一、绿色植物编织生命摇篮

    地球形成初期，从外表上看，和太阳系中其他几个行星并没有什么大的区别，在后来的若干年中，地球上出现了海洋。大约30亿年前，地球上出现了植物。最初的植物，结构极为简单，种类也很贫乏，并且都生活在水域中。经研究发现，海洋中最早出现的植物是蓝藻和细菌，它们也是地球上最早出现的生物。它们在结构上比蛋白质团要完善得多，但和现在最简单的生物相比却要简单得多，它们没有细胞结构，连细胞核也没有，它们被称为原核生物，在古老的地层中还可以找到它们的残余化石。地球上出现的蓝藻，数量极多，繁殖快，在新陈代谢中能把氧气放出来。它的出现在改造大气成分上作出了惊人的成绩。在生物进化过程中，逐渐产生能自己利用太阳光和无机物制造有机物质的生物，并且出现了细胞核，如红藻、绿藻等新类型。

    由于气候变迁，生长在水里的一些藻类，被迫接触陆地，逐渐演化为蕨类植物，这一时代以后便出现了裸子植物。之后，被子植物快速发展起来，被子植物是植物界最高级的一类，整个植物面貌与现代植物已非常接近，自新生代以来，它们在地球上占据着绝对优势，直到现在还是被子植物的天下。现知被子植物共1万多属，约20万种，占植物界的一半，中国有2700多属，约3万种。就这样，植物在漫长的岁月中，几经巨大而又极其复杂的过程，几经兴衰，由无生命力到有生命力，由低级到高级，由简单到复杂，由水生到陆生，才出现了今天形形色色的植物界。

    地球上最早的陆生植物化石表明，距今4亿年前植物已由海洋推向大陆，实现了登陆的伟大历史进程。植物的登陆，改变了以往大陆一片荒漠的景观，使大陆逐渐披上绿装而富有生机。不仅如此，陆生植物的出现与进化发展，完善了全球生态体系。陆生植物具有更强的生产能力，它不仅以海生藻类无法比拟的生产力制造出糖类，而且在光合作用过程中大量吸收大气中的二氧化碳，排放出大量的游离氧，从而改善了大气圈的成分比，为提高大气中游离氧量作出了重大贡献。因此，4亿年前的植物登陆是地球发展史上的一个伟大事件，甚至可以说，如果没有植物的登陆成功，便没有今天的世界。可以说，绿色植物在地球上的出现，不仅推动了地球的发展，也推动了生物界的发展，而整个动物界都是直接或间接地依靠植物界才获得生存和发展。

    地球上所有生物的生命活动所利用的能量最终来自太阳的光能。绿色植物通过光合作用，把光能转变成化学能储藏在光合作用的有机产物中。这些产物如糖类，在植物体内进一步同化为脂类、蛋白质等有机产物，为人类、动物及各种异养生物提供了生命活动所不可缺少的能源。人类日常利用的煤炭、石油、天然气等能源物质，也主要由历史上绿色植物的遗体经地质变迁形成的。因此，地球上绿色植物在整个自然生命活动中所起的巨大作用是不可代替的。

    除了推动地球和生物界的发展和进化，地球表面土壤的形成，也主要是由植物参与的。细菌和地衣在岩石表面或初步风化的成土母质上不断侵袭，再经苔藓植物、草本植物到木本植物，在漫长岁月中，以强大根系吸收母质中有效矿物质，使养分呈有机态，固定在植物体中。植物和别的生物死亡后，尸体经异养微生物分解，部分养料可供植物再利用，另一部分形成腐殖质，使土壤变成具有一定结构和肥力的基质，经过长期利用，使土壤渐趋成熟。这样为一定的植物和动物种类在其中或其上滋生繁衍创造了条件，形成了一定的生物群落。

    在绿色植被中，森林有“地球之肺”之称。这是因为森林大量地吸收二氧化碳，制造人类和其他生物所需的氧气。从城市到山区，我们不仅会感到山野的幽静，更会感到空气的清新。许多道人和僧人长寿，除了他们上山下山的运动使身体得到锻炼外，在很大程度上得益于山林中空气的清新。现代科学已经证明，生活在山林地区的人们患呼吸类疾病的可能性要比生活在城市里的人们少得多。森林对防止水土流失和防风固沙的作用更是显而易见。凡是有森林的地方，一般不会发生洪水，更不会遭受风沙的侵袭。再说物种大灭绝为其规模绝不亚于6500万年前所造成的恐龙灭绝的灾难，只是与前五次物种大灭绝相比，这次物种大灭绝不是自然原因，而是人类的行为一手造成的。联合国生物多样性公约组织2006年3月20日发表的报告明确指出：“现在是我们造成了地球历史上第六次大规模的生物灭绝。”

    地球正经历着6500万年来最严重的生物大灭绝，而人类正是这场灾难的罪魁祸首！

    二、人类从森林中走来

    据科学考证，人由类人猿的森林古猿演变而来。人作为一种在地面上生活的哺乳动物，最初是由在森林中生活的森林古猿开始演变的。森林古猿经过树上生活的磨炼才具备了向人类转变的特殊品质：通过在树上攀缘和采摘野果，促使其前肢和后肢分工，进而产生分化；通过上树登高望远，又使其视觉扩展而导致头颅和大脑发育；通过前肢在树上上下左右的攀缘伸展，带来了对胸腔、盆骨和关节等身体其他器官的改造，使古猿向着人类直立行走的方向发展。也就是说，森林是森林古猿从地面爬行动物变为树栖动物继而下地生活的中介。没有森林就没有对森林古猿的改造，古猿就不可能具备下地直立或半直立行走的条件，也就没有进行萌芽状态的“意识”活动的客观基础，地球上也就不可能产生人类。制造工具和使用火是人类发展中的两个重大事件，而这两件事仍然与森林密切相关。人类制造的工具一开始就依赖于树木和森林，人类早期的工具中，除石器和骨器之外，最方便、最常用的就是树木枝干做成的棍棒等武器。“猎者，吴英之世，以伐木杀兽”，“断木为件，掘地为臼”。人类实现人工取火应用最普遍且历时最久的方法也是竹木摩擦生火，即钻木取火。《韩非子·五蠹》写道，燧人氏“钻燧取火，以化腥臊”。《庄子·外物》曰：“木与木摩则然。”制造工具和使用火，使人类与其他动物产生了本质差别，即由动物变成了人。森林为早期的人类提供了隐蔽的住所、丰富的食物、蔽体的草料和工具的原坯。人类在森林中采集谷果、狩猎捕鱼、篝火驱兽、营筑篷舍、结社群居和繁衍进化。可以说，这个时期的人类是与森林共存的，人类成为森林生态系统中的一个组成部分，参与了森林物质和能量的循环运转，对森林的生长发育和更新演化产生着一定的影响。森林是这一时期人类最主要的物质生产资料的供应者，是人类赖以生存的唯一场所。所以说，人类的祖先是逐步从森林里走出来的。

    从森林与早期人类文明兴衰史中，我们清楚地看到，人类的文明与发展，都是以森林为依托的，以良好的生态为基础的。中国黄河中游、非洲尼罗河三角洲、西亚的两河流域、南亚的印度河流域等地区之所以能成为人类早期的社会发展的中心，与当时这些地区有茂密的森林这一优越的自然条件密切相关。古往今来，人类整个发展的历史足以证明，虽然历史发展阶段不同，但当时当地广袤的森林都为人类的生存和发展作出了巨大贡献。

    人类在森林中进化，人类社会进步也依赖森林孕育和发展。回顾人类社会发展进程，不难发现，森林的繁茂曾为人类进步带来了光明，森林的衰亡亦曾导致人类文明的衰落。也可以说，古代文明始于森林，衰于森林破坏，止于森林消失。森林是人类早期居住与活动的地方，也是人类利用自然、模仿自然、改造自然的主要对象之一，是人类社会得以产生和发展的原始基础之一。可是，社会的发展又往往导致森林破坏以至于大片林地被毁灭。在森林毁灭的地方，出现了人们意想不到的衰退和毁灭。曾经是青草铺地的撒哈拉变成了死寂的大沙漠，孕育了中华民族灿烂文化的黄河，曾经是中华文明的中心、古代中国经济发展的佼佼者，由于人类对森林、草原等植被的破坏，造成了当地经济的败落。人类的发展历史表明，人类的每一步发展和演变，都与自然生态系统的变化息息相关。古代的埃及文明、印度文明、巴比伦文明和中华文明的产生、发展、毁灭或延续，都与其自然环境状况分不开。

    从漫长的人类进化历史可以看出，在生产力极不发达的原始萌发时期，人类的发展在很大程度上受控于自然环境的影响。如果把环境简单地分成极端恶劣、相对适宜和相对优越三种类型，那么在极端恶劣的环境下，劳动者的智慧和认识能力还不足以克服食物不足和生存的困难，不通过迁移等生存措施，生产力的发展就会长期停滞不前；在相对优越的环境下，人民无须劳动就能长期不断地获得足够的食物资源，不需寻求新的生产工具和生产方式，这同样也阻碍生产力的发展，文明也会停滞不前。例如，非洲南部的布顿曼人、印度安达曼人、巴西亚马孙河的瓦苏苏人，因其居住的生存环境常年可以提供充足的食物资源，至今还过着以采集和渔猎为主的原始生活。当人类具有了影响或改变地球局部环境的能力后，人类与环境之间的矛盾和冲突就一刻也没有停止过。由于生产力的发展，人口的增加，社会的进步，民族的形成，国家的出现，人口资源环境任何一个环节的失衡都会引发一连串的动荡，甚至影响到人类历史的发展。尽管已经进入现代文明社会，人类与森林的唇齿相依关系仍然未变。森林的兴衰关系到人类生存的环境质量，关系到资源的平衡，关系到人类社会的可持续发展。无数事实证明，森林兴则人类兴，森林衰则人类衰。

    长期以来，不但农业文明的兴起是以大面积毁坏森林开垦耕地为代价，工业文明的兴起也同样是以牺牲森林为代价的。在工业发展初期，无论是冶炼金属还是开动蒸汽机，工业的基本燃料和原料是木材和木炭。工业发展造成了森林资源的严重消耗。英国毛纺业等工业的发展，使大量森林消失，到20世纪初森林覆盖率下降到5%左右。法国工业革命的兴起，也使森林覆盖率从原始的60%～70%下降到19世纪中叶的13%左右。工业文明，使西方国家首先享受到了工业化带来的社会经济繁荣，但工业化也给它们带来了对大量宝贵自然资源，特别是森林资源的破坏，以及人类赖以生存的生态环境的恶化。

    随着社会经济的发展和科技进步，使人类认识到破坏森林会导致大自然对人类的报复，也更深刻全面地认识到森林是大陆上分布面积最大、组成结构最复杂、生物多样性最丰富的生态系统，具有多种功能和价值。森林是陆地上通过光合作用产生生物量最大、初级生产力最高的生态系统，是以乔木为主，包括灌木、草本、藤本、苔藓等植物，以及鸟兽、昆虫等动物和微生物组成的生物世界与所处气候、土壤、岩石等非生物环境紧密联系在一起的综合体，是陆地生态系统的主体。认识到森林涵养水源、防风固沙、保持水土、减免水旱灾害、维护生态安全、为人类提供优美的休憩场所和丰富的林产品等众多功能，并开始采取有力措施去保护和恢复森林资源。英国生态学家格兰杰说：“森林是一切生命之源，当一种文化达到成熟或过熟时，它必须返回森林，来使自己返老还童。”事实证明：人类从走出森林到回归森林，是人类必然的归宿，人类离不开森林。

    三、物种多样性的原始森林

    在过去的数千年甚至数万年里，几乎每一个物种的消失都可以归咎于人类的活动。毛里求斯的大颅榄树的生态危机，就是人们首先捕杀了渡渡鸟所引起的。

    在物种急剧减少的过程中，最值得关注的要首推覆盖地表的原始森林。这是因为森林是陆地生态系统的主体，是与海洋并称为地球的两个“肺”之一，担负着为地球制造氧气和净化空气、调节气候的作用；它又与海洋、湿地并称为地球三大生态系统类型之一，在地球上的全部物种中，有一半在原始森林中栖息繁衍。

    原始森林对人类仍保有神秘性。

    正像斯蒂芬·施奈德在《地球——我们输不起的实验室》中所说：“今天我们对恒星的分类学所知道的东西，仍然要比有关地球生物分类学所知道的要多。我们对宇宙中原子的数目已经有了较好的估计，但对与我们一起分享地球的动植物物种的数目，却没有获得相应的成功。”

    其中重要的原因就是我们对原始森林究竟“窝藏”了多少生物了解不深，迄今的物种数字只能算是估计，仍是一个未解之谜。

    由此可见，统计的物种总数竟会相差到一个数量级以上，在很大程度上取决于科学家对热带雨林包容物种的多寡的不同估计和认识。

    什么是热带雨林？为什么热带雨林是物种多样化的摇篮？

    由于气候、温度不同，地球高纬度地带分布的森林类型是针叶林，主要由松、杉、柏等组成；中纬度地带分布的是落叶阔叶林、常绿阔叶林，主要由栎、山毛榉、椴、杨、桦、槭、山核桃、榆、栗、樟、山茶等组成；而赤道附近低海拔地区分布的就是热带雨林了。

    热带雨林是生长在终年湿润地区的常绿森林群落，主要分布于南美洲亚马孙河流域，非洲刚果盆地，亚洲印度、印度尼西亚、马来西亚、泰国南部等地区。我国的云南、海南、台湾也有局部的分布。

    从历史上看，热带雨林和温带林有着迥然不同的经历。

    受数次漫长冰期的影响，高纬度的温带森林曾一再被冰川破坏，幸而由于每次冰川扫过陆地，搅出地下的矿物质，使土壤富含营养，温带林才能获得了迅速地重生。

    热带雨林则是另一番情景，每一次冰期都因置身于南北23。27′回归线以内而躲过了冰盖的侵蚀，从而自4亿年前古生代泥盆纪开始发育出森林以来，热带雨林就一直保持了它生态的连续性和稳定性，这使它从多方面看上去与温带林大异其趣。

    热带雨林阴凉、昏暗、寂静，树形高大，大树平均在45米左右，60米以上的树也不难见到。据报道，最高的树几乎达到90米，相当于钢筋结构30层楼房的高度，着实令人吃惊。温带的草本植物，凡热带雨林有，都生长成树，如菊长成菊树，蕨长成蕨树，连草也形似大竹。

    热带雨林的树种极为丰富。

    早在19世纪，英国博物学家华勒斯通过深入考察亚马孙河流域及马来西亚的热带雨林后，在他的《热带自然界》中生动地描述：“在雨林中旅行的人，如果留意到某一棵树，想再找同类的一棵树，可能环顾四周，也难如愿。身边的树木虽多，但形状、大小和颜色各不相同，绝少见到两棵同样的树。有时见到一棵树，好像是自己想寻找的那一种，但走进去仔细观察以后，才发现种类不同。有时在半里地外找到另一棵同类的树，也有时根本找不到，而在无意中却偶然遇到。”

    在热带雨林中，栖息繁衍着与这野生的雨林协同进化的形形色色的动物。

    单是昆虫就不可计数。

    凡世间所知的最大昆虫，都见之于热带雨林：如小龟一样大的蟑螂、巨蝇以及硕大无朋的蚱蜢。遍地是各种各样的蚂蚁。有一则材料说，在哥伦比亚一家置身热带雨林的实验所的周边25千米的范围内，一个工作人员一次就捕捉到150种蚊子。

    冷血动物也在热带雨林中成长为巨无霸，如巨蟒、王蛇和森蚺等。

    许多远古时代动物的遗种，均有赖热带雨林这一独特的环境而延续保存下来，如南美洲的有袋类动物、树獭等。

    四、大自然的平衡调控有哪些

    （一）动态平衡

    我们都知道地球的温度位于水的凝固点和沸点之间，这是适于生物生存的环境。地球与太阳的距离对温度范围起着最重要的影响作用，仅10%的日地差距，可能便是地球生物的生死之线。即便是极小的轨道变化也能促发冰川时期的到来。

    温室效应是影响气候的最主要因素，它能吸收太阳能量，否则能量将逃逸至太空。如果火星大气中的二氧化碳含量与水星相同，即便远在太阳系之外，它也将比地球热。火星接收到极少量太阳辐射，并且通常这些热能会逃逸至外太空，但是强烈的温室效应会保存这些热量。另一个方面，如果水星大气中的二氧化碳含量与火星一样稀少，即便离太阳较近，它也会比地球冷。

    温室效应

    因此可以说，温室效应使生命得以在地球上存在。尽管太阳辐射量比现在少，早期大气中大量的温室气体将温度保持在生命能够忍耐、维持的范围。大气中二氧化碳含量的波动已经严重影响了全球气候变化。在冰川时期，碳循环使大量的二氧化碳从大气中清除，导致温度急剧降低，巨大的冰盖漂浮在陆地上。另一方面，当剧烈的火山运动将大量的二氧化碳气体释放到大气中时，会使温度上升，地球变为温室。因此，只有将二氧化碳的含量维持在标准状态下，气候才最适于生命体生存。

    生态圈，将生命和其他的地球演化进程结合，为生命体的生存提供了最基本的需求。正如盖亚假说中提出的，为了维持最佳生存条件，生命体自身也发生了重要变化。地球中存在生命的生物圈，看似可以在一定程度上调节气候从而控制环境。这类似于人体通过调整体温使新陈代谢最优化。例如，一种特殊的藻类会向大气中释放一种特殊的硫化物，这种物质可以促进云团形成。如果地球气候变暖，藻类生长速度就会加快，它会释放更多的促进云团形成的硫化物来冷却地球，从而稳定温度。

    （二）能量收支

    大气维持着入射太阳辐射能与出射的红外辐射能之间的平衡。地球截取了约十亿分之一的太阳射线，但是仅1/2到达了地表，其中90%用于蒸发水分。当水蒸气凝结形成云时，就将热能释放到大气中。地球再辐射到太空中的能量总量与它从太阳中吸收的能量相当。然而，如果地球释放了过多的热量，温度将会急剧下降。这种微妙的平衡作用被称为能量平衡或热平衡。它将地球温度维持在适于生命生存的狭窄范围内。

    当太阳辐射地球表面时，会转变为红外能。一部分红外能被位于1.5万～2.0万英尺之间的大气层吸收，另外一部分红外能则被释放到太空中。每年，照射到足球场大小的地面上的平均太阳能多于100万瓦特，这相当于来自地球内部平均辐射能的5000倍，甚至更多。

    太阳辐射

    太阳照射的角度也会影响吸收和反射的太阳能总量。在赤道附近的热带地区，太阳光直接垂直照射地面，因此地面吸收的太阳射线比反射的太阳射线多。在极地地区，太阳射线的入射角很小，因此反射的太阳射线比入射的太阳射线多。如果热量没有受大气和海洋影响，那么热带地区将更加炎热，而高纬度地区将更寒冷。假设这种情况发生，那么地球上只有极少数的地方适宜生存。

    太阳能也会被大气中的微尘颗粒及气溶胶散射。这些微粒主要来自沙尘暴、森林火灾、海盐、流星、大气污染和火山，这些都是最大的自然污染源。这些大气微小颗粒是天空呈蓝色的主要原因。蓝色占据了太阳光谱的大部分范围，它会被大气散射。如果大气不能散射太阳光，那么白天将和黑夜一样黑暗，而太阳看起来会像一个巨大的星星。当太阳光位于地平线时，阳光需要穿过极厚的大气，因此只有红色波段能够透过，于是产生了绯红的日升和日落。

    热量收支也是影响气候的一个重要因素。窄柱状的暖气流在赤道附近上升，然后向两极的高空移动，在两极地区，大气因释放热能而变冷、下降，然后下降的冷气流移动到赤道，继而又被加热，这样就形成了一个连续的循环。这种能量交换实际上包括三个对流环路，被称为哈德利环流（它是以发现大气对流的英国气象学家乔治·哈德利的名字命名的）。海洋上的气流循环也是类似的，只是稍微缓慢一些，需要更长的循环周期。中纬度地区，即温带地区，是温暖潮湿的热带气流和寒冷干燥的极地气流的“战场”。气团在这里猛烈碰撞，产生了暴风雨。

    海洋对太阳能的分配起着重要作用。太阳能的辐射使海水变暖，继而太阳能通过洋流传递。部分能量因传递、辐射、蒸发而损失，而降雨使得能量得以释放。海洋和大气之间的热流是形成云的原因。在将海水蒸发为水汽的过程中，大量热能被消耗。当云团飘移到世界的其他地区时，能量通过降雨释放。所以说，云有助于全球的热循环。

    另外一种从海洋到大气的传输机制为风传输海洋物质。破裂的气泡和风中的浪花将海洋物质喷溅到大气中。微小的浪花蒸发形成细小海盐颗粒，跟随气流飘浮在高空中。每年约有100亿吨的盐以这种方式进入大气层。盐颗粒还为雨的凝结提供了子晶。

    海洋对平稳的陆地风及海风也有重要影响作用。白天，陆地的温度比海洋高，暖气流从陆地上升并向海洋的高空移动，在那里，空气被冷却后下降到陆地。夜晚，陆地的温度比海洋低，暖气流从海洋上升并向陆地的高空移动。在那里，空气被冷却后下降到海面。季风也是通过这种方式而形成的，只不过它们具有季节性，它为世界很多地区提供了维持生命的降雨。

    热能收支主要依赖于反照率效应。反照率效应是指物体反射太阳光辐射的能力，取决于物质的颜色和结构。有一些物质反射太阳能的能力比其他物质强，这是由于这些物质具有较强的反射特性。浅色的物质，如云层、雪地、沙漠，它们反射的太阳能比吸收的多。深色的物质，如海洋和森林，它们吸收的太阳能比反射的多。大部分的太阳能辐照在海洋上，用于海水蒸发。当水蒸气凝结成雨的时候，能量就逃逸到太空中。

    将近1/3的太阳能量未被地球利用而直接反射进入外太空。大部分的能量是通过云层反射的。有卫星数据表明，整体而言，云起着冷却地球的作用。在中纬度地区，这种冷却效应的影响比赤道更加明显。高空卷云能够保存地球热量；相反的，低空层状云阻挡阳光并冷却地表。

    （三）洋流

    与大气相比，海洋储存、运输大量热能的能力更强大，对气候的影响也更深刻。海洋的大热容使它能将夏天的热能保留至冬天释放，从而调节地球四季的温度。每年夏天，海洋表面的温度比前一年冬天的温度高150℃。改变1000英尺海洋的温度约需要10年的时间，而改变整个海洋的温度需要上千年。这被称为海洋热滞后。海洋的热容很大，因此，要使全球气候变化至少需要上百年的时间。

    表面流和深海流使地球热量得以传递。海洋表面流由定常风驱动，与大气流功能相似。洋流运送热带的暖水，将其分散到高纬度地区，同时将冷却后的水带回。在流动气团的影响下，海洋表面流因科里奥利效应而发生偏转，在北半球通常向右偏转，在南半球通常向左偏转。

    北极寒冷、稠密、含有盐分的地表水沉至底部，形成一个深海洋流，称为北大西洋深层水。这是一个地下海洋河，其体积是世界上所有陆地河流的总和的20倍，甚至更多。另一个地下洋流被称为西部边界潜流，沿北美洲东部流动，每年输送约2万立方米水。

    潮汐

    由于地球的自转，每天，其表面的任意一点都会产生两个潮汐波。因此，每天都会发生两次潮涨潮落。月球绕着地球自转的相同方向旋转，每天会多旋转一点儿。当地球表面的某一点旋转还未完成时，潮汐波向月球方向推进，并且该点每天必须移动更远距离。因此，实际的潮汐周期是12小时25分钟。涨潮与落潮形成了潮间带，就是海水涨至最高时与潮水退到最低时之间的范围。海浪不断冲击面向大海的海滩，使此处的生物形成了特定的活动模式。而潮间带生物在海湾包围中，较少受海浪波动影响。它们受到更微妙的条件控制，如潮汐引发的温度降低或压力变化。

    大部分海洋生物生存在海洋的混合层，即从海洋表面到海面下250米之间的地带，称为向光区。这些海洋生物必须生存在近海洋表面地带，从而可以利用穿透海水的阳光进行光合作用。海洋表面的生命活动对二氧化碳和氧气的交换起着重要作用。此外，海洋植物生成了80%的地球总供给。如果没有呼吸作用，动植物遗体分解等消耗氧气的过程会在1万年内使地球的氧浓度将增加1倍，地球将会自燃。

    （四）地球化学碳循环

    海洋、大气和生命之间的相互作用。二氧化碳转换为碳酸氢盐被冲出陆地进入海洋，海洋生物将它转换为碳沉积物，而后推入地球内部成为熔融岩浆的一部分，然后随着火山喷发二氧化碳回到大气中。直到20世纪初，这个重要循环的许多方面才被美国地质学家托马斯·张伯伦和化学家哈罗德·尤里破解。但是，直到近几年地球化学碳循环才被纳入更全面的板块运动框架内。

    碳的生物循环只是这个循环的一小部分。植物光合作用将大气圈中的碳转换，生成有机化合物。当植物进行呼吸作用或死亡腐烂时，碳重新回到大气圈中。

    生物圈在碳循环中起了很重要的作用。泥炭沼泽的形成与分解可能是过去两个冰川期大部分大气二氧化碳含量变化的原因。自上个冰川末期以来，这些沼泽在过去的1万年间累积了2.5亿吨以上的碳，这些碳大部分分布在北半球温带地区。随着地质演变，更多大陆板块漂向大量的碳以泥炭形式储藏在纬度地区。在过去的100万年，冰川作用将大面积的北半球改造为更利于泥炭沼泽形成的湿地。

    大部分碳不是储藏在生物组织中，而是埋藏于沉积岩中。相比之下，甚至化石燃料的含碳量也很少。然而，大量化石燃料的燃烧和森林的破坏使得碳转移回空气中，这些碳量超过了大气承受的范围。碳燃料的燃烧会产生温室效应，对气候产生显着影响。二氧化碳的人为释放比自然进程快得多，人类加速了碳循环。

    地球上的海洋对空气二氧化碳含量的平衡起着重要作用。在海洋的上层，气体含量与大气保持常数平衡。海洋混合层的二氧化碳含量与大气的二氧化碳含量相当。气体主要是经由洋面的波动溶于海水。如果海洋不含有吸收二氧化碳进行光合作用的植物，那么海洋吸收的二氧化碳会回到大气，大气的二氧化碳含量会比现在增加3倍。

    海洋中的很大一部分碳来自陆地。空气中的二氧化碳溶于雨水形成碳酸。碳酸进而与地面的岩石发生反应，生成可溶的碳酸氢钙，然后随水流进入海洋。海洋生物利用这些物质构造自身的碳酸钙骨架以及其他的支架结构。当这些生物死亡时，它们的骨架沉入洋底，溶于深海的水中。所以，巨大的深海含有世界上最多的二氧化碳，它含有的碳是整个大气的60倍。

    洋底和陆面的沉积物储存了大部分的碳。在浅水区，生物的碳酸钙遗骨构成了大量的碳酸岩，如石灰岩。这些石灰岩使得碳永久储藏于地壳中。以这种方式储存的碳酸钙含有洋底碳储量的80%。地壳上层碳酸钙矿物中的碳大约有8万亿吨。其余的碳酸钙来自从陆地上冲刷下来的生物遗体。

    在这一方面，海洋生物发挥了泵的作用，将大气和洋面的二氧化碳转移到深海中。生物泵运转得越快，吸收的大气二氧化碳越多，这取决于海洋的营养物质含量。营养物的减少会减慢生物泵的作用，使深海的二氧化碳回到大气中。

    （五）氮循环

    大气中含有78%的氮气，一个氮气分子含有两个氮原子。氮元素也是生命物质的主要成分。碳、氮、氢是构成蛋白质和其他生物分子的基本元素。然而，事实上氮气是一种惰性气体，需要特殊化学反应才能被自然界加以利用与其他物质结合，必须有大量能量。

    大气中的氮气来源于早期火山喷发和氨气分解。氨气是原始大气的主要成分之一，一个氨气分子含有一个氮原子和三个氢原子。不同于永远储存于地壳中的其他大部分气体，地球保留了大部分的原始氮气。这是因为生物阻碍了氮气向硝酸根的转化，硝酸根极易在海洋中分解，海洋中反硝化细菌将硝酸根中的氮还原为原有气体状态。若没有这个过程，大气中所有的氮气早已消失。如果那样，地球的气压将会远小于当前的气压。

    大气中的氮气通过化学作用转化为动植物能利用的氮化合物，然而，人类活动已经使这种转化速率增倍。过量的氮已经扰乱了地球的一个基本循环，引发全球性生态平衡失调。高含量的氮会引起致命性疾病。硝酸盐渗漏会严重污染地下蓄水层、河流甚至海洋。大气中硝酸化合物含量的增多产生破坏臭氧层的气体、温室气体及城市烟雾污染源。这些化合物也会使硝酸盐渗漏入土壤，导致地表水的酸性增强，此外，喜氮藻类会堵塞海岸以致使其他水生生物窒息而死。

    引起紊乱的主要原因是农业氮肥使用量的快速增多，农业氮肥已经达到农作物吸收氮元素总量的40%。20世纪中期，发达国家的肥料消耗量超过总量的90%。然而，到20世纪末，发展中国家的使用量是全球氮肥产量的60%以上。氮肥经常被过度使用。事实上，肥料应该施用在真正需要的地方。减慢氮肥使用量增长的最佳方式是找到更有效的施肥方式。

    我们也可以通过恢复存氮湿地，从而达到正常的氮平衡。

    五、我们的绿色家园

    （一）美丽的家园

    通过一番了解，我们可以从中明白地球的生态环境是得天独厚的，中间有任何缺失都不可能出现我们人类的今天，我们有什么理由不去热爱这美丽的家园呢？

    如果我们站在距地球38万千米之外的月球上观察地球的话，就会发现地球是一个巨大的球体。它的表面大多为蓝色，那是海洋；还有白色，那是极地和高山的终年积雪；也有棕黄色和绿色，那就是陆地和陆地上的植被。

    地球上70%的表面被海洋覆盖着。风和日丽时，波光粼粼，水天一色；风暴雨狂时，惊涛骇浪，白浪淘天。这里游弋着世界上最大的动物——蓝鲸，这里生长着美丽的珊瑚。这里过去曾经是生命的摇篮，这里现在依然是无尽的宝库。

    地球上的陆地只占不到1/3的面积，却有着复杂多变的景观：有一望无际的平原，连绵起伏的丘陵；有茂密的森林，茫茫的草原；有小桥流水的江南水乡，也有人烟罕至的西域戈壁；有赤道热带的绮丽旖旎；也有南北两极的银装素裹；有刺破青天的喜马拉雅山，也有令人惊心动魄的科罗拉多大峡谷。

    在我们的家园里，繁衍生息着许许多多的动物、植物和微生物。当然也包括我们人类在内。

    这里是一个植物的世界，没有植物，地球上就没有生命。人类和动物都需要植物来供给食物和氧气。我们餐桌上丰盛的佳肴，身上穿的衣服，都直接或间接地来自植物。在各个国家里，都有许多人养花、种菜，供人们观赏和食用。科学家们从植物中提取各种成分来制药，像治疗疟疾的奎宁、治疗感冒的板蓝根冲剂等。植物的种类很多，外形千姿百态，最小的海洋浮游生物用肉眼是无法看到的，而高大参天的“世界爷”——巨杉，竟有83米高，相当于30层楼房那么高。它有3500年的树龄，树围31米，大约要20个人手拉手才能围过来。树干茎部凿成的隧道竟可通过汽车。

    植物的共同特点是它们都能够利用阳光生产自身生长繁殖所需要的养分。与动物不同，植物不能自由移动。植物界至少有30万个物种。它们分为藻类、菌类、地衣、苔藓、蕨类、种子植物。我们日常见到最多的是种子植物，它们中有高大挺拔、四季常青的松柏，也有五彩缤纷、芬芳宜人的鲜花。我们吃的谷物、蔬菜、水果也属于这一类。

    我们的家园也是个动物的王国。许多人一定看过并且喜爱《动物世界》这个电视栏目。看到那些可爱的野生动物，让我们生活在现代都市的人有种久违了的回归自然的感觉。性情温驯、身材矫健的瞪羚在非洲大草原上漫步，高高的长颈鹿从容地俯下头在水边饮水，几只小猎豹相互追逐嬉戏，成群的大象在泥泽中尽情地沐浴。上万头牛羚随着季节和环境的变化，成群结队，浩浩荡荡长途迁徙的情景，更让人惊心动魄。“鹰击长空，鱼翔浅底，万类霜天竞自由”，呈现出大自然和谐而美丽的画卷。

    打开动物王国的大门，首先令我们惊愕不已的是那繁多的种类。动物界的物种可能在100万种以上。科学家们为了能把如此众多的动物分清查明，并研究它们彼此的亲缘关系，把动物分成了十几个门。如海绵动物、腔肠动物、扁形动物、环节动物、节肢动物、软体动物、脊索动物，等等。脊索动物又进一步分为无颌纲鱼形动物、鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物。我们人类属于最高等的哺乳动物。这些动物，有的我们不熟悉，有的我们不但熟悉，而且与我们的生活密不可分，如我们穿的皮衣、毛衣、丝绸，我们吃的肉、蛋、奶，预防疾病接种的疫苗，田里劳作的耕牛，疆场驰骋的战马，家中饲喂的宠物等，这样的例子真是数不胜数。可以说动物已深入我们生活中的每一个方面。依偎在妈妈怀里的孩子，听的是大灰狼和小白兔的故事，念的是“小白兔，白又白，两只耳朵竖起来”的童谣，看的是米老鼠和唐老鸭的动画片，两只胖胖的小手上抱的是小狗熊或大熊猫的绒毛玩具。上学的孩子，学的是“狐狸与乌鸦”的寓言，背诵的是“两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天”“左牵黄，右擎苍”“西北望，射天狼。”看看我们的梨园舞台，这边是孙悟空大闹天宫，那边是白娘子断桥会许仙。一段孔雀独舞令观众如痴如醉，一曲百鸟朝凤更让听者忘却自己身置何处。再来看看我们的体坛和画苑：使我们强身健体的五禽戏模仿五种动物的姿态竟是如此惟妙惟肖。齐白石的虾、徐悲鸿的马、黄胄的驴又是多么传神。动物已成为我们生活中的一个不可缺少的组成部分。

    人类的许多创造得到动物的启迪。最早的飞机像鸟，更像蜻蜒；潜艇流线型的造型像鱼，更像海豚；斜拉桥的承重受力分布与猎豹身体极为相似。

    因为有了生命活动，我们这个家园变得如此充满活力，如此丰富多彩、美丽多姿。

    （二）变迁的家园

    我们的家园如此美丽，那么它最初是什么样子？它从何而来，又向何而去？千百年来多少人一直在苦苦思索，试图解开这一千古之谜。现在对于地球的过去，答案虽不能说已经完整，至少已有了基本的轮廓。

    据科学家们估计，地球的年龄大约有46亿岁。地球和太阳以及太阳系的其他行星一样，都是由宇宙中的巨大气体和尘埃云形成的。在它刚刚形成的时候，是一个沸腾的热度极高的岩质和水汽的混合体。

    几百万年过去了，地球渐渐地冷却下来，表面形成一层薄薄的密闭的地壳。水蒸气冷却后变成了水，在地球上低洼的地方积存下来，慢慢地形成了今天的海洋。我们从20亿年前的化石中知道，最早出现在地球上的生命形式是细菌，然后又逐渐演化出蓝绿色藻类植物。这些植物释放出氧气，氧气从海中逸出，进入大气层，并形成了臭氧层。这个臭氧层隔开了太阳释放出的置万物于死地的辐射，形成一把巨大的保护伞，庇护着生命向陆地和空中发展，至此，生命发展的条件已完全具备。大约在6亿年前，生命的演化出现了早期的水母、珊瑚等。4.5亿年前，有了三叶虫、鹦鹉螺等。1.5亿年前，整个地球被庞大的恐龙家族统治着，一直延续到6500万年前。恐龙神话般地消失后，却迎来了鸟类和哺乳类的繁荣昌盛。

    距今250万年左右，我们的家园里出现一位重要的新成员——叫做“能人”的猿人。尽管他还不能直立地行走，但却用制造出的粗糙的石器和简陋的遮蔽物宣告了一个崭新的世纪——石器时代的到来。距今150万年前，我们的“能人”站立起来了，成为直立行走的直立人。距今5万年前，现代人——智人亚种出现。到了前3000年，史前人类开始使用金属，标志着人类早期文明进入了新的阶段。

    在自然状态下，我们的家园一直没有停止过变化。最初，地球上所有的大陆都是连接在一起的，成为一大块被称为“联合古陆”的超大陆。大约在2亿年前，超大陆开始分裂。到大约1.35亿年的时候，超大陆分裂成两块——冈瓦那大陆和劳拉西亚大陆。前者形成了今天的印度、南美洲的大部分、大洋洲和南极洲；后者形成了今天的欧洲、亚洲和北美洲。大陆躺在许多被称为板块的大块固态岩石上，以每年大约2.5厘米的速度缓慢地漂移着，移动的速度大概和我们指甲生长的速度差不多。而且，这种漂移至今仍在进行。当板块漂移发生碰撞或挤压时，就会造成火山、地震和海啸，并且使高山隆起，地壳下陷。号称“世界屋脊”的喜马拉雅山就是这样从一片汪洋中逐渐升高，并且还在继续升高。这种沧海桑田般的变化，是以地质年代为时间尺度单位来展示的。这种缓慢的环境变迁的作用在我们家园的一隅保存下了一些原始的哺乳类，像鸭嘴兽、针鼹等，让我们清楚地看到生命进化的中间环节。

    使我们的家园旧貌换新颜的另一个主要的因素是气候。从地球形成以来，气候不断地发生周期性的变化。世界各地在地质历史上曾经发生过三次大冰期，即震旦纪冰期和石炭纪、二迭纪冰期及第四纪冰期。离我们最近的第四纪冰期的末期，巨大的冰帽覆盖了世界上1/3的陆地，北美洲和欧洲的大部分地区都覆盖在冰层之下。我国的庐山、大理等地，也留下了冰川的遗迹。寒冷的冰期以及冰期末期的海平面上涨，对我们家园的居住者，无疑是一场大的灾难。只有在一些得天独厚的小环境中生活的动植物才有幸躲过。像红杉属的植物，在恐龙时代曾是北半球的优势种，广泛分布于亚洲和北美洲的中、高纬度地区。而在经历了第四纪冰期后，仅仅留下了美国的巨杉、海岸红杉和在我国被称为“活化石”的水杉三种孑遗植物。

    在生命进行的漫长岁月中，物种的形成和消亡一直在进行。科学家们认为，在地球上存活过的动物和植物已有99%自然灭绝了。当地球上的环境发生重大变化时，有些生物不能适应这种变化，就被大自然无情地淘汰掉，从我们这个家园中消失了。在史前时期，曾经发生过几百种生物大规模同时灭绝的事情，通常都是由于气候急剧变化所引起的。一些物种灭绝了，又有一些新的物种诞生了。“物竞天择，适者生存，”这就是大自然的法则。在这个法则的约束下，尽管我们的家园发生过巨大的变迁，经历了可怕的灾难，却一次又一次靠着自身的力量恢复到欣欣向荣、生机勃勃的状态。

    当人类出现后，特别是人类活动进入工业革命时期，我们的家园有了翻天覆地的变化。

    一些曾经是动植物生存的地方变成了人类居住的村庄、城镇和都市。一些鱼儿洄游的河流上矗立起了它们难以逾越的大坝。数以万计的人工合成的化学物质进入我们家园的天空、土壤、河流和海洋，进入我们家园每个成员的身体里。对于我们的美丽家园，这些化学物质完完全全是陌生的，没有谁会知道它们将给我们的家园带来怎样的命运。

    人口数量的急剧增加是我们家园出现的另一个巨大的变化。当今的地球上，恐怕难以找出第二种像人类这样拥有60多亿之众的大型哺乳类动物。从世界人口增长的速度，我们可以进一步看到这种变化对我们家园的影响和冲击。

    在人类出现后的很长一段时期内，我们人口数量增加缓慢。人们认为，在公元元年，世界人口大约为3亿。自那时起一直保持到18世纪中叶，人口增至8亿。世界人口大约每1500年增加一倍。如果我们一直保持这样的增长率，那么，要到第四个1000年，即3250年，世界人口才达到16亿。然而，无情的事实是从1800年起，人口增长速度开始加快，到1900年，世界人口已达17亿。仅仅用了150年而不是1500年，人口就增加了一倍。到1950年，世界人口增至25亿。这一次人口倍增，用了不到100年的时间。而1950～1987年短短的37年，人口又增加了一倍，达50亿。1991年，全世界的人口超过54亿，到2010年，人口总数已超过64亿。在这个20世纪的最后十年中，世界增加的人口相当于一个印度——一个占世界人口第二位的国家。在公元元年后的第一个1000年中，世界人口稳定在3亿左右，而在第二个1000年中，猛增到了近60亿！罗伯特·里佩托曾作过这样的计算：如果世界人口按每年1.67%的年增长率继续增加，到2667年时，地球上除了南极洲以外，所有的陆地表面都会挤满人。如果冰冷的南极也能居住的话，也只能再为7年中增长的人口提供个立足之处！

    如果世界真的是按罗伯特·里佩托所说的那样继续变化，我们的家园，我们富饶而美丽的家园，我们全人类以及人类的朋友——动植物共有的家园最终将会是什么样子？我们已经大概知晓了它从何而来，我们还能把握它向何处而去吗？

    （三）共同的家园

    如果我们按照着名学者施里达斯·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，北美洲的加拿大、南太平洋的澳大利亚都已不再是遥不可及的国度了。

    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，全球气候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他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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