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地球开始进入“人类世”?
发布时间:2022-08-18 11:39:33 浏览量:

人类世工作组的科学家在审阅了现有证据之后,投票将我们所处的时代划分为一个新的地质时代——“人类世”。

由34名成员组成的人类世工作组做出的这一决定,标志着正式定义一个新的地质年代的工作迈出了重要一步。什么是“人类世”?为什么要划分“人类世”?

“人类世”始于何时?

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毫无疑问,人类掌控着地球,决定着未来气候和生物多样性的进程。人类物种现在是塑造地球气候和生态系统的主导力量,其影响甚至超过了太阳轨道、火山作用和自然选择等力量,这些力量在地球45亿年的大部分时间里一直在影响着地球。人类活动已经对地球造成了重大影响,甚至可能改变地球的演化方向。欢迎来到“人类世”,这是地球历史上一个拟议的新纪元。

人类进入“人类世”

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自从这个术语首次被正式提出以来,专家们一直为此进行激烈的争论。

人类世工作组确定,人类对地球产生了深远的影响,这一说法是有理有据的。国际地层委员会旗下的第四纪地层学小组委员会于2009年设立人类世工作组(AWG),该工作组负责考察和界定“人类世”,共有34名地质学、考古学、生物学、海洋学、气候学等多种学科专家参与,由英国莱斯特大学的简·扎拉斯维奇担任主席。

在这次投票中,人类世工作组的29名成员支持“人类世”的定义,并投票赞成“人类世”始于1950年代——当时迅速增长的人口加快了工业生产、农用化学品使用和其他人类活动的步伐。与此同时,第一次原子弹爆炸产生的放射性尘埃在地球上飘荡,它们随后嵌入沉积物和冰川中,成为地质记录的一部分。

此次投票的结果并不让人感到惊讶,因为它只是巩固了2016年在南非开普敦召开的国际地质大会上的非正式投票结果。但这一结果鼓舞着科学家尽快找到代表全新世结束和一个由人类活动塑造的新地质年代开始的地质标记。

人类世工作组计划提议将“人类世”添加到地质时间尺度(地球的官方时间轴)中,该时间尺度根据化石和岩石中明显的剧烈环境变化分为多个阶段。例如,晚白垩世时代结束于6600万年前,大规模灭绝导致恐龙灭绝。1.17万年前一英里高的冰川的融化迎来了全新世——以相当温和的条件为特征的时代,适合发展我们所知的农业、永久定居点和文明。

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但是人类世工作组和其他人认为人类活动缩短了全新世的时间。我们正处于过渡期,从可预测的全新世到未知的“人类世”。“从来没有一个地质时代被如此近距离地观察过。”人类世工作组成员、巴尔的摩县马里兰大学地理和环境系统教授埃尔莱·埃利斯说。

撇开灾难性的小行星不谈,大多数过渡会在数万到数百万年间展开。但由于地质时间尺度涵盖45亿年,这些长期的变化是更长的不同地球尺度之间的昙花一现。对于研究岩层的地质学家来说,这些光点看起来像是不同沉积层之间的清晰边界。

地质学家在1950年代发现了一个世界性的标记,这可能预示着“人类世”的开始。在此期间,核武器释放的放射性粒子在世界各地的沉积物中留下了生动的标记。一千年后,挖掘者可能会触及该层。在未来几年,人类世工作组将向国际地层委员会发送正式提案,以最终决定是否将“人类世”添加到地质时间尺度中。

但并非所有人都同意。埃利斯是34名人类世工作组成员之一。他认为全新世与“人类世”的过渡更加复杂和渐进,在不同的时间和节奏上展开,这取决于所考虑的证据类型。

虽然人类世工作组是跨学科的,包括化学家、生物学家和历史学家等,但大多数成员都是地质学家。除了地理学家埃利斯和一位地质学家之外,反对票还来自该组织的两名考古学家,他们是研究数百或数千年间人类造成的变化的科学家。

在小组之外,许多专家也支持相同立场。他们一起在《自然》《当代人类学》和其他期刊上发表了论文,表明人类的影响可以追溯到几千年前——直到城市化或农业的曙光出现,甚至更早。

何为“人类世”

2000年,荷兰大气化学家、诺贝尔化学奖获得者保罗·克鲁森首次提出了“人类世”的概念。他认为地球已经告别了1.17万年前开始的地质时代全新世。人口的快速增长和经济的发展对全球环境产生了巨大的影响,人类活动在地球上的变化足以创造一个新的地质时代。

2002年,《自然》杂志发表了他的文章《人文地理学》。文章中,保罗·克鲁森正式提出了“人类世”的概念,并对“人类世”一词作了具体解释:自从瓦特在1784年发明蒸汽机以来,人类的活动日益成为重要的地质作用力;全新世已经结束,今天的地球已经进入了一个由人类主宰的新地质时代——“人类世”。

“人类世”概念的核心是人类活动对地球的影响已经大大超过了自然变化的影响。特别是自工业革命以来,人类在土地利用、水坝建设和河流开挖、水资源利用等方面极大地改变了地球的面貌和环境。更重要的是,人类活动改变了大气的组成。化石燃料的大量燃烧导致大气中温室气体浓度飙升,改变了气候变化的方式。从那时起,地球的历史演变进入了一个新的阶段。

2008年,英国地质学家、莱斯特大学地质学教授扎拉斯维奇和他的团队提出了一项建议,认为地球已进入“人类世”。

2011年5月,约20名诺贝尔奖得主向联合国提交《斯德哥尔摩备忘录》,建议将人类现在所处地质年代改为“人类世”。

2016年8月29日,第35届国际地质大会在南非举行,会议正式通过了“人类世”的概念。

为何要划分“人类世”

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保罗·克鲁森认为,人类活动对地球的影响足以开创一个新的地质时代。从工业革命开始,人类活动的影响已经大大超过了自然变化的影响,并且这种影响在未来数万年依旧会持续。因此,有必要专门划分出一个地质历史时期,来看待人类对地球环境重大且持续的改变。

在过去的300年里,地球表面发生了翻天覆地的变化。全球人口增长了10倍多。2002年克鲁森发表文章时,全球人口约为60亿,到2018年初,全球人口已飙升至74.4亿以上。由于化石燃料燃烧导致大气中温室气体增加,2002年,大气中的二氧化碳浓度达到370ppm(百万分之一浓度),比工业革命前高出30%;到2018年年中,大气中的二氧化碳浓度达到410ppm以上,比工业革命前高出45%以上,高于过去80万年的任何时候,甚至是过去300万~500万年来的最高值。

英国地质调查局的地质学家科林·沃特斯说:“人类本身已经成为一个地质过程。塑造地球的主要地质力量不再是河流、冰或风,而是人类。”

2008年,英国地质学家扎拉斯维奇认为地球已经正式进入了“人类世”。发表在第四纪地层学小组委员会网站上的文章指出,与“人类世”相关的现象包括生物栖息地减少、全球变暖、混凝土和塑料等材料的出现……这些变化将持续数千年或更长时间,它们正在改变地球系统。

人类影响早已发生

预测未来气候的模型取决于在人类进行重大改造之前对过去自然条件的重建。为了获得这些数据,气候科学家和生态学家通常使用“工业化前基线”,即工业化之前的环境条件,假设这些是自然的。德国耶拿马克斯普朗克人类历史科学研究所所长妮科尔·博伊文认为他们需要及时深入研究。

与许多考古学家的工作一样,她的研究表明,早在大加速之前,人们就已经对地球造成了重大改变。但她强调了这些古老的修改与20世纪以来发生的事情之间的关键区别。“虽然过去变化的规模确实巨大,但今天的变化令人难以置信。”她说。

博伊文建议将早期的转变称为“古人类世”或“原始人类世”。研究这一阶段有助于澄清自然基线,并揭示各种人类与环境相互作用的长期可持续性。例如,哪些耕作方式持续了数千年,哪些耕作方式在几十年内耗尽了景观。

博伊文及其同事在2016年《美国国家科学院院刊》论文中概述了古代人类通过影响物种分布改变地球的主要方式。几千年来,我们已经造成多种物种灭绝,使鸡和玉米等其他物种大量繁殖。

科学家们发现古代人类甚至改造了看起来最原始的环境,比如亚马孙。通过研究,我们现在知道土著人设计景观比想象的早了几千年。根据2020年《自然》杂志的一篇论文,这发生在1万年前,在与亚马孙森林接壤的当时没有树木的大草原上驯化了南瓜和木薯。这与大约1.2万年前中东地区已知最古老的作物驯化时间相近。通过这种种植和倾倒食物垃圾的方式,亚马孙河流域的古代人类创造了营养丰富的土壤,导致数千个“森林岛”的生长,这些“岛屿”仍然矗立在当今玻利维亚的草原上。

在雨林深处,强有力的证据表明人类会在自己的家附近种植有用的树种。在2017年的一项科学研究中,研究人员将3348个前哥伦布时期考古遗址的分布与该地区进行的林业调查进行了比较。分析表明,经常驯化的树木,包括巴西坚果、肉豆蔻和棕榈,在靠近考古遗址的地方大量生长。这表明过去的人们培育了这些树木并阻止了其他物种的生长。

人类世”始于何时

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关于“人类世”的开始时间科学界存在不同的看法,其中最早的日期是1万年前的农业革命。克鲁森精确地认定了“人类世”的初始地质年龄为1784年,即从瓦特改进蒸汽机开始。

2016年,《科学》杂志发表了一篇评论,认为“人类世”在功能和地层上不同于全新世。英国地质调查局的科林·沃特斯和其他人提出,基于大量数据,“人类世”应被视为一个新的地质时间单位。它的开始时间应该是20世纪中叶,即1950年左右,当时核能时代开始,人口膨胀,工业迅速发展,矿物和能源的使用加速。人类活动在地球上留下了一个无处不在的、持久的印记,它可以与上一个全新世完全分离。

大多数支持“人类世”命名的科学家更倾向于从1945年开始。20世纪中叶人口的迅速增长和工业化消耗了更多的自然资源,并产生了更多的温室气体,这标志着人类对地球物种的“极大加速”。

大多数人类世工作组成员认为,20世纪中叶是“人类世”的起点,当时迅速增长的人口加快了工业生产、农用化学品的使用和其他人类活动的步伐。然而,4名工作组成员不同意这一观点。他们投票反对将“人类世”定为新的地质时代的想法,并反对工作组试图在全球地质记录中找到一个单一明确信号的做法,认为应该承认人类从史前农业开始便对地球产生了渐进性的影响。

工作组的一位成员、英国莱斯特大学的考古学家埃奇沃思和说:“地层证据压倒性地表明,这是一个跨越‘人类世’的时期,它有多个起始点而不是一个起始时间。”

尽管围绕“人类世”的概念仍存在许多学术争议,但“人类世”的概念对全世界人民看待世界的方式产生了深远的影响。

中国“黄土之父”、已故著名地质学家刘东生院士指出:“‘人类世’的提出是一个值得考虑的问题,因为它不仅是一个地质阶段的问题,而且是一个人类在自然界中的地位和人类对自身认识的问题。”

需要更多数据确定“人类世”

为了真正描述“人类世”的出现,研究人员需要对考古和环境记录有一个全球性的看法。为了收集到这些信息,埃利斯、博伊文和其他255名考古学家对土地利用进行了调查,确定了公元前1万年到公元1850年之间的特定专业领域和时间段。

2019年发表在《科学》杂志上的结果表明,大陆拥有更多的人类改造土地。在某些地区,如温带欧洲和中国东北地区,这比地球科学家进行的气候重建中广泛耕作和放牧的日期早约2000年。

然而,土地利用只是我们物种足迹的一个组成部分,调查依赖于专家意见,而不是实际的考古数据。以这项研究为跳板,一项基于耶拿马克斯普朗克研究所的倡议,综合有关人类环境影响的全球数据的项目启动。该项目将捕捉“从燃料使用,到微塑料和来自化肥、化石燃料等物质的持久性有机污染物的一切,”考古学家安德里亚·凯伊说,他是协调这项工作的博士后研究员。

在因“COVID-19”而推迟的计划挖掘中,该团队将收集所有人造遗骸——从微塑料到古代石器——从地表到基岩。与此同时,他们正在推进对现有数据的大规模合成,这些数据存储在世界各地研究人员的笔记本电脑和硬盘驱动器上。

希望考古数据能够更详细地讲述“人类世”是如何以及何时开始的,以及人类必须做什么才能引导地球走向可持续的未来。

《奥秘》杂志社供稿

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