,环境问题--无论它们是以全球的、越境的或国家的形式表现出来,归根结底是国际问题,它们无法在一个国家的范围内全面地解决。
人类能够从全球角度看待并统一行动起来对待环境问题,是经过长期努力达成的共识。1972年,联合国人类环境会议在瑞典的斯德哥尔摩召开,会议发表了人类环境宣言。这次会议是一个里程碑,它标志着全人类已将环境问题放到了全球议事日程上。各国代表首次集合在一起,研究地球的现状。它提高了全世界对污染的认识,并展开了关于环境参数的辩论。作为会议结果之一,在内罗毕设立了联合国环境规划署总部。1987年,由任联合国世界环境与发展委员会主席的挪威首相格罗·哈莱姆·布伦特兰夫人提出了可持续发展理论:“既满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。”1992年6月,在巴西的里约热内卢首次召开由世界各国首脑参加的联合国环境与发展大会。会议通过并签署了一系列重要文件。
环境问题,终于使全人类走到了一起,因为我们毕竟只有一个地球,一个全人类共同的家园。
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