刘东生院士在中国科协2004年学术年会上的演讲，转载自（2004年11月20日人民网 责任编辑：赵铮） 原文如下：

人与自然和谐发展是根据十六届三中全会科学发展观提出来的，地球科学工作者深受鼓舞，对于我们来说，这既是一个难得的机遇，又是一个艰巨的挑战。

一、环境问题是21世纪全球经济和社会可持续发展的主要障碍

自从人类诞生以来，人与自然界之间的关系一直在不断地发展和变化。远古时代，生产力水平还远不发达的人类对大自然是无限崇拜的，未知世界的神秘事物是他们的图腾。这时候，人类畏惧自然，被动地适应自然，经过无数代人艰苦卓绝的努力，伴随着人类智力水平逐渐提高和社会组织结构的不断完善，人类开始有能力主动地与大自然进行亲密接触，人类对自然界有了越来越多的认识。

早在春秋时期，我国思想家老子就已经认识到：“水善利万物而不争”，这似乎是对生物界与非生物界相互作用关系的早期思考。19世纪30年代，作为现代地质学奠基人之一的Charles Lyell在他的经典著作《地质学原理》中写道：“‘原理’中所讨论的是可以用来说明地质现象的那一部分自然法则，包括生物界和非生物界。”这是地质学家用科学方法、科学理念探索自然、认识自然的开端。30年之后，进化论的积极支持者、著名学者Thomas H. Huxley在《人在自然界的地位》一书中则阐述道：“有关人类的许多问题之一，就是确定人类在自然界的位置和人类与宇宙间事物的关系”，明确了认识人与自然的关系的重要性和必要性。

随着生产力的不断提高和自然科学的迅速发展，人类社会一次又一次地出现巨大进步，人们不但不再畏惧自然，而且一度认为自己已经强大到了足以征服自然的程度，于是利用已经掌握的科学技术对大自然进行了各种各样的改造。然而，当人们沉浸于征服自然的乐趣之中时，各种后果也悄然而至。

（一） 温室气体大量排放导致全球变暖

现代大气中，人类活动排放的CO2等温室气体含量正在大幅度增加。1750年，大气中的CO2含量仅为280×10-6，而1996年则迅速增加到360×10-6；据IPCC估计，2050年，大气CO2含量将上升到560×10-6。以CO2为代表的温室气体的大量排放，可能导致了全球性的“温室效应”，并由此引发了一系列环境问题，直接影响了人们的生产和生活。20世纪，由于CO2含量的持续增高，全球表面温度上升了0.3～0.6℃,海平面上升10～25cm。到21世纪中叶，全球温度将增加1.5～4℃ ，可能导致发展中国家粮食产量降低3%～5％（亚洲国家5%～8％）。丁一汇教授指出，我国三熟制北界将北移500km，农牧交错带可能南移20～150km，农业结构将因此而改变。

（二） 海洋污染日益严重，海洋资源被过度开发，生物多样性受到威胁

仅1994年，我国陆源污水（工业、农业、生活）入海就高达86.355亿t，数量庞大；而海源污水和污染物（来自港口、船舶、油田、养殖场等）也不容忽视。同时，不合理的海岸工程、陆上水利水电工程的干扰将改变水动力条件，改变河口区来沙来水数量，导致海湾淤积、水资源衰退等恶果。

海洋生物资源的过度开发也是一个亟待解决的问题。以小黄鱼为例：20世纪50年代，小黄鱼年产量为12万t；90年代，年产量则降低到2万～3万t。联合国环境规划署曾警告，1990～2000年，地球上已有10％～20％的物种灭绝；而到2050年，25％的物种将有灭绝的危险。合理开发利用海洋生物资源、保护生物多样性已经刻不容缓。

（三）荒漠化（Desertification）和沙漠化（Sandy Desertification）加剧，沙尘暴发生频率增高

据统计，中国荒漠化土地面积为83.7万km2，易受荒漠化影响的土地为141万km2，合计达224.7万km2，占陆地国土面积的23.4％；已经沙漠化和受沙漠化威胁的土地90.8万km2，另有沙漠、戈壁、风蚀地128.3万km2，合计219.1万km2，占陆地国土面积的22.82％。总体上，我国土地沙漠化速率正在加大：由20世纪60～70年代的1560km2/a增加到80年代的2100km2/a，再增加到90年代的2460km2/a；而北方的强沙尘暴发生频率，20世纪50年代仅为 5次，60年代为 8次，70年代为13次，80年代为14次，90年代则增加到了23次。

（四） 淡水资源匮乏，水土流失严重

1950~2000年，我国完成水土流失综合治理面积85.9万km2，其中修建基本农田13.33万km2，营造水土保持林、果林、种草52.34万km2；水土保持设施每年拦蓄泥沙能力15亿t，增加蓄水能力250亿m3,减少入黄泥沙3亿t。然而，毁林毁草、陡坡开荒、无序厂矿工程也产生了新增水土流失面积60万km2，毁耕地2.667万km2（年均100万亩），废弃土石量30亿t/a，20％进入了江河湖泊。新增人为水土流失的面积基本抵消了种林种草和农田基本建设的治理成效。

以上只是列举几个我们身边的例子。事实上，很多重大的环境问题并非发生在我国，或者并非仅仅发生在我国，而是全球性的、世界各国普遍出现的问题，如全球变暖、海平面上升、干旱化、荒漠化等。这些问题的实质，是人与自然关系的不协调。于是，先知先觉的学者们开始呼吁人类社会重新审视人与自然之间的关系。1962年，蕾切尔·卡逊（Rachel Carson）的《寂静的春天》一书出版，在国际社会引起了轩然大波。美国前副总统戈尔后来在该书的再版序言中写道：“她的声音永远不会寂静。她惊醒的不但是我们国家，甚至是整个世界。”

我们国家从20世纪60年代开始就注意环境问题，环境保护工作取得了重大成绩。在经济飞速发展、综合国力显著提高的同时，我国对环境问题也越来越重视。在党的十六届三中全会上，人与自然协调发展被写入决议：“可持续发展，就是要促进人与自然的和谐，实现经济发展和人口、资源、环境相协调……”可持续发展观的确立，是一个划时代的进步，无论对科学界还是对全社会，都会起到巨大的推动作用。

二、认识未来需要研究现在和过去

实现人与自然和谐发展，需要人类社会的共同努力。研究现在和未来的环境问题，需要从过去的历史中寻找经验。地球科学在海洋、极地和大陆等方面的新发现，为探索这一问题提供了重要的科学依据。深海沉积物是研究地球环境变化的一个很好的对象。1968年，国际上开始实施深海钻探（DSDP）和大洋钻探计划（ODP），迄今为止，已经在世界各海洋钻井两千多口，取得岩芯二十余万米，其点位遍布各大洋和重要海域 。其中，1999年2月16日到4月12日的ODP184航次是在中国海区进行的首次钻探，包含1143、1144、1148共3个点位。以汪品先院士为首的中国科学家为此作出了杰出贡献。

深海沉积，涉及到了水圈（海水）、大气圈（水气相互作用、环流）、岩石圈（海洋沉积物）和生物圈（海洋生物）等多个圈层。三十余年的钻探，从时间维度上，大大深化了人们对地球系统的认识；藉此建立的反映过去气候变化的深海氧同位素曲线，推翻了传统的四次冰期理论，揭示了古气候具有多次冰期和间冰期旋回的演变规律，已经成为举世公认的全球变化标尺。新的“综合大洋钻探计划”（IODP）已于2003年10月开始。“综合大洋钻探计划”（Integrated Ocean Drilling Program）由日本和美国两家主持，日本斥资6亿美元，建造了比原来美国大洋钻探船大3倍半的“地球号”钻探船（原美国“JOIDES Resolution”排水量为 16900 t，日本“地球”号为57500 t），已于2002 年初下水，2006年运行。我国于2004年4月26日由徐冠华部长在东京与日本文部省、美国基金委签订备忘录，正式加入IODP。

地球上还有一类地域也广受关注，那就是被冰雪覆盖的南、北极和青藏高原高海拔地区。冰芯中保存着几十万年以来大气的样本，是研究古大气变化的直接证据。人们已经在南极、格陵兰和青藏高原钻取了相当长的冰芯进行研究，包括东方站冰芯、格陵兰冰芯、希夏邦马峰达索普冰川海拔7000m处的冰芯、古里雅冰芯等。东方站冰芯的温室气体记录了42万年以来全球气候和大气成分的演变历史，并提供了自工业革命以来CO2、CH4急剧增高的证据。IPCC还据此对未来的大气状况作了推测。1996～2003年，EPICA（ European Project for Ice Coring in Antarctica，欧洲南极冰芯计划）对长达3km的Dome C 冰芯的研究又将这一时间延长到过去的74万年。极地冰芯的获得使我们对过去的地球系统有了更加直观的认识。

除了海洋和极地冰芯以外，在陆地表层还存在着既能反映全球变化，又具有区域性特征的陆相沉积物——黄土。地球上有两大粉尘传输系统：①从非洲Sahara 和 Sahel到美洲、欧洲和中东；②从中国的戈壁沙漠飘洋过海到达北美，甚至跨过大西洋到欧洲。其中，后者沉降在中国大陆的部分形成了黄土高原。从地理学的角度看，黄土高原位于亚洲半干旱区，是重要的小麦和玉米分布带，集中了大量人口。过去250万年形成的黄土中的多层古土壤揭示了气候冷干—暖湿的多旋回变化；而距今600万~2200万年黄土的发现，又使人们对全球变化有了新的认识。黄土不仅记录着2200万年以来大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的相互作用，也记录着古人类的演化历史，蓝田的黄土石器工业、东胡林的人类化石等就是典型的例子。

黄土还与内陆干旱化、沙尘暴、古文明的变迁等诸多关系到国计民生的问题息息相关。例如，亚洲大气粉尘载荷记录了19个快速波动，这些波动与格陵兰冰芯记录的千年尺度波动和Heinrich 事件相对应。在每一次高粉尘载荷期之后都伴随着一次北太平洋海水表面冬温的降低。

黄土研究也使我们认识到了黄土高原植被分布具有沟谷和塬面的差异、基岩山地和黄土塬的差异（基岩山地可以生长森林，黄土塬区以草原为主）、地带性和区域性的差异等。相关研究不仅使我们对陆地系统的认识迈上了新台阶，还引发了人们对实现人与自然协调发展的积极思考。朱显谟院士在《黄土高原农业可持续发展的28字方略》一文中就提出：“全部降水就地入渗拦蓄，米粮下川上塬，林果下沟上岔，草灌上坡下坬”；而朱海之“黄河泥沙主要来自砂黄土地区”的研究结果，则为治理黄河提供了重要依据。

另外，对湖泊、泥炭、珊瑚、洞穴石笋、树木年轮、古动物牙齿等的研究也是卓有成效的，丰富了我们对地球系统的认知能力。

对深海沉积、冰芯和黄土等等的研究结果，虽各自独立、各具特色，但却有着惊人的一致性，这充分体现了地球系统的和谐统一；同时也提醒我们，尤其是地学工作者，很多时候是有必要将自己的研究对象纳入地球系统的范畴来进一步考虑的。

三、我们知道的比我们需要知道的要少得多——地球系统的复杂性

过去的研究工作，使得我们能够全方位、多角度、多元化地了解过去的地球系统，然而，地球系统是非常复杂的，我们对她的认识还远远不够。若想全面、准确地理解地球系统，为实现人与自然协调发展提供更加完备的科学理论，我们已经知道的要比我们需要知道的要少得多。

例如，当今社会广为关注的大气CO2温室效应问题：虽然人们已经从冰芯中了解到过去42万年来CO2、CH4等温室气体的变化规律，但是，对于CO2和全球变暖之间的关系还不是十分清楚。在短时间尺度上，CO2浓度变化与全球温度变化一致；随着大气CO2浓度的进一步增加，温度是否会继续增加下去呢？工业革命以来，大气中CO2增加了80×10-6 v，我们今天的气候却不比过去更温暖，为什么？中新世早期全球十分温暖， CO2浓度却不高，被称为“没有CO2的温室效应”，这又是为什么？

同时，有人认为，CO2 含量在冰期和间冰期的变化是很大的，足以成为气候变化的重要驱动因子；也有人指出，过去4个冰期—间冰期旋回大气CO2含量随时间的变化模式表明，CO2（以及CH4）含量也随气候的变化而变化，即CO2（以及CH4）含量是气候波动的“果”而不是“因”。这些不一致意见表明，我们对 CO2的气候效应及环境系统内部的运作过程还缺乏深入的理解。

又如，全新世中期是气候温暖的时期，但雷州半岛海岸线珊瑚7500～7000a B.P.有9次死亡，说明在全新世温暖期有急剧变冷事件。进一步研究后发现，冷事件期间，夏季温度与1994～2000年相似，冬季却要低3~4℃，月最低温度可达10.7℃以下，导致珊瑚大量死亡，形成“雷州事件”。

再如，中国罗布泊的干涸发生在20世纪60年代，而非洲乍得湖也是在同一时期开始变干，这究竟是偶然还是必然？

温室气体和气候突变等例子说明，地球环境是一个非常复杂的系统，各圈层之间的相互作用在时间和空间维度上都是无比精妙的，我们已经认识到的仅仅是冰山之一角；而人类的日益繁盛，又使得这个系统的复杂性和不确定性大为增强。人类活动已经成为一种重要的地质营力，在地球系统的运转中发挥着越来越多、越来越鲜明的作用，这迫使我们必须从一个崭新的视角来考察今天的地球系统。

四、人类世——人与自然协调发展的新视角

2000年，考虑到人类对地球系统已经而且还会继续对地球系统产生巨大的、不容忽视的影响，诺贝尔奖获得者P. Crutzen等建议从一个全新的角度来研究地球系统，即人类世。P. Crutzen 等认为：“无过于把当今地质时代叫做‘人类世’，以强调人类在地质和生态中的核心作用更为合适的了”，人类活动造成的影响将在未来很长的一段时间内存在，未来甚至在5万年内人类仍然是一个主要的地质推动力，造成的影响及不良影响还难以消除。

“人类世”概念的提出可能是地质学的又一次飞跃。

实际上，人类世的思想内涵由来已久。1926年，地球化学的先驱维尔纳德茨基（Vernadsky）率先提出了“人类代”（Anthropozoic）一说，他认为“在地球表面上，没有比全体生物界的化学作用更为强大的了。”而著名学者德日进神父（Pierre Teilhard De Chardin）则确立了会思考的地球观——“智慧圈”（No-sphere）理念。2000年，P Crutzen和E. F. Stoermer明确了人类世（Anthropocene）这一人类地质学概念。

工业革命以来，全球人口迅猛增长，生产力不断飞跃，经济高速发展。科学技术的腾飞为人们插上了改造自然的翅膀，人类活动已经成为重要的地质营力，其负面影响正在加剧侵袭着人类赖以生存的地球系统。因此，P. Crutzen认为，人类世可以说是从18世纪晚期开始的，其特征是从南极冰层捕获的大气中CO2和CH4的全球性增高。这恰与1784年瓦特发明蒸汽机的时间相当。

W. F. Ruddiman则提出了对人类世的新假说：人类世实际开始于几千年以前，是农业出现及随之而来的农业实践中的技术革新的结果。

我们认为，早在农业开始出现的时候（可能是14000年前），人类就已经造成了地球表面土地覆盖的改变，开始了一个新的环境地质时代。因此，人类生产力发展的第一次飞跃——农业革命的开端可以作为人类世的起点。

当今世界，人类对环境的影响日益强烈，已经处于间冰期的地球可能即将进入一个 “超级间冰期”，所以有人称地球为Terra Incognia；也有人认为地球可能出现新的降温，进入下一个冰期。

未来若干年，地球是继续变暖，还是会进入一个新的冰期？灾难性气候会不会出现？在这些问题上，作为地质营力的人类负有重大的责任。或者可以说，人类的行为对地球系统未来的走向有着不容忽视的影响。

总之，人类世是最新的一个地质时代，其特点是人与自然相互作用的加剧，涉及到可持续发展的各个方面。

研究人类世，不仅需要多种自然科学的交叉融合，甚至要求自然科学和社会科学的通力合作，加强地球系统研究，实现人与自然和谐发展。

在联合国的支持下，2006年将被作为“国际行星地球年”。 这是当前所有学科中最有雄心和最有远见的科学计划。其内容包括：

（1）地下水——可持续利用；

（2）地质灾害——缩小危害，加强预报；

（3）地球与健康——建立一个更安全的环境；

（4）气候——建立档案库（‘stone tape ’）；

（5）资源——可持续发展的可持续能力；

（6）巨型城市——深入地下与更为安全。

中国将协助有117个成员国的国际地质联合会

（IUGS）推动这一计划。这要求地球科学工作者全面地、不断地努力发展我们的事业，为人与自然和谐发展的基础科学研究而奋斗。

作者简介

刘东生，1917年11月出生于辽宁省沈阳市。中国科学院院士，第三世界科学院院士，欧亚科学院院士。现为中国科学院地质与地球物理研究所研究员。

刘东生是我国地球环境科学研究领域的专家，在从事地学研究近60年中，对中国的古脊椎动物学、第四纪地质学、环境科学和环境地质学、青藏高原与极地考察等科学研究领域，特别是黄土研究方面做出了大量的原创性研究成果，使中国古全球变化研究跻身世界前列。

刘东生多次获得国内外科学奖励，其中重要的有2002年的国际泰勒环境科学成就奖和2003年的国家最高科学技术奖。