第30章生物圈的未来要点概述30.1世界人口在爆炸性的增长不断增长的人口：世界人口已有60亿，而且还在急剧增长；再过39年，人口还要翻一翻。30.2只有农业的发展才能支持不断增长的世界人口农业的未来：提高现有耕地的生产力是当前农业发展的焦点。30.3人类活动使得环境压力日益沉重核能：核能虽然充足，但既不便宜也不安全二氧化碳和全球变暖：全球工业化导致大气中二氧化碳水平显著上升，致使气候变暖污染：人类工农业活动使大量有害化学物质进入生态系统中酸雨：廉价高硫煤的燃烧使得硫进入大气，并与水化合形成酸雨降至地面，对生态系统造成破坏臭氧层空洞：一种叫CFC的工业化学物质正在破坏大气中的臭氧层，使得地球失去了抵挡太阳紫外线辐射的重要防护层热带雨林的破坏：世界上大多数热带雨林正在遭受人类活动的破坏30.4解决环境问题需要每一个人的努力环境科学：解决环境问题需要每个人都认识到它的重要性保护不可再生资源：表层土壤、地下水和生物多样性是三种重要的不可再生资源图30.1是1985年春天由卫星拍摄的纽约市景象。在这幅小小的图片中，有数百万人喧闹噜杂着，有数百万车辆如潮水涌动；在这一刻，无数婴儿降生，又有无数死者被埋葬。这个星球上每一个人的未来一一包括我们一一都同这张照片中看不见的数百万人联系在一起，因为一一我们只有一个地球。人们消耗了太多的食物和水，消耗了太多的能源和矿产，与此同时制造了太多的垃圾；但是人们
第 30 章 生物圈的未来 要点概述 30.1 世界人口在爆炸性的增长 30.1 世界人口在爆炸性的增长 不断增长的人口：世界人口已有 60 亿，而且还在急剧增长；再过 39 年， 人口还要翻一翻。 30.2 只有农业的发展才能支持不断增长的世界人口 30.2 只有农业的发展才能支持不断增长的世界人口 农业的未来：提高现有耕地的生产力是当前农业发展的焦点。 30.3 人类活动使得环境压力日益沉重 30.3 人类活动使得环境压力日益沉重 核能：核能虽然充足，但既不便宜也不安全 二氧化碳和全球变暖：全球工业化导致大气中二氧化碳水平显著上升，致 使气候变暖 污染：人类工农业活动使大量有害化学物质进入生态系统中酸雨：廉价高 硫煤的燃烧使得硫进入大气，并与水化合形成酸雨降至地面，对生态系统 造成破坏臭氧层空洞：一种叫 CFC 的工业化学物质正在破坏大气中的臭氧 层，使得地球失去了抵挡太阳紫外线辐射的重要防护层 热带雨林的破坏：世界上大多数热带雨林正在遭受人类活动的破坏 30.4 解决环境问题需要每一个人的努力 30.4 解决环境问题需要每一个人的努力 环境科学：解决环境问题需要每个人都认识到它的重要性 保护不可再生资源：表层土壤、地下水和生物多样性是三种重要的不可再 生资源 图 30.1 是 1985 年春天由卫星拍摄的纽约市景象。在这幅小小的图片中，有 数百万人喧闹嘈杂着，有数百万车辆如潮水涌动；在这一刻，无数婴儿降生，又 有无数死者被埋葬。这个星球上每一个人的未来——包括我们——都同这张照片 中看不见的数百万人联系在一起，因为——我们只有一个地球。人们消耗了太多 的食物和水，消耗了太多的能源和矿产，与此同时制造了太多的垃圾；但是人们
也有能力解决这些由于世界人口爆炸带来的问题。在本章中，我们将讨论人类生活对周围环境的影响，以及人们为了缓解环境压力而做出的诸多努力一一为了我们，也为了我们的子孙。30.1世界人口在爆炸性的增长不断增长的人口当前，世界有60亿人口，这给生物圈带来了严峻的考验。人口是怎样变得如此之多的呢？在过去的300年中，人口出生率（全球平图30.1卫星拍摄的纽约市均水平）一直保持稳定，大约是每年每千人出生30人（现在是每年每千人出生25人）。但同时，由于卫生状况和医疗技术的改善，死亡率稳步下降，从每年每千人死亡29人下降至每年每千人死亡13人。所以，虽然出生率保持不便甚至略有下降，死亡率的显著下降造成了今天如此庞大的人口。每年全球范围内出生率和死亡率的差值可使人口总量增加约1.4%。这个速度虽然看起来非常小，但按此速度发展下去，只需39年世界人口的数量便可翻上一翻！自前，世界人口的年增长量为7700万，儿乎等于德国自前的所有人口。世界上每天有200万人出生，也就是说每分钟超过140人！世界人口在目前60亿的基础上仍在增长，预计将会在本世纪稳定在85亿到200亿之间的某个数量。未来的趋势世界人口的60%居住在热带或亚热带地区（图30.2）。另外20%在中国；剩余的20%则在发达国家：欧洲、前苏联各邦联国、日本、美国、加拿大、澳大利亚和新西兰。发达国家的人口年平均增长率为0.3%，而大多数发展中国家（不包括中国）的人口年平均增长率为2.2%（1995）。在1950年，每一个居住在发达国家（例如美国）的人对应世界其它地区的两个人；仅仅70年以后，即到了2020年，这个比例将会变成1：5
也有能力解决这些由于世界人口爆炸带来的问 题。在本章中，我们将讨论人类生活对周围环 境的影响，以及人们为了缓解环境压力而做出 的诸多努力——为了我们，也为了我们的子孙。 30.1 世界人口在爆炸性的增长 不断增长的人口 当前，世界有 60 亿人口，这给生物圈带来 了严峻的考验。人口是怎样变得如此之多的 呢？在过去的 300 年中，人口出生率（全球平 均水平）一直保持稳定，大约是每年每千人出 生 30 人（现在是每年每千人出生 25 人）。但同时，由于卫生状况和医疗技术的 改善，死亡率稳步下降，从每年每千人死亡 29 人下降至每年每千人死亡 13 人。 所以，虽然出生率保持不便甚至略有下降，死亡率的显著下降造成了今天如此庞 大的人口。每年全球范围内出生率和死亡率的差值可使人口总量增加约 1.4％。 这个速度虽然看起来非常小，但按此速度发展下去，只需 39 年世界人口的数量 便可翻上一翻！ 目前，世界人口的年增长量为 7700 万，几乎等于德国目前的所有人口。世界 上每天有 200 万人出生，也就是说每分钟超过 140 人！世界人口在目前 60 亿的 基础上仍在增长，预计将会在本世纪稳定在 85 亿到 200 亿之间的某个数量。 未来的趋势 世界人口的 60％居住在热带或亚热带地区（图 30.2）。另外 20％在中国；剩 余的 20％则在发达国家：欧洲、前苏联各邦联国、日本、美国、加拿大、澳大 利亚和新西兰。发达国家的人口年平均增长率为 0.3％，而大多数发展中国家（不 包括中国）的人口年平均增长率为 2.2％（1995）。在 1950 年，每一个居住在发 达国家（例如美国）的人对应世界其它地区的两个人；仅仅 70 年以后，即到了 2020 年，这个比例将会变成 1：5。 图 30.1 卫星拍摄的纽约市
正如我们在第24章中所学到的，人口的年龄结构决定了其增长速度。要想预测人口未来的增长趋势，确定其中未到生育年龄人口的比例至关重要。在发达国家如美国，约有1/5的人口处于15岁以下；在发展中国家，譬如墨西哥，这个比例是美国的两倍。虽然大多数热带和亚热带国家陆续颁布了限制人口增长的政策，这些国家的人口仍将在21世纪持续增长（图30.3）。发达国家占全世界人口的比例会越来越小。印度在1995年拥有9.3亿人口（其中36%为15岁以下），虽然在2000年成功的控制了人口生育的速度，它的人口也将持续增长到本世纪中叶：而按当前人口增长的速度，到2050年印度将拥有近14亿人口，并且会继续高速增长下去。P613人口增长速度已经开始呈下降趋势联合国已经公布了世界人口增长速度持续下降的消息，从1965一一1970年的2.0%降到了1998年的1.4%。但是，由于基数太大，当前每年人口要增加7700万，而60年代每年只有5300万。联合国将人口增长比率的下降归功于计划生育、经济的增长和妇女社会地位的提高。虽然联合国赞成美国提出的资助计划生育工程，有些人却对此持反对态度；他们认为如果将钱花在提高教育和刺激经济增长方面会更有效，因为这样做
正如我们在第 24 章中所学到 的，人口的年龄结构决定了其增 长速度。要想预测人口未来的增 长趋势，确定其中未到生育年龄 人口的比例至关重要。在发达国 家如美国，约有 1/5 的人口处于 15 岁以下；在发展中国家，譬如 墨西哥，这个比例是美国的两倍。 虽然大多数热带和亚热带国家陆 续颁布了限制人口增长的政策， 这些国家的人口仍将在21世纪持 续增长（图 30.3）。发达国家占全 世界人口的比例会越来越小。印 度在 1995 年拥有 9.3 亿人口（其 中 36％为 15 岁以下），虽然在 2000 年成功的控制了人口生育的 速度，它的人口也将持续增长到 本世纪中叶；而按当前人口增长 的速度，到 2050 年印度将拥有近 14 亿人口，并且会继续高速增长 下去。 P613 人口增长速度已经开始呈下降趋势 联合国已经公布了世界人口增长速度持续下降的消息，从 1965——1970 年 的 2.0%降到了 1998 年的 1.4％。但是，由于基数太大，当前每年人口要增加 7700 万，而 60 年代每年只有 5300 万。 联合国将人口增长比率的下降归功于计划生育、经济的增长和妇女社会地位 的提高。虽然联合国赞成美国提出的资助计划生育工程，有些人却对此持反对态 度；他们认为如果将钱花在提高教育和刺激经济增长方面会更有效，因为这样做
会带来人口意识的普遍提高和人口出生率的下降。联合国当然支持发展中国家的教育事业，但有趣的是，已有报道表明，随着计划生育的实行，家庭人口数量的减少总是伴随着更高的教育水平。许多国家正在为降低人口增长速度做出艰苦的努力，这些努力也的确卓有成效。如果这种努力坚持不解，世界人口可能在21世纪停止增长。没有人知道这个星球到底能够养活多少人口：但已经清楚的是，依靠现有的技术，我们可以养活比现在更多的人。值得一提的是，人口规模不是决定资源消耗的唯一因素，人均资源消耗量同样起着非常图30.3热带和亚热带地区人口重要的作用。从这个角度来说，我们这些生活增长最快。世界上最大的城市墨西哥城，拥有2000万人口。在发达世界的人更应该注意减轻自身可能带来的负面影响；这是因为，虽然世界人口的大部分集中在发展中国家，而大部分资源却消耗在发达国家。事实上，占世界20%的最富裕人口消耗了世界资源的86%，同时制造出世界二氧化碳的53%；而占世界20%的最贫穷人口却只消耗了世界资源的13%，制造出3%的CO2。从另一个角度看，一个出生在发达国家的婴儿，他一生所消耗的资源将是出生在发展中国家婴儿的30到50倍。长期持续的发展是人类面临的最紧迫的任务。我们子孙的生活质量很大程度上将取决于我们是否能够成功的限制人口和人均资源的消耗。1998年，全球已有60亿人口，并且以每年1.4%的速度增长。照此下去，世界人口将于39年后达到现在人口的两倍。虽然人口增长率在不断下降，可是发达国家人均资源的高消费量与人口问题同样严重。30.2只有农业的发展才能支持不断增长的世界人口农业的未来
会带来人口意识的普遍提高和人口出生率的 下降。联合国当然支持发展中国家的教育事 业，但有趣的是，已有报道表明，随着计划生 育的实行，家庭人口数量的减少总是伴随着更 高的教育水平。 许多国家正在为降低人口增长速度做出 艰苦的努力，这些努力也的确卓有成效。如果 这种努力坚持不懈，世界人口可能在 21 世纪 停止增长。没有人知道这个星球到底能够养活 多少人口；但已经清楚的是，依靠现有的技术， 我们可以养活比现在更多的人。 值得一提的是，人口规模不是决定资源消 耗的唯一因素，人均资源消耗量同样起着非常 重要的作用。从这个角度来说，我们这些生活 在发达世界的人更应该注意减轻自身可能带 来的负面影响；这是因为，虽然世界人口的大部分集中在发展中国家，而大部分 资源却消耗在发达国家。事实上，占世界 20％的最富裕人口消耗了世界资源的 86％，同时制造出世界二氧化碳的 53％；而占世界 20％的最贫穷人口却只消耗 了世界资源的 13％，制造出 3％的 CO2。从另一个角度看，一个出生在发达国家 的婴儿，他一生所消耗的资源将是出生在发展中国家婴儿的 30 到 50 倍。 长期持续的发展是人类面临的最紧迫的任务。我们子孙的生活质量很大程度 上将取决于我们是否能够成功的限制人口和人均资源的消耗。 1998 年，全球已有 60 亿人口，并且以每年 1.4％的速度增长。照此下去，世界 人口将于 39 年后达到现在人口的两倍 39 年后达到现在人口的两倍。虽然人口增长率在不断下降 。虽然人口增长率在不断下降，可是发达 国家人均资源的高消费量与人口问题同样严重。 30.2 只有农业的发展才能支持不断增长的世界人口 农业的未来 图 30.3 热带和亚热带地区人口 增长最快。世界上最大的城市墨西 哥城，拥有 2000 万人口
前世界面临的最为严峻和急迫的挑战之一就是需要生产足够的粮食以满足日益增长的人口。这个问题在经济学家们看来并不足为惧，他们估计从1950年至今，世界粮食生产增长了2.6倍，远高于人口增长的速度。但是，目前几乎所有可用的耕地都已被开垦，世界上许多地区也因为大量饥饿人口的破坏而丧失了可持续发展的潜力。自1950年以来，世界良田的20%已化为乌有。在这些繁重的问题面前，我们不得不考虑未来农业的发展前景。寻找新的粮食作物我们现在究竟有多少种粮食作物？仅仅三种作物一一水稻、小麦和玉米一就为人类提供了半数以上的能量需求：仅仅100余种植物就提供了我们所需热量的90%以上：仅仅有约5000种植物曾被作为食物食用。而在所有的250，000种植物中，可能有另外上万种植物可供食用一一如果它们的性质被完全研究清楚和广泛种植的话（图30.4）。农业科学家正尝试种植新的作物，尤其是那些可以在世界人口增长最快的热带和亚热带地区生长良好的品种。当今广泛栽种于全世界的作物几乎都拥有数百年甚至上图30.4新的粮食作物。（a）印加和阿兹提克时代，谷苋千年的历史。只有少数（Amaramthspp.）是拉丁美洲高原上的重要作物。谷苋生长几种，如橡胶树和油棕快，而且能够提供含有丰富赖氨酸的谷物，一般的植物蛋白不含赖氨酸，但它却是动物必需的营养物质。（b）四棱豆榈，自1800年后才被（Psophocarpustetragonolobus）是一种热带固氮藤本植物，广泛引种。它可以提供高营养的叶片和果实，果实里的种子可以提供丰富的食用油。翼豆最初在新几内亚和东南亚种植，1970年以几乎所有的重要后已遍及整个热带地区。作物都有一个特点，那就是种植方法非常简单。而现在，耕作技术空前发达，我们能够提高土壤肥力、控制害虫，这就为将更多植物作为后备粮食作物提供了条件。农业科学家正在采
目前世界面临的最为严峻和急迫的挑战之一就是需要生产足够的粮食以满 足日益增长的人口。这个问题在经济学家们看来并不足为惧，他们估计从 1950 年至今，世界粮食生产增长了 2.6 倍，远高于人口增长的速度。但是，目前几乎 所有可用的耕地都已被开垦，世界上许多地区也因为大量饥饿人口的破坏而丧失 了可持续发展的潜力。自 1950 年以来，世界良田的 20％已化为乌有。在这些繁 重的问题面前，我们不得不考虑未来农业的发展前景。 寻找新的粮食作物 我们现在究竟有多少种粮食作物？仅仅三种作物——水稻、小麦和玉米—— 就为人类提供了半数以上的能量需求；仅仅 100 余种植物就提供了我们所需热量 的 90％以上；仅仅有约 5000 种植物曾被作为食物食用。而在所有的 250，000 种植物中，可能有另外上万种植物可供食用——如果它们的性质被完全研究清楚 和广泛种植的话（图 30.4）。 农业科学家正尝 试种植新的作物，尤其 是那些可以在世界人 口增长最快的热带和 亚热带地区生长良好 的品种。当今广泛栽种 于全世界的作物几乎 都拥有数百年甚至上 千年的历史。只有少数 几种，如橡胶树和油棕 榈，自 1800 年后才被 广泛引种。 几乎所有的重要 作物都有一个特点，那 就是种植方法非常简单。而现在，耕作技术空前发达，我们能够提高土壤肥力、 控制害虫，这就为将更多植物作为后备粮食作物提供了条件。农业科学家正在采 图 30.4 新的粮食作物。（a）印加和阿兹提克时代，谷苋 （Amaramth spp.）是拉丁美洲高原上的重要作物。谷苋生长 快，而且能够提供含有丰富赖氨酸的谷物，一般的植物蛋白 不含赖氨酸，但它却是动物必需的营养物质。（b）四棱豆 （Psophocarpus tetragonolobus）是一种热带固氮藤本植物， 它可以提供高营养的叶片和果实，果实里的种子可以提供丰 富的食用油。翼豆最初在新几内亚和东南亚种植，1970 年以 后已遍及整个热带地区