人類世：在古今之間拆墻

汪品先

科學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學里的古，時間尺度相差懸殊，難以溝通。地質學的古記錄在石頭里，講的是移山倒海、海枯石爛，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。但是隨著科學的發展，這些原來的概念都出了問題。一方面運用高科技，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，對于原來只有地質學才研究的現象也都產生了影響，無論沉積過程還是生命演化都脫離了常規。這樣一來，“現代過程”和“地質過程”之間原來的古今界限就變得模糊起來，于是21世紀剛一開始，就出現了“人類世”（Anthropocene）的新概念。

人類世概念的提出

從地球系統的角度看，所謂“全球變化”就是人類活動改變了地球表層系統自然運行軌道；換句話說，是具有智能的人類已經成為地球系統前所未有的一種營力。科學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，蘇聯地球化學家弗拉基米爾·維爾納茨基（Vladimir I. Vernadsky）和法國古生物學家德日進神父（Pierre Teilhard de Chardin）、法國哲學家愛德華· 勒羅伊（édouard Le Roy）三位共同提出了“智慧圈”（noosphere）的概念，用來標志地球進入了有人類作用介入的新時期。可惜這些先哲的預見，并沒有引起當時社會的注意。

重要的轉折發生在世紀之交。在當前全球變化研究的高潮中，諾貝爾獎得主、荷蘭的大氣化學家保羅·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，提議將工業化以來的現代劃作一個新的地質時期，叫作“人類世”，以強調人類在地質學和生態學中的特殊作用，并區別于冰期后的“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，我國最先響應的是劉東生先生。此后的15年里，世界上至少發表了300 篇國際論文、創刊了三種新學報專門討論人類世，包括自然科學和社會科學在內。反應之熱烈，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之窗：把現代的人類活動和社會變遷，放到地質的時空尺度里探討；又把古老的地質過程和演變歷史，延伸到了今天。人類世的提出，把“現代”和地質歷史上“古代”的概念，在地球系統的背景上統一起來，從而推倒了古今之間在學術上的隔墻，用地質的眼光看今天，同時也促進了用現代過程的眼光去看地質歷史。這與傳統的“將今論古”完全不同：19 世紀進化論產生的將今論古忽略了不同時期地質過程的差異，20 世紀科學界早就指出“第四紀的通量不是地球的標準”。而21 世紀人類世概念的提出進一步點明了現代過程的特殊性，進一步揭示了各種通量的變化。正因為認識到了這種差異，才能刻畫出地球系統的動態性質，才為古今一體化奠定了基礎。

人類世的提出，改變了科學家們的視角。她促使學術界用新的眼光去觀測森林，發現生態變化在加快演化的速率；去觀測海洋，發現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科，從地貌學看，人類改變了地球一半以上陸地的地形和物質通量，世界上大河的河道基本上都因為筑壩而發生變化，森林開發和農耕土地改變了剝蝕和沉積的速率，使得“人類活動地貌學”走紅。從沉積學看，人類活動加速水土流失在3 000年前已經開始，到1 000年前尤為加劇。但是更大的變化發生在20世紀的50年代，不但因為筑壩降低了沉積物入海流量，而且隨著工業發展，沉積物里的塑料、工業黑炭、水泥屑等大量出現，成為辨識人類世地層的“技術化石”。尤其是塑料，由于其快速改進和廣泛傳播，有希望成為人類世地層劃分的“標準化石”；至于小于5毫米的“微塑料”已經被當作沉積顆粒，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.按地理大發現劃在公元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。導火線是關于人類世開始的年代，有一部分科學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。然而地質學里的地層單元，必須有明確的上下界面；作為國際地層單元，更需要有全球層型剖面和地點（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。

這些年來，一些科學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講了人類世始于工業化，也就是200年前。但究竟劃在什么時候，意見發生了分歧，歸納起來無非有遠、近兩大類：近的放在幾百年內，遠的放在幾千年前。主張近的意見是劃在1800年前后，也就是工業化開始、大量使用礦物燃料的時間，大氣CO2濃度從工業化前的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50年代的核試驗作為人類世的下界，因為當時大氣受到核污染，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）。也有人認為論影響之大，應當選在“地理大發現”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，遭到了另外一些科學家的反對，認為是多此一舉。有兩個原因：首先，地層表里已經有個“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，現在將百年尺度的人類世定作地層單元，只能產生社會效應，缺乏科學上的可行性和必要性。可見人類世爭論的根還是在于人類對地球表層產生影響究竟從何時開始。

許多科學家拿出證據來論證：人類對地球系統的影響，并非從工業化開始，早期的狩獵、農耕社會已經產生了不容低估的影響，而低估的原因之一是認為早期社會人少，影響也一定小。確實短短的一個20世紀，世界總人口從10億出頭飆升到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境效應，認為人少了作用一定不大。正因為這種原因使學術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。根據考古資料，亞洲地區尤其是中國的稻田早在四五千年以前就已經開始（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應當下降才對（圖2B）。

圖2 亞洲地區開始種植稻米的時間與大氣甲烷含量增加的時間相當。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，人類幾千年前的農耕活動已經在改變地球表層系統。不僅如此，在農耕開始之前，早期人類的狩獵就已經產生過嚴重后果。我們今天才談論保護生物多樣性，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之后，進行狩獵和焚林的結果。等到人類社會發展到新石器時代，隨著農作物和家畜的飼養，焚林和農業釋放的CO2和CH4進入大氣，在7 000年和5 000年前已經開始進入記錄（圖2B）。總之，回顧過去，展望將來，人類的作用在歷史尺度上在逐漸增強，但絕不是從工業化開始。這些科學家認為：無視這種種長期變化的背景，單獨將最近時期劃作一個“地層”，盡管社會目標值得贊揚，科學根據卻明顯不足。

人類世與地層學

現在再回過來討論人類世進地層表的問題。什么是地層學？地層學是為石頭定年齡，不是為人類生活使用的。地質學家找礦需要對比地層，地層表的建立是為巖石確定地質年齡，以便進行地質填圖和地質找礦，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年，也要改用地質年表嗎？再說作為正式的國際地層單元，都要求選地質露頭建立有“金釘子”的標準剖面。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過50來次間冰期，有的長達好幾萬年，都沒有建“世”，唯獨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，因此有些科學家認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一步強調全球變化的嚴重性，也能夠滿足媒體炒作的需求，但這種做法，不應該以犧牲科學標準作為代價。

如果真的把人類世列入地質年代表，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時期。那么人類世何時結束？ 最簡單的答案是人類滅絕，沒了人類當然人類世也就結束。一位95歲的澳大利亞科學家，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？人類活動已經改變了生物圈，豺狼虎豹已經罕見，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。如果不采取應對措施，任憑人類活動肆意破壞生存環境，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里古和今的隔墻，而并不在于又多了根地層界線。地球系統科學的大發展，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，尤其是學術界古、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，看來學術界的意見分歧不無道理，因為時間實在太短。有道是當代不修史，原因是當局者迷。學術界的精力不如放到應對全球變化的實際措施上去，而人類世進地層表之類的問題，完全可以暫且放下，至少等幾百年以后再去處理。