時間：2023-04-08 11:30:15
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關鍵詞：多源衛星波浪數據；浮標觀測；中國近海；波浪分布
1 衛星波高數據驗證
海上自然破壞力的90%來自海浪，大浪對航船、海洋工程具有很強的破壞性。了解中國近海海域的海浪狀況，不僅有利于海洋防災減災，還可以為海洋開發和海上軍事活動提供可靠的保障。
目前海浪區域氣候研究主要基于海浪模式輸出資料、大氣模式再分析資料以及衛星高度計的波高數據等。本文比較了多個國際機構校準的沿軌數據集，發現歐洲空間局（ESA）GlobWave項目下法國海洋開發所Queffeulou等建立的數據集[1]，時間跨度長（1991-2015年），衛星數量多（9顆星，見圖1a），時空覆蓋上都優于以往的數據集。
由于衛星反演模式參數確定過程中沒有中國海上的實測數據，因此使用該數據集之前需要將該數據集與中國近海實測數據進行對比分析。收集到中國近海28個浮標（見圖1b）每30分鐘平均波高數據，篩選與浮標所在位置的距離小于20km的同期衛星30分鐘平均波高，對比分析結果表明：浮標波高與衛星波高的相關系數為0.91～0.99，均方根誤差絕大部分為0.09～0.34m，浮標減衛星的波高差平均值絕大多數為-0.06m～-0.29m；各海區驗證結果略有差異，其中相關系數在東海至南海北部最大達0.97，黃渤海和長江口外海區略小，分別為0.947和0.948，表明多源高度計波高數據集與中國近海浮標觀測有較高的一致性，可用于中國近海波浪研究。
2 中國近海海浪氣候特征
使用法國海洋開發所建立的多源高度計波高數據分析了中國近海平均有效波高和100年一遇有效波高。
2.1 中國近海平均有效波高的時空分布特征
圖2為多年平均有效波高分布圖，中國近海有效波高為0.6～2.2m，高值區主要分布在東海東南部、臺灣海峽以及南海東北部，年平均值達2～2.4m。南海西部和南部、東海西北部平均有效波高為1.4～1.8m，黃海和渤海有效波高較小，在0.6～1.2m之間。
大部分海域的有效波高都具有明顯的季節變化特征，冬季和秋季的波高明顯高于春季和夏季，冬季的平均波高最大達2.6m，而春夏季平均波高基本在1.8m以下。臺灣島-呂宋島以東和南海東北部的大浪區域的位置隨著季節而變化：夏季和秋季的高值區北移至15°N以北，與臺風活動有關；冬季有效波高的高值區南移至20°N以南，春季則表現出過渡季節的特征。
2.2 100年一遇波浪極值分布特征
在海洋工程設計過程中需要100年、50年一遇波浪極值，評估未來若干年內工程所在區域可能遇到的極端波浪荷載。在多年一遇極值計算過程中，通常應至少由30年以上的年最大值組成樣本序列，采用Gumbel或Weibull等常規概率分布模型進行計算。由于多源衛星波浪資料只有23年，采用常規方法因觀測年代短而使得計算結果不穩定或失真，為此本文使用適應風暴隨機事件的Poisson-Gumbel[2，3]聯合概率分布進行計算，得到了1°×1°網格點100年一遇波浪值。
中國近海及毗鄰海域100年一遇有效波高最大的區域位于琉球群島東南的西北太平洋海域，約9～12m；其次是東海海域至南海東北部海域，約7～11m（見圖3）；長江口至渤海最小4～6m。；中國近岸最大的海域為廣東東部和浙江南部，約7～8m，其原因是這兩個海域受臺風影響最嚴重。
基金項目：本論文由2010DFA62830課題資助
參考文獻
[1] Queffeulou P， Croizé-Fillon D. Global altimeter SWH data set-June 2014[J].
Laboratoired'Ocèanograp-hieSpatiale， IFREMER，ftp：//ftp.ifremer.fr/ifremer/cersat/products/
swath/altimeters/waves/documentat-ion/altimeter_wave_merge__11.pdf， 2014.
[2] 天津大學水文水力學教研室編.海洋石油工程環境水文分析計算[M].石油工業出版社.1983.P522.
數學類
數學可分為兩大類，一類是純數學，另一類是應用數學，其專業包括信息與計算科學。數學與應用數學，數理基礎科學等。純數學又稱基礎數學，偏重于理論，只研究單獨的數的關系。而純數學的孿生兄弟數學與應用數學可就“親民”多了。所謂“應用”，當然是指與實際密切結合。在人們的日常生活中，從天氣預報到股票漲落，到處都有數學與應用數學專業的用武之地。
榜單解讀
數學不同于其他專業，學校的教育發展方向不同，教學的質量能力也不同，所以如果選擇本科畢業后進一步深造，就必須考察高校在該專業上的科研實力、教學實力等。數學類專業是中國大學中比較大的專業，開設該專業的高校超過兩百所，主要是綜合性和理工類院校。北大在該學科上的雄厚實力居于國內領先地位。因數學大師陳省身定居南開大學，身邊匯聚了一大批國內外知名的數學人才，南開也因此成為國際數學重鎮之一。清華、復旦、浙大、川大等院校也具有很強的實力，各校均設有基礎數學、應用數學的國家級重點學科點。中國科技大學、中山大學則擁有基礎數學國家級重點學科，也擁有數學一級學科博士學位授予權，另外，前者的概率論與數理統計亦為國家級重點學科。其他如此師大、南京大學、中南大學、新疆大學等院校也有較強的實力。數學教育較好的學校有首都師范大學、廈門大學、西南大學、東北師范大學、陜西師范大學、清華大學等，可以選擇的深造方向有計算數學、統計學、信息數學等。
報考須知
數學系是理論學科，學習難度相當大，如果沒有對數學的熱情或者沒有努力的心情，最好還是不要選擇本專業。
物理學類
作為最基本的理論學科，物理學能鍛煉人嚴密的邏輯推導能力，使人具備扎實的理論功底。該學科的訓練是培養高素質人才的重要途徑，物理研究的進展，直接改變人類發展的進程，就像物理學家愛因斯坦的相對論一樣震撼人類的文明進程。物理學科水平往往能代表一個學校的理科水平，一個學校物理學科的實力，必須經過長期的積累。國家重點實驗室是學科實力的一種表現。
榜單解讀
我國有近四百所高校開設物理類專業，該專業有比較多的研究方向，各招生院校的側重點及優勢也不同，考生可以根據自己的愛好與特長選擇報考。作為我國最年輕的全國重點綜合性大學，中國科技大學、南京大學的物理學具有國內領先的實力，復旦則設有理論物理、凝聚態物理、光學等學科的國家級重點學科點，清華的粒子物理與原子核物理、原子與分子物理、凝聚態物理等學科也是國家級重點學科。吉大、上海交大、山東大學、蘭大、山西大學等院校的物理學學科亦實力不俗，各校均具有物理學一級學科博士學位授予權，另外，吉大的原子與分子物理、凝聚態物理亦為國家級重點學科，而上海交大、山東大學則擁有凝聚態物理的國家級重點學科點，蘭大設有粒子物理與原子核物理的國家級重點學科點，山西大學的光學亦為國家級重點學科。其他如北師大、川大、大連理工大學、中山大學、鄭州大學、北京工業大學、哈工大、華南師大等院校的物理學也各具優勢。
報考須知
除了物理系之外，國內部分高校還開設了物理學專業。這為廣大的學生提供了很好的機會。但一些院校的應用物理學系，有其名而無其實，對應用方面的重視遠遠不夠。如果是一心想向應用方向發展的考生，最好還是仔細選擇一個工科水平比較強的學校。
化學類
化學是最基礎的學科，它提供了大量的理論和方法。除化工生產領域。凡是存在反應過程或傳遞過程并值得重視的場合，幾乎都可以找到化學工程的用武之地。如服裝行業、日化行業、醫藥行業的藥劑分析和醫藥合成、環保行業的空氣質量檢驗、材料檢驗以及制造等行業，都能找到化學學生的身影。
榜單解讀
學好化學，一定要有一流的國家重點實驗室，要有一流的導師。化學專業，北大的實力位居榜首，其擁有的國家級重點學科多達五個；南京大學、復旦的化學專業也屬國內一流水平。吉大、中國科大、南開、廈大等院校也有雄厚的實力，各校均具有化學一級學科博士學位授予權。另外，吉大還設有無機化學、物理化學、高分子化學與物理等學科的國家級重點學科點，中國科技大學則擁有無機化學、物理化學等國家級重點學科，南開的有機化學、高分子化學與物理等學科亦為國家級重點學科，廈大設有分析化學、物理化學兩個國家級重點學科點。蘭大長于有機化學，而武大、湖南大學則在分析化學方面頗具實力，中山大學的高分子化學與物理學科為國家級重點學科，福州大學的物理化學學科優勢突出，擁有該學科的博士點和國家級重點學科點。
報考須知
隨著社會分工的細化，化學類專業細分了很多專業，如材料化學、高分子科學與工程、應用化學、化學生物學、無機化學、物理化學、高分子化學與物理、有機化學和分析化學等，報考時需要仔細區別。
生物科學類
生物科學類一般分為生物科學與生物技術兩個專業。在許多學校，包括清華大學，這兩個專業都是按“生物科學”一個專業招生。兩者在課程安排和教學內容上并沒有什么區別，只是在寫畢業論文時各有側重。生物科學專業主要涉及生物化學、分子生物學、生物物理學、結構生物學和細胞發育生物學等學科領域。生物技術專業則主要包括生物芯片技術、微生物發酵工程、藻類技術、細胞工程及酶工程和生態環境工程。
榜單解讀
國內各高校已完善至生物科學的所有分支，有的院校以生化、植物為主；有的以微生物學為主：有的是由制糖、發酵發展而來：有的則側重于生理、人體學。雖然同在生物科學這一藍天下，但具體的內容卻有很大的差別，各有千秋。
報考須知
生物科學類專業，是一門以實驗為基礎的學科，色盲、色弱和嗅覺喪失的學生都是限制報考的。生物科學課業繁重，有大量的實驗等著你去做。報考本專業的學生，既要有扎實的化學、數學基礎。還要有很強的動手能力。
天文學類
天文學天文學及其分支天體物理學以整個宇宙為對象，研究天體（包括人類賴以生存的太陽系行星系統）乃至整個宇宙的起源、結構、運動和演化。今天，研究生命的起源與演化，探求星際航行的可能性，尋求地外類地行星系統，已成為21世紀自然科學和高科技的重大領域。近幾年來，以國際合作形式建造并投入使用或正在研制中的一系列大型設備，如哈勃空間望遠鏡，紅外、X-射線空間觀測站，新一代空間望遠鏡以及地面巨型光學、紅外望遠鏡和大毫米波陣等等，都反映了當今天文學和天體物理學的勃勃生機和廣闊的發展前景。
榜單解讀
天文學專業的畢業生就業領域多是航天、測地、國防等部門，就業省份主要集中在江蘇、上海、北京、山東和遼寧等五個地區。由于目前招收該專業本科生的只有4所名牌大學，所以不存在就業困難問題。該專業每年有一半以上的本科畢業生考取研究生。另外，由于天文學是一門國際性專業，許多發達國家都招收該專業的研究生，所以該專業學生留學機會也比較多。
報考須知
選讀天文專業的學生應當對自然科學特別是物理和天文有強烈的興趣，現代天文學是和現代物理學緊密相關的，當然，要學好物理必須要有良好的數學基礎。特別喜愛數學的學生可以在天文學的某些領域找到自己的用武之地。要想進入天文學的前沿領域，必須具備良好的數理基礎。
地球物理類
全球變暖致海平面升高，汶川大地震成為許多人不堪回憶的噩夢……地球內部的運行規律研究已成為各國及科學研究機構密切關注的焦點。地球物理學是從物理學的角度研究人類生存的地球及其周圍空間，認識地球內部的各種物理過程并揭示其規律，探討與地球相關的各種自然現象及其變化規律，從而在此基礎上優化和改善人類生存環境的一門學科。該學科發展到現階段已經是一門內容廣泛的應用學科，包括預測地震、勘探地下資源、監測地下爆炸、研究地球內部地動力等。
榜單解讀
目前，有不少學校有地球物理專業，像北京大學、中國科技大學、中國地質大學、長江大學等。不同的學校根據自身學科發展及市場的需要專業發展也有所側重：北京大學側重于固體地球物理及地球動力學，中國地質大學側重于地球物理勘探，而吉林大學地球探測科學與技術學院側重于地球物理儀器方面。雖然側重點不同，但在本科生培養階段各校都是強調基礎知識的學習的，報考時可以根據自己的喜好及實際情況量力而行。
報考須知
地球物理學專業對考生的數學、物理科目有較高的要求。因為這個專業一般都在野外作業，盡管生活條件不一定比城市差，但勞動強度要比一般專業大得多。
統計學類
統計學是研究客觀事物數量方面的方法論，其方法廣適用于所有科學技術領域、工農業生產和國民經濟的各個部門，還適用于社會科學方面。如人口統計學、心理統計學等。
目前為止，統計學最為重要的還是在經濟方面的應用，可以說是經濟研究中最為客觀、最為重要的工具。金融、證券、保險等會經常用到統計學的知識。例如在證券投資中對于一個股票的分析，就需要用統計學的方法處理股票的歷史數據；又如在保險業中的精算師。就要具備非常深厚的統計學功底。它的應用幾乎遍及所有生產生活領域，所以，統計學近年的發展越來越快，各個部門和企業對統計學人才的需求越來越大。
榜單解讀
統計學是中國大學中比較大的專業，也是比較熱門的專業，約有一百所高校開設該專業，主要是綜合性和財經類院校。在統計學方面，人大、廈大、北大、復旦等院校都具有相當強的實力，均設有統計學博士點，其中，前兩者還擁有統計學的國家級重點學科。上海財大、西南財大、遼寧大學、南開大學等院校也較有實力。也都有統計學博士學位授予權。其他如中央財經大學、云南大學等院校也不錯，都設有統計學碩士點。
報考須知
本專業在多數一本院校只招理科生，二本院校文理科考生兼招。作為數學中的一個重要分支，統計學所學的很多課程是以數學為基礎的，即使是“經濟統計學”，相對于其他的經濟管理類專業，純理論學的內容也不少，難度也比較大。
大氣科學類
天為什么會下雨，雪是怎樣形成的，臺風是如何移動的，人怎樣能讓天下雨，如何控制沙塵暴的發生，全球變暖、南極臭氧洞是怎么回事等等都是大氣科學研究的對象。傳統觀念認為，大氣科學是基礎學科，社會需求量少，學生就業面窄，遠不如計算機、經濟學等學科熱門。但是很多人忽視了開設大氣科學類專業的高校都是國家綜合性重點院校，畢業生少而精的事實。目前用人單位對該專業畢業生的需求量相對較大，而且工作相對較穩定。各高校注重“寬基礎、強能力、高素質、重實用”的人才培養模式，數據處理、計算機技術等都是大氣科學專業畢業生的強項，因此他們的發展空間和潛力都很大。
榜單解讀
開設大氣科學的院校較少，比較優秀有名的院校包括：北京大學、南京大學、南京信息工程大學、中山大學、蘭州大學、成都信息工程學院、中國海洋大學等。南京信息工程大學（原名南京氣象學院）是該專業招生最多，培養氣象人才最多的地方。
報考須知
大氣科學的就業面很窄，大多數只能去氣象局和機場，而且東部省份的市局省局幾乎只要研究生，所以想留在大城市得做好考研的準備。
心理學類
心理學是一門交叉學科，從它誕生之日起，就不斷地從生理學、數學、統計學、哲學、行為科學、管理學、教育學、醫學等諸多學科中汲取營養，不斷地完善自己。本科階段的心理學學習還是以基礎為主，會學習一些理論課，比如：普通心理學、教育心理學、人格心理學、發展心理學、心理咨詢、變態心理學、管理心理學、營銷心理學等等。在這些課中，我們會學到心理學應用各個方面的理論和研究結果，這些課就有意思得多。
榜單解讀
“有人的地方就有心理學”，這是心理學專家對心理學的適應范圍所作的肯定答復。該專業幾乎涉及一切應用科學，諸如教育、工業、商業、醫學、軍事等領域。由于心理學在國內學科發展歷史上的欠缺，專業人才，特別是高級專業人才非常缺乏。不過，由于該專業大多設在師范類院校，所以，不論是現在還是將來，大部分本科畢業生選擇的就業領域還是中小學校。
第一節 農耕文明時期的生態演變
華夏大地生態演變的歷史，可以追溯到遙遠的農業革命以前。當時，人與自然的關系曾經歷了一次歷史性的大轉折。這次大轉折的標志是能夠利用“制造工具用的工具”，其中，最重要的是火的發明與使用。據科學家考證，我國在元謀人遺址中發現了大量炭屑、燒骨等遺跡。這是人類最早使用火的證明。也就是說，大約在170萬年前，人類就開始使用火。由于火的使用人類結束了自然奴隸的歷史，由被動適應環境轉向主動改造環境，開始了征服自然、駕馭自然的艱難而漫長的歷程。
一、人類古文明的興衰與生態演變
伴隨著火的使用和工具的制造，征服自然能力的提高，人類對環境的利用與依存關系更加密切。在農業革命以前，地球上人口一直很少，人類活動的范圍也只占地球表面的極小部分。從總體上講，那時人類對自然的影響力還很小，只能依賴自然環境，以采集和獵取天然動、植物為生。此時，雖已出現了環境問題，但并不明顯，地球生態系統有足夠的能力自行恢復和保持平衡。
農業革命以后，情況有了很大變化。一是人口出現了歷史上第一次迅速增長，由距今10 000年前的舊石器時代末期全球約530多萬人增加到距今2 000年前后的1.33億人。人口的大量增加，對地球環境的影響范圍和程度也隨之增大。二是人們學會了馴化野生動、植物，有目的地耕種和馴養成為人們獲取食物的主要手段，使人類的食物來源有了保障。隨著農耕作業的發展，人類利用和改造自然環境的力量與作用越來越大，而相應的生態問題日漸突出。從那時起，由于農業文明發展不當帶來生態與環境惡化，致使文明衰落的變故屢見不鮮。
1.古埃及文明的興衰
古埃及文明可以說是“尼羅河的賜予”。在歷史上，每到夏季，來自尼羅河上游地區富含無機物礦物質和有機質的淤泥隨著河水的漫溢，總要給下游留下一層肥沃的有機沉積物，其數量既不堵塞河流與灌渠、影響灌溉和泄洪，又可補充從田地中收獲的作物所吸收的礦物質養分，近乎完美地滿足了農作物的需要，從而使這片土地能夠生產大量的糧食來養育眾多的人口。歷史學家認為，正是這無比優越的自然條件造就了埃及漫長而富于生命力的文明，并由此興盛了將近100代人。后來雖然古埃及的統治者幾經變動，但那塊古老的土地作為豐裕的糧倉，依然幫助那些征服者們渡過了2 000多年的富足生活。尼羅河流域的土地所以能使文明繁榮達數千年之久，主要取決于尼羅河河谷地區獨特的自然生態特性。然而，長期以來由于尼羅河上游地區的森林不斷遭到砍伐，以及過度墾荒、放牧等，導致水土流失日益加劇，尼羅河中的泥沙急劇增加，大片的土地荒漠化、沙漠化，昔日的“地中海糧倉”從此失去了輝煌的光芒，最終成為地球上生態與環境嚴重惡化、經濟貧困的地區之一。
2.古巴比倫文明的興衰
在美索不達米亞平原上，曾經誕生過燦爛的古巴比倫文明。這塊廣袤肥美的平原，由發源于小亞細亞山地的兩大河流——幼發拉底河和底格里斯河沖積而成。公元前4000年，蘇美爾人和阿卡德人在肥沃的美索不達米亞兩河流域發展灌溉農業。幼發拉底河高于底格里斯河，人們很容易用幼發拉底河的水灌溉農田，然后灌溉水排入底格里斯河，再流人大海。良好的生態系統帶來了發達的農業，農業的發展又帶來了繁榮昌盛，在兩河流域建立了宏偉的城邦。從公元前500多年開始，巴比倫文明逐漸走向毀滅并被埋藏在沙漠下將近2 000年，變成了歷史遺跡。古巴比倫文明的敗落曾經是一個秘密，而地理學和生態學專家對此作出了令人信服的破解：古巴比倫文明衰落的根本原因是不合理的灌溉。由于古巴比倫人對森林的破壞，加之地中海的氣候因素，致使河道和灌溉溝渠嚴重淤塞。為此，人們不得不重新開挖新的灌溉渠道，而這些灌溉渠道又重新淤積。如此的惡性循環，使得水越來越難以流人農田。一方面，森林和水系的破壞，導致土地荒漠化、沙化；另一方面，古巴比倫人只知道引水灌溉，不懂得如何排水洗田。由于缺少排水系統，致使美索不達米亞平原地下水位不斷上升，給這片沃土罩上了一層又厚又白的“鹽”外套，使淤泥和土地鹽漬化。生態的惡化，終于使古巴比倫蔥綠的原野漸漸褪色，高大的神廟和美麗的花園也隨著馬其頓征服者的重新建都和人們被迫離開家園而坍塌。如今在伊拉克境內的古巴比倫遺址已是滿目荒涼。
3.古地中海文明的演變
地中海地區是西方文明的發源地。歷史上的一段時期，沿地中海的一些國家曾呈現出一種進步而又生氣勃勃的文明。如今，除了很少幾個國家還比較發達外，其他都淪為20世紀世界上相對貧困落后的地區，其中有些國家現在的人口也僅有先前人口的1／2或者1／3。地中海地區多數國家的文明興衰過程非常相似：起初，文明在大自然的漫長年代造就的肥沃土地上興起，持續進步達幾個世紀，隨著開墾規模的擴大，越來越多的森林和草原植被遭到毀壞，富于生產力的表土也隨之遭到侵蝕、剝離和流失，損耗了作物生長所需的大量有機質營養，于是農業生產日趨下降。隨著土地生產力的衰竭，它所支持的古文明也逐漸衰落。
4.瑪雅文明的滅亡與古印度文明的演變
在中美洲熱帶低地森林中發展起來的瑪雅文明，也同樣是由于生態惡化導致地力衰竭而走向衰亡的。19世紀中葉，探險家們在中美洲熱帶森林里，發現了用巨大石塊建造的雄偉壯觀的神殿廟宇，至此才知道這里曾經誕生過一種偉大的文明。那么，瑪雅文明為什么在不到1000年的時間里就由興盛走向衰落呢?最新的科學研究揭示：在公元750—950年，瑪雅文明經歷了一次漫長的旱季，中間發生過三次持續時間3～9年的大旱災，這些災害使那里的生態遭到嚴重破壞，瑪雅人的主食玉米產量大幅度下降，飲用淡水枯竭，食物、水資源的持續短缺使得輝煌一時的瑪雅文明走向了毀滅。
印度文明被稱為世界四大古文明之一，其文明的發端與所依賴的自然環境有密切的關系。印度半島大部分地區是一個坡度徐緩的高原，境內江河縱橫，土地肥沃，農業發達。在北面，喜馬拉雅山脈如屏障聳立，南面則以低矮的溫德亞山與德干高原相隔。印度平原地區面積遠遠超過了法國、德國和意大利面積的總和。在這廣闊的平疇沃野上，流淌著印度河和恒河。印度史上已知的最古老的文明——哈拉巴文明，就是在北印度平原的印度河—恒河平原上產生的。北印度平原被其普拿沙漠和阿拉瓦利山脈分為兩個部分。沙漠以西的平原為印度河所灌溉，以東的平原為恒河及其支流所灌溉。河流將高原上的土壤帶到平原上堆積起來，使土地肥沃，河流則使交通十分便利。印度河—恒河流域豐饒的生態與環境，是大自然的慷慨賜予，它哺育滋養了悠遠的印度文明。可是，近代以來，森林的急劇破壞導致這個處于熱帶地區的文明古國的生態系統變得極其脆弱。不僅許多昔日的沃野良田變成了沙漠，而且水旱災害連年不斷，水土流失十分嚴重。不合理的灌溉又加劇了土地的鹽堿化。直到20世紀60年代，在聯合國專家的指導下，通過抽取地下水治理土壤鹽堿化，并在印度河上游建立曼格拉大壩調節灌溉渠道中的水量，才遏制住土地荒漠化的勢頭，保障了農業的發展。
上述古文明國家和民族的興衰變幻說明，在漫長的農業社會，生態破壞已經達到了令人驚訝的程度，并產生了極其嚴重的社會后果。問題的關鍵并不在于農業的發展，而在于農業發展必須按照自然生態規律進行。如果違背了自然生態規律，不僅是農業，其他產業的發展也都會對生態與環境造成巨大的破壞，最終導致整個經濟社會發展難以為繼，以至衰敗消亡。
恩格斯在考察古代文明的衰落之后，針對人類破壞生態與環境的惡果，曾經指出：“美索不達米亞、希臘、小亞細亞以及其他各地的居民，為了得到耕地，把森林都砍完了，但是他們夢想不到，這些地方今天竟因此成為荒蕪不毛之地，因為他們使這些地方失去了森林，也失去了積聚和貯存水分的中心。阿爾卑斯山的意大利人，在山南坡砍光了在北坡被十分細心地保護的松林，他們沒有預料到，這樣一來，他們把他們區域里的高山畜牧業的基礎給摧毀了；他們更沒有預料到，他們這樣做，竟使山泉在一年中的大部分時間內枯竭了，而在雨季又使更加兇猛的洪水傾瀉到平原上。”恩格斯又如此告誡人類：“但是我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然界都報復了我們。每一次勝利，在第一步都確實取得了我們預期的結果，但是在第二步和第三步卻有了完全不同的、出乎預料的影響，常常把第一個結果又取消了。因此我們必須時時記住：我們統治自然界，決不像征服者統治異民族一樣，決不能像站在自然界以外的人一樣，——相反地，我們連同我們的肉、血和頭腦都屬于自然界，存在于自然界的；我們對自然界的整個統治，是在于我們比其他一切動物強，能夠認識和正確運用自然規律。”
二、中國先秦時期以來的生態演變
在生態系統的演化和變遷中，自然和人為的兩大因素有時是相互疊加、制約和影響，起主導作用的因素時而發生變化，但是共生共存的交替作用是始終存在的。
自然生態的演變進程，總體來說是緩慢的。追溯歷史，越是上古時期，自然生態與環境的變遷也越復雜多樣。亙古至今，可謂滄海桑田。幾千年來，夏商朝代的自然生態與今天的自然生態相比，有很大的不同。論及這種變化，我們不能以今天的生態狀態做簡單的推測，應當注重探討發生這種變化和變遷的背景及其規律性。揭示某一區域的生態變遷，需要具體分析不同歷史時期的環境、資源、經濟和社會發展狀況，運用現代科學技術手段，判斷其間的生態演變特征和根源。
1.氣象生態與氣候資源的演變
大量歷史文獻證明，我國古人已經注意到氣候和天氣的變化。儒家經典著作《禮記》有不少物候記載。記載表明，天氣或短期的氣候變化是頻繁的，正是這種天氣或短期氣候變化所表現出來的經常性、突發性、交替性與周期性，在一定程度上決定或影響了我國東、南、西、北不同地區生態系統的豐富多彩性，以及與氣候變化基本相適應的特點。《呂氏春秋》記錄了不少當時的物候資料，如“冬至后五旬菖始生。菖者，百草之先生也。”而現在的菖蒲生長時間，季節要晚，說明秦時的氣溫較現在要高。《漢書》記載，約4月末或5月上旬，河湟地區的牧草就已返青，可以在上面大量放牧了。如今的河湟地區，牧草返青期顯然比西漢時遲得多。牧草返青時節的早晚，與氣候的冷暖有著密切的因果關系。《史記》記載：“渭川千畝竹。”竹子為亞熱帶植物，適宜溫潤氣候，竹子生長地域的分布變化折射出一定歷史時期內的氣候變動狀況。通過這一記載可知，秦漢時期黃河流域有些地區的氣候適合竹子生長。竹子的生長不僅對溫度有要求，對濕度也有要求，要求多年平均降水量必須達到1200～1400毫米。
以竺可楨為代表的氣象學家，對我國氣候學研究做出了十分重要的貢獻。根據對歷史時期的氣候狀況的系統研究，證明我國近5 000年來，歷史時期的氣候經歷了四個溫暖期和四個寒冷期的交替變化，而且在每一個溫暖期或寒冷期內，又有若干個長短或大小不一的冷暖階段或年代的交替波動。其中，氣候變遷過程不論是大的周期，還是小的循環，所反映出的冷暖交替現象都是相當明顯的。
根據竺可楨先生對我國近5 000年來氣候變遷的研究，我國氣候變化可以分為四個溫暖時期和四個寒冷時期(圖2-1)。
(1)第一溫暖期。這個溫暖期約從公元前3000年到公元前1000年，大體上相當于歐洲氣候適宜期(公元前5000年至前3000年)和氣候副適宜期(公元前2000年左右)。可以證明這一時期氣候溫暖的考古發現有：山東龍山文化遺址的炭化竹節和河南安陽殷墟的竹鼠、水牛和野豬的甲骨和動物化石。這些動、植物現在只見于熱帶和亞熱帶，說明當時黃河流域的氣候是相當溫暖的。
(2)第一寒冷期。這個寒冷期從公元前1000年左右到公元前850年。它相當于歐洲的氣候副寒期(公元前1000年到公元100年)。證明這個寒冷期的史料是《竹書紀年》記載周孝王期間，長江一大支流——漢水，于公元前903年和前897年分別發生兩次結冰，而且結冰之后緊接著是大旱。這表明，公元前10世紀是寒冷的。
(3)第二溫暖期。這個溫暖期約開始于公元前770年持續到公元初。在歐洲這個時期仍然是氣候副寒期。周朝早期的寒冷情況大約維持了1～2個世紀，到了春秋時期(公元前770年至前481年)氣候又暖和了。《左傳》記載，魯國(今山東)過冬，“冰房”得不到冰，在公元前698、前590和前545年尤其如此。此外，像竹子和梅樹這樣的亞熱帶植物在《左傳》和《詩經》多有記載。到了戰國時代(公元前480年至前222年)溫暖氣候依然繼續。秦朝和前漢(公元前221年至公元23年)氣候繼續暖和。《史記》記載：“蜀漢江陵千樹橘，……陳夏千田漆，齊魯千畝麻，渭川千畝竹。”當時這些亞熱帶植物繁殖的地方現在成了它們分布的北界或超出北界的地方。這證明當時的黃河、長江流域的氣候是溫暖的。
(4)第二寒冷期。這個寒冷期約從公元初期持續到公元600年，包括我國東漢、三國到南北朝時期。東漢時代，即公元初，我國氣候又趨寒冷，有幾次嚴冬，甚至到晚春洛陽還下雪。三國時代曹操(公元155—220年)在孔雀臺種橘，只開花不結果，說明氣候開始變冷。曹丕在公元225年到淮河廣陵視察軍事演習，由于嚴寒，淮河突然封凍，演習不得不停止。這種寒冷氣候持續到公元3世紀后半葉，特別是公元280—290年的10年間達到極點，那時年平均溫度大約比現在低1～2°C。北朝的賈思勰(約533—644年)撰寫的《齊民要術》是一部我國6世紀的農業百科全書，記載了許多當時物候情況。如關于石榴的栽培，“十月中以蒲藁而纏之，不裹則凍死也，二月初乃解放”。現在河南、山東一帶，石榴樹可在室外生長，冬天無需蓋纏。這表明6世紀上半葉，河南、山東一帶的氣候比現在冷。
(5)第三溫暖期。這個溫暖期為公元600—1000年，包括隋唐時代(公元589—907年)，比歐洲世紀早期的溫暖時期要早400年左右。我國氣候在7世紀中期變得暖和，公元650、669和678年冬季的長安無冰雪。8世紀初期梅樹生長于皇宮。9世紀初期西安還種有梅花、柑橘。現在西安梅樹長不好，柑橘更不用說了。這說明隋唐時代氣候比現在溫暖。
(6)第三寒冷期。這個寒冷期在公元1000—1200年，相當于宋代，對應于歐洲中世紀早期的溫暖時期。11世紀初華北已沒有野生梅樹，其情況與現在相似。12世紀初，中國氣候加劇轉寒。公元1111年第一次記載江蘇、浙江之間的太湖不但全部凍結，而且冰堅實得可以走車馬。太湖洞庭山的柑橘全部凍死。12世紀寒冷氣候也流行于華南和西南。福州是我國東海岸生長荔枝的北限，12世紀中那里大規模種植的荔枝曾兩次全部凍死，一次在公元1110年，另一次在公元1178年。荔枝在四川種植地區的變遷是：唐代在成都；北宋南移到眉山；南宋時眉山也不能生長荔枝，要到其南的樂山、宜賓、瀘州才能種植。目前，眉山還能生長荔枝，說明北宋氣候比較接近現在，而南宋氣候則比現在寒冷。
(7)第四溫暖期。這個溫暖期在公元1200一1300年。12世紀剛結束時，杭州冬天的氣溫開始回升。在公元1200年、1213年、1216年和1220年杭州沒有冰雪。到元代(1268—1292年)初期，西安和博愛(今河南)又重新設立竹監司管理竹子生產。這顯然表明13世紀中葉氣候明顯轉暖。
(8)第四寒冷期。這個寒冷期約從公元14世紀到工9世紀結束，相當于歐洲的小冰期。我國13世紀初期和中期的回暖是比較短暫的，不久冬季又嚴寒了。根據江蘇丹陽人郭天錫的日記，公元1309年正月初乘船回家，途中運河結冰，只好離船上岸。公元1329年和1353年太湖結冰，厚數尺，橘盡凍死。可見14世紀比13世紀和現時都冷。
到了明代(1368—1644年)，各省、縣編修的地方志為各地區的氣候情況提供了許多可靠的歷史資料。從14世紀到19世紀這500年中，亦即相當于歐洲小冰期中，我國氣候經歷了三次變冷和兩次變暖。
隨著氣候的冷暖變化和波動，我國歷史上不僅自然環境、生態狀況發生了很大的變化，而且社會環境包括政治、經濟、文化狀況也發生了相應的變化。我國歷史時期的氣候變遷，并不是一個孤立的自然現象，氣候變遷所表現出來的氣溫和降水的變化，直接決定著森林、灌木、花草、農作物等生長與分布，而且影響著水系、地貌、土壤、礦物等多種自然要素，也影響著我國社會環境的各個方面，如氣候變遷影響著人口的分布與遷徙，影響和決定著農業經濟的發展和布局。
2.水域生態及水資源的演變
我國地域遼闊，水系縱橫。據考古證明，最早的古代人都依水而居，離水域以遠15千米以外的旱地不適宜人的居住和生存。考古發現，在洛水、潁水、汝水、澮水、涑水沿岸都有夏代人居的蹤跡。傳說夏代人先后以陽翟、陽城為都，陽翟在河南嵩山以南，有潁水東南流，今屬于禹縣境。在登封告成鎮以北發現陽城，東北有古陽城山，有洧水河。黃河、長江、珠江、遼河以及它們的分支水系漢水、汾水、渭水等，都是我國文明發祥地，多元的文化構建了中華文明大文化。
豐富的文化遺產是生態知識和生態狀況的檔案。例如，從地名文化可以考證歷史上水資源的變遷情況。根據有關資料對山西省地名的研究，統計表明山西省古今縣名88個是以河川為名，21個是以水泉為名，4個是以山水為名。山西省的縣名，可以反映出古代山西曾經有過濕潤多水、植被厚密的歷史，這與近代以來山西水資源緊缺、林木稀疏形成鮮明對照。
根據文獻資料和學者史念海先生考證，在遠古時期，“由太行山東到淮河以北，到處都有湖泊，大小相雜，數以百計”。其中較大的有山東西部的巨野澤，南北15O千米，東西5O千米，但“那時巨野澤并不是黃河流域的惟一的大湖，太行山東有大陸澤(今河北境內)應與巨野不相上下”。可見，當時黃河中下游氣候總體上是濕潤多雨，水系發達，湖澤眾多，土地植被覆蓋良好。阮籍的詠懷詩寫道：“徘徊蓬池上，還顧望大梁。綠水揚洪波，曠野莽茫茫。走橫馳，飛鳥相隨翔。”表明當時的蓬池是一個水波浩淼、野獸出沒、飛鳥聚集的地方。
歷史上我國湖泊面積在世界上首屈一指。由于經濟社會的發展和人口的不斷增長，人們為了生存和發展，開始在湖泊的淺灘上圍田開墾，與水爭地，致使湖泊資源衰減和湮廢。究其原因，除了人們圍墾外，氣候變化、降水量減少和流域上游帶來的大量泥沙淤墊湖泊區域，為圍湖造田創造了條件，由此造成了湖泊數量減少，湖面縮小，湖水深度變淺。
西北干旱區的土地開發，對生態系統、特別是湖泊濕地退化的影響尤為突出。20世紀50年代初，新疆大于1千米2的湖泊150多個，湖泊總面積約9 000千米2。長期以來，人類活動使大量河水消耗在支流和上中游地區，造成下游水量劇減或斷流，致使終端湖泊發生了很大變化。羅布泊的干涸是最典型的一例。從羅布泊的湖相沉積和湖岸線來看，推測歷史上湖水面積最大時曾達到5 350千米2，入湖水量約有84冬3億米3。漢代塔里木盆地人口約23萬，雖有一定的農業生產，但從河流中引水灌溉有限(約占1.5％)，維持84.3億米3的入湖水量完全可能。《漢書》記載，羅布泊“廣袤三百里，其水停居，冬夏不增減”。唐代，塔里木盆地灌溉面積擴大，入湖水量相應減少。塔里木湖下游水量大幅度減少，是清代中期以后發生的。《河源紀略》(清乾隆47年)記述羅布泊“淖爾東西二百里，南北百余里，冬夏不盈縮”。但到清末，羅布泊僅“水漲時東西長八九十里，南北寬二三里或一二里不等”，可見湖泊面積縮小明顯加劇。20世紀初塔里木盆地人口增至15O萬，耕地面積60萬千米2。當時的毛灌定額若按目前的水平，引用量可達132億米3，占塔里木盆地水資源總量(392.6億米3)的33.6％。由于進入的水資源處于臨界利用狀態，羅布泊的面積急劇縮小。1930—1931年實測羅布泊的面積為1900千米2，較史前最大面積縮小64％。1962年，羅布泊面積又縮小為660千米2，只相當于最大面積的12.3％。至1972年，羅布泊最終全部干涸。
中國湖區圍墾可追溯到春秋戰國時期，不過那時只限于在荒洲上播種。《越絕書》記載：“無錫湖者，春申君治以為陂。”戰國和秦漢時期，圍田進一步發展。三國時期吳、東晉和南朝的宋、齊、梁、陳都以太湖流域為農業中心，圍墾發展到了一定的規模。唐代則由分散圍墾的初級階段發展到較高階段，典型的工程方式是圩田。宋代圩田進一步發展，堤長幾十公里的有多處。《明史》記載，明代萬歷年間，朝廷一次清出圍湖造田數目達8O萬頃。由此明代出現最著名的和州銅城堰。清代以后，墾殖活動更為盛行。乾隆年間湖北巡撫彭樹葵指出，“人與水爭地為利，以致水與人爭地為殃。”盲目圍墾，與水爭地，雖然開辟了大量肥沃的農田，促進了經濟社會發展，但對生態平衡帶來了有害的影響。據記載，江漢平原在清代道光以前水災頻率不高，而道光以后災害突增。嚴重水災出現頻率與時俱增，平均每20年增加2～3次大水災。
3.森林生態與森林資源的演變 在我國森林生態與森林資源的變化過程中，人口的持續增長與森林覆蓋率之間存在著互動關系。樊寶敏、董源在對我國歷代人口與森林資源的演變過程進行了研究，其研究結果見表2-1。
據歷史文獻證實，夏商開始后的較長歷史時期，由于社會發展速度有限，人口自然增長相對緩慢，人類的農耕與戰爭以及自然災害等所造成的森林植被減少在千余年的歷程中并不十分明顯。當時我國疆域范圍內除冰川、荒漠、草原外，絕大部分地區為原始森林覆蓋。據考古發現，約在3 000年前，我國大部分地區天然植被覆蓋茂密，發育良好，森林和草原面積十分廣闊，從東南向西北，大致是森林、草原與荒漠三個地帶。其中，森林、草原占國土面積比例很大，最高區域達70％以上。自大興安嶺北部起，沿嫩江向東南，從今黑龍江、吉林、內蒙古一直到的東南部基本上都是森林分布的地區，森林覆蓋率很高，在我國古代天然植被中占了最大的面積。
《后漢書》等歷史文獻記載，我國當時除黃河流域中下游地區以外，仍有面積相當廣闊的森林覆蓋。即使是地處黃河中游的中原地區，森林覆蓋率雖然有所下降，但仍維持在32％～42％。
唐宋以后，我國經濟社會發展加速，特別是隨著人口的快速增加，對森林的砍伐、破壞加重，除黃河中下游流域地區以外，長江、珠江中下游流域等地區的森林面積也迅速減少。盡管如此，清代康乾時期，我國東北、西南地區以及許多山區仍保留有大片的原始森林。當時，從大、小興安嶺至長白山、鴨綠江一線的廣闊的東北原野，仍以森林分布為主體。19世紀后期至20世紀初，東北地區大面積的森林由于內外等多種因素，尤其是日、俄帝國主義的肆意破壞而大量減少。這一時期，以川西、滇中部以北、以西至青藏高原東南部為中心的西南地區，其森林面積仍然十分廣闊。歷史文獻記載，當時整個西南地區的森林覆蓋率在50％以上，云南地區更高一些。華北、西北、中南、東南的許多山區，尤其是長江中游、閩江流域與臺灣、海南島的山區，仍有大量的呈片狀或塊狀、帶狀的森林分布。
歷史上的黃土高原并不是現在這樣的荒山禿嶺，稀見綠意。1920年我國科學家楊仲健，赴陜西考察的結果和大量的考古資料，?證明黃土高原的原始植被是森林和稀樹草原。《漢書》記載，安定、北地、上郡、西河民“以射獵為先”。畜牧業發達是以草原為基礎，射獵野獸則必是林草繁茂之地。陜北靠近毛烏素沙漠黃土高原邊緣地帶，生態系統曾經非常良好。向北是遼闊的草原，南部為郁郁森林。陜南、甘南、隴南的漢江、嘉陵江及黃河上游地區，也都是林木遍地。據推算，隋唐時期隴南森林約占總面積的70％。20世紀50年代前后隴南的森林覆蓋率仍然達50％左右。據甘南藏區1943年記載，凡山嶺溪谷，皆系蒼茫林海，沿洮河、白龍江、大夏河曾有“十林區”，是青藏高原森林資源最富集的地區之一。
《史記》記載，祁連山有松柏五木，秀美水草，冬溫夏涼，宜畜牧。地方志記載，祁連山西段部“南山松百里”，“參天拔地如虬龍，合抱豈止數十圍”。祁連山中段森林更加茂密，“在高山縱深地帶，松林蔥郁”，“微風飄拂，水聲與松聲，天籟自然，引人人勝”。祁連山東段，有關原始森林的記載不絕于史，“西大河流域，森林郁郁蔥蔥，萬樹蒼勁挺拔，層林滴翠”。另外，在河西三大內陸河下游有成片的胡楊林、紅柳林和梭梭林，是天然綠洲、抗擊風沙的屏障。
在歷史上，新疆境內也曾生長著茂盛的森林。《史記》記載，2 000年前的塔里木河下游“多葭葦、檉樹、梧桐、白草”。現在的樓蘭古城遺址周圍原來生長著大面積的胡楊林，至今仍能發現直徑達50厘米以上的枯木，有的樹干甚至要有多人才能合圍。據測算，當年這里的森林覆蓋率至少在40％以上。塔里木盆地南緣塔克拉瑪干大沙漠的邊緣地帶，也有大片枯死的胡楊林，許多胡楊樹也要多人方能合抱。葉城周圍有四山，山上多松柏，“山下多桑、榆、楊、柳、桃、蘋果、石榴等”，樹木果實豐盈。瑞典一探險家曾記錄艱辛穿越葉爾羌流域的茂密森林的經歷，并稱它們是真正的古森林。直到20世紀5O年代，塔里木河兩岸仍然有大片胡楊林。北疆地區，森林植被更盛于南疆，延綿1000余千米，岡巒斷續，森林以松柏為主，郁郁蔥蔥，廣闊而壯觀。
青海境內的古代森林資源曾十分豐富。根據史料記載，“以柏、楊為大宗”，“綿亙數十里”，“青海王可可貝勒之地，松柏亦蕃”。如今一些紅色的山岡上寸草不生，但是從人們挖掘出掩埋很久的粗大松木，可以推知這里曾經擁有山川秀美、樹木成蔭的自然風光。
據有關的考古發現，距今500年以前，甘肅、陜西、山西的森林覆蓋率仍然很高，有的地區高達80％。黃河下游許多地區也是如此。史載，今河南中牟、滎陽一帶在原始社會至文明社會初期，生長著大片的原始森林。自夏商至周初，這里是“草木暢茂”。近、現代殷墟出土的包括大象在內的各種野生動物骨骼，和鄭州商代遺址出土的木炭等，都證明了當時中原地區森林資源狀況良好。歷史文獻也有印證，位于河南靈寶與陜西潼關之間的函谷關一帶，深林密障，行人難于通過，為兵家必爭之地。這里“柏林蔭谷，殆不見日，荀卿謂之松柏之寨”。戰國以后，黃河中下游地區逐漸成為森林破壞較早和較徹底的地區。自秦漢至隋唐時期，這里平原地區的大片森林基本上砍伐殆盡，剩下的多是零星散布在村落、地頭的樹木或次生林，很少有成片的原始森林。相對而言，這里山區的森林還存在了較長的時期，歷經不同的歷史階段才被砍伐、毀滅。
據學者們研究，黃河中游地區的森林變遷大致經歷了四個階段，即西周至戰國、秦漢至北朝、唐至宋元和明清以來的時期。在第一個時期之初，這里原始森林基本上得以保存。到了后期，伊洛河下游、泌陽盆地、汾涑流域的平原地區，“都已基本上沒有森林了”，只是涇渭流域平原邊緣的“森林尚有部分遺存”。第二個時期，關中平原四周山地的森林仍然比較完好，但平原地區很難看到成片的林木存在。第三個時期，這里城鄉附近的山地林木受到嚴重破壞，遠離人群的山區的一些地方雖然還樹茂林密，但邊緣的森林也開始受到破壞性砍伐。第四個時期，尤其是在明代中葉以后，這一地區包括邊遠山區的森林也受到了嚴重破壞，至清末這里的森林破壞更加嚴重，絕大部分地區都是荒山禿嶺。雖然黃河下游地區的森林變化與黃河中游地區稍有差異，但特點大體一致，只是這里山地相對較少，森林被砍伐破壞的時間更早。
我國長江流域及其以南地區森林資源，自我更新能力較強，隋唐五代之前植被的破壞不明顯。隋唐時，森林資源雖有減少，但山區的森林仍然相當茂盛。《全唐文》記載，江西鄱陽“有千樟之材”，浙江吳興(三國時期的郡名)“出巨木”。豐富的森林資源為各種動物棲息提供了良好的環境。當時南方地區大象和老虎等動物數量不少。一些地方虎患事件時有發生，如何捕殺老虎的歷史記載也較多。唐玄宗時，曾專門派欽差去江南傳授捕虎法。明代以后，森林資源數量遞減，許多動物“多出東、西粵”，并且“養之不甚馴，亦不能久存”。這一記載表明，一些物種棲息地已遭到破壞，生態狀況日趨惡化。當然，我國長江流域及其以南地區森林破壞的時間，較黃河流域中下游地區要晚，其破壞程度也相對較輕。
4.地理生態與土地資源的演變
中國是一個歷史悠久的農業文明古國。上下幾千年，正是我們的祖先世世代代在廣袤的土地上辛勤耕種，哺育了偉大的中華民族。土地是農業生產最基本的生產資料。我國人民自古以來就珍視土地，把土地的重要性與國富民強緊密聯系在一起。
我國土地資源演變的主要特征是：一方面，農業文明和農牧業的發展開墾了大量耕地，耕地資源日益擴大；另一方面，自然和人為的因素又造成水土流失，在一些生態脆弱的地區出現了日益嚴重的沙化、荒漠化，但同時也給下游地區沖積形成了土壤肥沃的三角洲。
在人與自然的關系中，最重要的是人與土地的關系。歷史上我國人口不斷增加，至1949年猛增至5億多，到20世紀末接近13億。這么多人口要靠農業和畜牧業養活，而農業和畜牧業的發展都要占用土地，因此就發生了農作物與天然植被相互爭占土地的矛盾。農業和畜牧業的發展需要利用大量的自然資源，過度擴張必然造成天然植被的嚴重破壞，導致土地生態與環境的惡化。
林地、草地轉化為耕地，并長期種植同一種農作物；采伐量長期大于林木的自然生長量，是導致土地生態惡化的兩種主要形式。這兩種不合理的生產方式，在我國延續了幾千年，結果把許多林地草地變成了濯濯童山，甚至荒山禿嶺，導致林地草地失去或降低了保持水土、涵養水源、優化環境等方面的功能，以致影響到了經濟社會發展以及文化傳統。原始植被的大量減少、土地重用輕養輕維護，是我國土地生態從總體平衡到漸趨失衡，出現并加劇生態惡化趨勢的根本原因。
戰國中期之后，我國黃河流域中下游地區，因農業的發展破壞了天然森林和草原，出現了“宋無長木”的情況。當時，這里“地小人眾”，甚至少數地方開始出現缺乏薪柴的現象。《管子》記載：“五沃之土，若在丘、在山、在陵、在崗，若在陬、陵之陽，其左其右，宜彼群木；桐、柞、扶、檀及彼白梓、其梅、其杏、其桃、其李，秀生莖起；其棘、其棠、其槐、其楊、其榆、其桑、其杞、其柿，群木數大，條直以長……是謂沃土。其陰則生之楂、藜，其陽則樹之五麻。”這是說，在春秋戰國時中原一帶的“沃土”上，有多種人工再生林及次生植被。《史記》也記載：當時這里已“膏壤千里，宜桑麻”。這一時期，除黃河流域的中原地區外，其他地區仍以原生植被覆蓋為主。
秦漢以后，中原及其周邊地區的栽培植被分布越來越多。當時的栽培植物品種在北方主要有粟、麥、棗、槐、桑、榆、柳等。在南方主要有稻、麻、桃、李、茶、桑、楊、柳等。其中，農作物栽培的品種如粟、麥、稻等所占面積較多，范圍較廣，然而，相比較而言，這些栽培的農作物有時遠不如原生植被所具有的生態保護功能。而且土地在耕作或拋荒之際，都會給生態平衡帶來不同程度的不良影響。
唐宋之際，黃河流域中下游地區除山區外，其原生植被分布越來越少；長江中下游流域地區與成都平原及嶺南部分地區的栽培植被分布越來越多。尤其是在宋代，隨著大量北方人口南遷，把北方旱地農作物品種——小麥及其生產技術帶到了南方，使南方各地人口迅速增加，并導致開墾面積種植的擴大。當平原水田面積的承載力不能滿足需要時，人們自然把目光轉向了丘陵、山地。小麥的種植恰好對水源條件要求較低，當小麥在南方大面積種植逐漸滿足了人們對糧食的需求時，許多一直被原生植被覆蓋的丘陵、崗阜、山嶺等卻變成了光山禿嶺，這在一定程度上破壞了南方良好的生態系統。
明清時期，隨著人口增加、耕地面積的擴大，自然生態受到嚴重破壞。當時，土地擴展的主要途徑是砍伐森林、開墾山地。尤其是旱地高產作物番薯與玉米傳人中國，為滿足人口對食物的需求，大量山丘地被開墾，使不少區域的生態系統遭到了滅頂之災。我國一些學者指出：明代時玉米由西北、番薯自東南分別傳人中國后，其大規模的種植，引起了生態系統的破壞。當時，南方西部山地玉米集中產區主要分布于秦嶺山區、大巴山、巫山山區、武陵山區、雪峰山區及貴州高原。番薯集中產區主要分布于東南沿海浙、閩、粵以及湘、鄂等丘陵地帶。歷史記載，清朝道光二十九年(公元1849年)，陜西漢中許多縣均以苞谷雜糧為種植作物，一些縣則是“遍山漫谷皆苞谷矣”；貴州等地也是“苞谷宜山，故種之者較稻谷為多”。廣西地區的苞谷“有早晚二種，山峒尤多”，“向惟天保縣山野遍種”。湘西山地草木繁茂，“凡土司新辟者，省民率挈人居，墾山為隴，列植相望”；種植玉米，“辰州舊邑新廳，居民相率墾山為隴，爭種之以代米。”在東南地區閩、浙、粵、贛等地，“所種山薯……深山之中，幾于曠土，謂之山薯廠”；湖南“永州山民皆以甘薯為糧”；湖北東南山區“民仰食者十之五六”。這一時期，南方山地、丘陵大面積伐林開墾種植玉米、番薯等旱地作物，對生態系統的破壞是顯而易見的。由于山丘地坡度大，被開墾后，水土流失加劇，導致生態系統呈現出錯綜復雜的演變態勢。
5.動物生態與動物資源的演變
我國動物生態與動物資源演變的主要特征是，遵循物競天擇、適者生存的自然規律；人類的活動加速了野生動物生存環境和活動地區的變化，許多野生動物數量遞減，有些珍稀動物明顯減少，有的種群已瀕臨滅絕，生物多樣性明顯降低。
我國生態系統類型多樣，決定了我國野生動物資源的豐富性。據調查，全國鳥類超過1 000種，獸類超過400多種。中國國土面積占世界陸地總面積的7％，鳥類種數和獸類種數占世界的1O％以上。由于我國的生態系統分布是一個持續變化的動態系統，伴隨著自然環境的惡化，野生動物的分布也隨之發生相應的變化或遷徙。如歷史時期野生象群的分布，就有一個從黃河流域中下游地區至長江流域地區、珠江流域地區、滇西南地區不斷南遷的過程。從地質時代的第四紀以來，與中國處于同緯度的歐洲和北美都有大陸冰川覆蓋，以致寒冷的氣候使許多野生動物相繼滅絕。然而，中國的高山冰川很少，受寒冷的影響較小，所以一些具有“活化石”之稱的野生動物如大熊貓、揚子鱷等能殘存到現在，從而增加了中國野生動物資源的豐富性與多樣性。
在野生動物的分布與變遷中，比較典型地反映我國歷史時期生態演變的野生動物主要是：野馬、大象、犀牛、竹鼠、長臂猿等獸類和孔雀、鸚鵡等鳥類。
馬是人類最早馴化的物種。在人類發展的進程中，馬為人類所馴服和利用，為人類做出了巨大貢獻。野馬被馴化了，野馬本身卻日益稀少，目前野馬種群已罕見蹤影。這一種群的變化，充分說明人類活動對自然界某些物種的影響之大、之烈。
藏羚羊在自然界是一種優勢物種，它們成群結隊地在寂靜蒼茫的高原地平線上奔跳，快速而優美的跑姿，展示了它們旺盛的生命力和在雪域高原條件下的成功進化。它們能夠在這片原本屬于它們的土地上生活數千萬年，從物種自身的角度看，難以存在瀕臨滅絕的危險。但是在盜獵分子大批量殘殺下，藏羚羊遭受到滅頂之災，種群數量已急劇減少。
根據調查，從自然界每捕捉一只鳥，就有1O只鳥作為陪襯，在捕捉、販運和飼養中死亡。因此，那種吃鳥、捕鳥、賞籠中鳥的所謂“鳥文化”，是建立在成千上萬只鳥的尸骨之上，堪稱對自然界的暴行和對生命的蹂躪。
中國古代大象的分布地區較為廣泛，南方、北方皆有。距今3 00O多年前，黃河中下游流域地區還有野象分布。甲骨文中有較多獵獲大象的記載。殷商時期，中原一帶不僅野象較多，而且還進行人工馴養，成為作戰的工具。在殷墟遺址中，考古發現有象、獐、水牛、竹鼠等亞熱帶動物骨骼遺骸。《孟子·滕文公》記載：“周公相武王……滅國者五十，驅虎、豹、犀、象而遠之。”上述史實表明，夏商時期，我國野象曾經分布在華北平原北部燕山山脈至呂梁山、陜北一線。春秋時代以后，中國野象分布漸由華北地區南移到秦嶺、淮河一線。這時，黃河流域地區的象群雖然少見，但仍有野象活動的記載。北周時，在兗州(今屬山東)發現大象。南北朝至宋代，大象在黃河一線以南、以長江流域一線為中心的廣大地區活動，屢見于史書。南北朝時，淮南“有野象數百”，“壞人室廬”。北宋初(公元962年)，“有象至黃陂縣(今屬武漢市境內)匿林中，食民苗稼，又至安(今湖北境內)、復(今湖北境內)、襄(今湖北境內)、唐州(今河南境內)踐民田”；乾德年間(公元967年)，“有象自至京師(今河南境內)”；開寶年間(公元976年)，“己酉，吳越王獻馴象”。史實表明：宋時，長江流域一線還有不少的象群活動。至于長江流域以南地區，當時象群活動的記載很多，《宋史》記載可數的就達幾十處。宋元以后，長江流域大象活動的記載至今未有發現，可見，元、明、清時大象的主要活動地區已轉移到嶺南、廣西等地。史載：洪武年間，“廣東雷州衛進象一百三十二”，“馴象衛進象。先是詔思明、太平、田州、龍州諸土官領兵會馴象衛官軍往欽、廉、藤、蘺、澳等山捕象，豢養馴押，至是以進。”當時，嶺南象群時常出沒破壞莊稼，為此，“率兵二萬驅捕”。萬歷年間(公元1587年)，橫州仍“有象出北鄉，害稼”；欽州亦多象群“踐踏田禾，觸害百姓”。直至清乾隆年間，廣西靈山一帶之象，“每秋熟，輒成群出食，民甚苦之”。道光年間(公元1833年)，史載“大廉山群象踐民稼，逐之不去”，至當時已變為“象間有”。這一地區的大象至19世紀20年代以后已漸趨稀少，不久即難覓其蹤跡。現今僅云南西南部才有殘存象群分布。
大象的分布及變遷，大體上也反映了我國同類別的熱帶或亞熱帶動物如犀牛、長臂猿等以及適宜溫暖環境的動物如竹鼠、野生水牛等分布及變遷情況。盡管它們的分布及變遷在時間與空間上存在著一定的差異，但其南遷的方向、地域生態分布與時間變化趨勢等，卻是基本一致或大同小異的。
歷史時期野生動物的分布及其與人類活動的關系，是構成我國古代生態系統的基本要素之一。唐代著名詩人李白所描繪的“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”、“但見悲鳥號古木，雄飛雌從繞林間”的生態自然景觀或人文生態現象，可謂豐富多彩。漫長的自然界演化歷程表明，物種的多樣性有利于生態系統穩定性的延續，相反，物種的減少則會直接影響地域性乃至整個地球生態平衡的。
第二節 傳統工業化進程中的生態演變
工業革命揭開了人類大規模開發利用化石能源和礦產資源的序幕。隨著全球工業化進程加快，工業化的范圍、內涵日益擴大，不同國家經濟結構的變遷呈現出階段性的演化特征。但是萬變不離其宗，傳統的工業革命所需要的能源主要是煤、石油等化石燃料，其直接后果是生態破壞、環境污染。工業革命對于人類財富的積累無疑是一次巨大的進步，但對于人類的生存環境卻是一場災難。也正是全球性的生態災難警示人類社會必須實施可持續發展戰略。
一、生態資源的加劇消耗
英國于19世紀60年代、美國和法國于20世紀初期完成了傳統工業化過程，德國于2O世紀30年代、前蘇聯和日本等國也于2O世紀70年代，先后完成傳統工業化過程。盡管不同國家完成傳統工業化的時間不同，但都有一個共同特征，即都經歷了能源和礦產資源高消耗、環境高污染的過程。
1.能源與礦產資源消耗加劇
礦產資源為人類提供了95％以上的能源，80％以上的工業原料和70％以上的農業生產資料。工業革命發生以來，人類社會已經消耗了巨大的礦產資源，同時積累了巨大數量的社會物質財富。1800—1900年，全球GDP增長了7倍，相應的粗鋼消費增長了10倍，金屬銅消費增長了1.15倍，金屬鋁消費增長了2.27倍，主要能源煤炭消費增長了57倍，石油消費增長了26倍，天然氣消費增長近1倍。1900—2000年，人類社會的財富積累明顯加快，100年間全球GDP增長了18倍，與此相應，粗鋼消費增長了30倍，金屬銅消費增長了28倍，金屬鋁消費增長了3 600倍，主要能源煤炭消費增長了5倍，石油消費增長了178倍，天然氣消費增長了362倍。迄今為止，人類已經鋪設了120萬千米的鐵路，138萬千米的石油、天然氣等各類運輸管道，修筑了2 860萬千米的公路，建設了46 500座飛機場，生產了無數的汽車、飛機、輪船和各類消費品，消耗了數量驚人的礦產資源。
近百年來，化石能源產量呈指數式快速增長。以石油和天然氣為例，1900年產量分別為4 000萬噸和560萬噸油當量，1950年分別增長到5.3億噸和1.7億噸油當量，2000年分別迅猛增至35.7億噸和21.8億噸油當量。石油和天然氣產量增長主要發生在20世紀五六十年代全球經濟高速增長時期。
100年間，化石能源結構經歷了兩次標志性轉變。第一次發生在1965年，石油消費量首次超過煤炭消費量，人類能源消費由“煤炭時代”進入“石油時代”；第二次發生在2000年，天然氣產量與煤炭產量持平，天然氣生產呈快速增長之勢，人類社會進入天然氣與石油并重的時代。到2000年，全球一次性能源生產結構中，石油占39％，煤炭占25％，天然氣占25％。
全球石油生產歷史大致分4個階段：第一階段為1857—1900年，石油生產和消費處于起步階段，生產規模極其有限，但平均增長速率很高；第二階段為1901—1945年，汽車、坦克等大量耗油裝置的發明以及兩次世界大戰，刺激了石油生產和消費規模的擴大，但總體仍處于較低水平；第三階段為第二次世界大戰結束至1974年，其時全球主要發達國家完成工業化，石油工業呈蓬勃發展之勢，石油生產和消費達到了頂峰；第四階段為1975年以后，世界經歷了兩次石油危機，石油生產和消費進入波動增長期。由此可見，1945年以來，是全球石油生產和消費的快速增長時期，這一時期累計采掘的石油近l 200億噸，占人類歷史全部采掘量的95％。
人類開采煤炭的歷史久遠。主要由于英國工業革命對煤炭需求的快速增長，在1760年前后全球開始了大規模的煤炭采掘。到目前為止，已采掘煤炭約2 400億噸煤炭，其中20世紀的100年間采掘煤炭2 282億噸，占人類歷史采掘量的99.2％。20世紀全球煤炭產量變化也大致分4個階段：第一階段為19OO—1913年，是煤炭產量穩步上升階段，年均增長率4.32％，這一階段是煤炭生產和消費的黃金期；第二階段為1914—1945年，全球煤炭生產波動大，期間經歷了兩次世界大戰和兩次經濟危機，導致煤炭產量大幅度下滑；第三階段為1946—1989年，煤炭產量穩步上升，年均增長率為2.93％，這一階段是全球煤炭生產穩定持續增長最長的時期，同全球經濟的穩定增長密切相關；第四階段為1990—2000年，全球煤炭產量震蕩下降，年均增長率為一O.73％。
人類大規模開發利用天然氣不足60年。此前生產規模非常小，直到第二次世界大戰結束后天然氣生產規模才逐漸擴大。特別是近些年來，全球天然氣生產與消費呈快速增長之勢，逐漸取代煤炭成為第二大一次性能源。天然氣產量的迅速增長得益于4個方面的因素：一是兩次石油危機導致國際油價飚升，促使石油消費大國開始調整石油在能源結構中的份額，為天然氣生產和消費快速增長提供了廣闊空間；二是天然氣開采技術進步極大地促進了產量的增長，特別是海上采氣量不斷增加和開采成本的降低，為人類大規模利用天然氣奠定了基礎；三是天然氣管道建設加快，為其加速利用創造了條件。截至2000年全球累計鋪設各類天然氣管道80萬千米，可以繞地球20圈，為天然氣的消費提供了必要的基礎設施；四是天然氣探測儲量不斷增加推動了天然氣消費的信心。
2.土地荒漠化日益加劇
荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半濕潤、濕潤地區，由于氣候變化和人類活動等各種因素所造成的土地退化，使土地生物和經濟生產潛力減少，甚至基本喪失。荒漠化大致有4類：一是在風力作用下出現風蝕地、粗化地表和流動沙丘為標志性形態。二是在流水作用下出現劣質地和石質坡地為標志性形態。三是在物理和化學作用下出現土壤板結、細顆粒減少、土壤水分蓄積能力下降，從而導致土壤干化脫水和土壤有機質的顯著下降，出現土壤養分銳減和土壤鹽漬化。四是工業礦山開發造成的，主要表現為土地資源損毀和土壤嚴重污染，致使土地生產力嚴重下降，甚至絕產。
荒漠化是當今世界最嚴重的環境與社會經濟問題。聯合國環境規劃署曾3次系統評估了全球荒漠化狀況。1991年底為聯合國環發大會所準備報告的評估結果說明，全球荒漠化面積由1984年的34.75億公頃增加到1991年的35.92億公頃，約占全球陸地面積的1／4，已影響到了全世界1／6的人口(約9億人)，100多個國家和地區。據測算，在全球35.92億公頃受到荒漠化影響的土地中，旱地1.73億公頃，牧場3O.7l億公頃，水澆地2 700萬公頃。全球平均每年有600萬公頃的土地變為荒漠，其中320萬公頃是牧場，250萬公頃是旱地，12.5萬公頃是水澆地。另外，已有2 100萬公頃土地因退化而不能生長谷物。
非洲大陸有世界上最大的旱地，約為20億公頃，占非洲陸地總面積的65％。整個非洲干旱地區經常出現嚴重旱災。目前非洲36個國家受到不同程度的干旱和荒漠化影響，有近5 000萬公頃土地半退化或嚴重退化，占全大陸農業耕地和永久草原的1／3。根據聯合國環境規劃署的調查，在撒哈拉南側每年有150萬公頃的土地變成荒漠。在1958—1975年，僅蘇丹撒哈拉沙漠就向南蔓延了9O～100千米。亞太地區也是荒漠化非常突出的區域，共有8 600萬公頃的干旱地、半干旱地和半濕潤地，7 000萬公頃的雨水灌溉作物地和l 600萬公頃灌溉作物地受到荒漠化影響。這意味著亞洲有35％的生產用地受到荒漠化影響。遭受荒漠化影響最嚴重的國家依次是中國、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。亞洲是世界上受荒漠化影響人口分布最集中的地區。
土地荒漠化是自然因素和人為活動綜合作用的結果。自然因素主要是指異常的氣候條件，特別是嚴重的干旱條件，由此造成植被退化，風蝕加快，引起荒漠化。人為因素主要指過度放牧、亂砍濫伐、開墾林草地并進行連續耕作等，由此造成植被破壞，地表，加快風蝕或雨蝕。就全球而言，過度放牧和不適當的旱作農業是干旱和半干旱地區發生荒漠化的主要原因(表2-2、2-3)。
同樣，干旱和半干旱地區用水管理不善，引起大面積土地鹽堿化，也是一個十分嚴重的問題。從亞太地區人類活動對土地退化的影響構成來看，植被破壞占37％，過度放牧占33％，不可持續農業耕種占25％，基礎設施建設過度開發占5％。非洲的情況與亞洲類似，過度放牧、過度耕作和大量砍伐薪材是土地荒漠化的主要原因。
荒漠化的主要危害是土地生產力下降和隨之而來的農牧業減產，相應帶來巨大的經濟損失和一系列社會惡果。在1984—1985年的非洲中，至少有3 000萬人處于極度饑餓狀態，l 000萬人成了難民。據1977年聯合國沙漠化會議估算，荒漠化在生產能力方面造成的損失每年近26O億美元。1980年，聯合國環境規劃署進一步估算了防止干旱土地退化工作失敗所造成的經濟損失，在當時估計到2000年總共將損失5 200億美元。1992年，聯合國環境規劃署估計，由于全球土地退化每年所造成的經濟損]失約423億美元[按1990年價格計算]，如果在下一個2O年里在防止土地退化方面繼續無所作為，損失總共將高達8 500億美元。從各大洲的損失看，亞洲損失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、歐洲。從土地類型看，放牧土地退化面積最大，損失也最大；灌溉土地和雨澆地受損失情況大致相同。從1980年和1990年所作估算的比較看，由于世界各國防治土地荒漠化的進展甚微，在1978—1991年，全世界的直接損失約為3 000億～6 000億美元。這尚不包括荒漠化地區以外的影響損失和間接經濟損失。
3.森林資源退化
從全球來看，森林減少仍然是許多發展中國家所面臨的嚴重問題，由此造成的一系列環境惡果。
1990年，全球森林及稀疏的叢林和灌木林覆蓋面積為51億公頃，約占陸地面積的40％，其中34億公頃屬于聯合國糧農組織定義的“森林”(在發達國家樹冠覆蓋率至少為2O％，在發展中國家為10％)。從聯合國糧農組織90年代初所進行的評估看，全球森林面積的減少主要發生在2O世紀50年代以后，其中1980—1990年，全球乎均每年損失森林995萬公頃，約等于韓國的國土面積(表2-4)。
從世界各地區的情況看，在非洲、亞洲和拉美等地，約有熱帶森林18億公頃，包括雨林和濕潤落葉林等。20世紀80年代期間，這些地區森林砍伐總面積和木材總砍伐量持續增長，平均每年砍伐590萬公頃，其中490萬公頃是原始森林。森林的大面積砍伐，導致森林生態系統嚴重退化。北美、歐洲、亞洲等地的溫帶森林共有16億公頃，主要集中在工業化國家。盡管過去半個世紀里溫帶森林面積基本保持不變，甚至還有增加，但森林質量總體上退化了，大量原始森林已被人工林所取代，通常只是同齡的、單一品種的林木，遠不像天然林有比較高的生物多樣性和生態功能作用，抵御病蟲害和自然災害干擾的能力也比較差。
熱帶森林有著豐富的物種和巨大的調節氣候功能。熱帶森林減少一直是世界的熱點問題。據聯合國糧農組織的數據，1960一1990年期間，全球喪失了4.5億公頃的熱帶森林。亞洲同期損失了大約 l／3的熱帶森林，非洲和拉丁美洲各損失了大約18％的熱帶森林。
森林資源減少的主要原因：第一，亂砍濫伐林木。溫帶森林的砍伐歷史比較長，在工業化過程中，歐洲、北美等地的溫帶森林有l／3被砍伐掉了。而熱帶森林的大規模開發只有30多年的歷史。歐洲國家進入非洲，美國進入中南美，日本進入東南亞，尋求熱帶林木資源。這一期間，發達國家進口的熱帶木材增長了十幾倍，占世界木材和紙漿總供給量的10％左右。近年來，為了保護熱帶森林，越來越多的國家已禁止出口原木。
第二，開墾林地為農田。為了滿足人口增長對糧食的需求，發展中國家開墾了大量的林地，特別是農民燒荒耕作，刀耕火種，對森林造成了嚴重破壞。據估算，熱帶地區半數以上的森林采伐是燒荒開墾造成的。在人口稀少的地方，農民在耕作一段時間后就轉移到其他地方開墾，原來耕作過的林地肥力和森林都能比較快地恢復，刀耕火種尚不對森林構成很大的危害。但是，隨著人口增長，開墾林地的耕作強度和持續時間都增加了，從而加劇了林地土壤侵蝕，嚴重損害了森林植被再生和恢復能力。
第三，采集薪炭。全世界約有50％的人口用薪柴作為主要燃料，每年約有l億多米3的林木被消耗掉。隨著人口的增長，對薪材的需求量也相應增長，采伐的林木也越來越多。
第四，大規模毀林放牧。為了滿足美國等國對牛肉的需求，中南美地區、特別是南美亞馬遜地區，砍伐和燒毀了大片森林，林地變為牧場。這使得具有地球“肺”功能的熱帶雨林面積急劇減少，溫室效應加大。
第五，空氣污染。歐美等工業化國家，空氣污染對森林退化也產生了明顯的影響。據1994年歐洲委員會對32個國家的調查，由于空氣污染等原因，歐洲大陸26.4％的森林有中等或嚴重的落葉現象。
4.水資源危機日益加劇
水是世界上最重要的資源之一，總體積約為15億千米3。這些水如果均勻分布在地球表面，地球海洋的水深平均約3 000米。但其中只有約3％是淡水，淡水的90％又被封凍在兩極及高山的冰層和冰川中，難以利用。這些資源的時空分布又不均，加上人類的不合理利用，使世界上許多地區面臨日益嚴重的水資源危機。
淡水資源短缺 由于人口增長和經濟發展，用水量不斷增加。在過去3個世紀里，人類提取的淡水資源量增加了35倍，1970年達到了3 500千米；。2O世紀后半葉，淡水提取量每年增加4％～8％，其中農業灌溉和工業用水占了增長的主要部分(表2—5)，特別是20世紀7。年代“綠色革命”期間，灌溉用水翻了一番。
根據國際經驗，每人每年1000米3可重復使用的淡水資源是一個基本指標，低于這個指標的國家可能會經受阻礙發展和損害健康的長期性水荒。目前，世界上有20個左右的國家已低于這一指標，大部分位于西亞和非洲。據有關國際組織預測，生活在缺水國家的人口將從1990年的1.32億增加到2025年的6.53億(按照低人口增長預測)和9.O4億(按照高人口增長預測)之間。到2050年，預測生活在缺水國家中的人口將增加到1O.6億和24.3億之間，占全球預測人口的13％～20％。這尚不包括中國西北部、印度西部和南部、巴基斯坦和墨西哥的大部分地區、美國和南美西海岸的干旱缺水地區。全世界實際受水資源短缺影響的人口要比上述預測數字多得多。
與淡水資源短缺相對應的是水資源的浪費。農業消耗了全球用水量的70％左右。農業灌溉用水效率普遍比較低，許多灌溉系統60％以上的水在澆灌莊稼前就滲漏和蒸發掉了，并帶來土壤鹽漬化。
淡水污染 水污染有三個主要來源，即生活廢水、工業廢水和含有農業污染物的地表徑流。另外，固體廢物滲漏和大氣污染物沉降也造成對水體的交叉污染。水體污染大大減少了淡水的可供量，加劇了淡水資源的短缺。
據世界銀行的報告估計，由于水污染和缺少供水設施，全世界有10億多人口無法得到安全的飲用水。
隨著對淡水需求量的不斷增長，在許多干旱和半干旱地區，淡水成為決定經濟發展的重要制約因素，部門之間、地區之間和國家之間爭奪淡水資源的矛盾越來越突出。即使在水資源比較豐富的地區，不同功能用途之間的爭水矛盾也日益顯現出來。
過去，農業是用水增長最快的部門，灌溉用水往往優先保證。隨著工業和城市生活用水的不斷增長，在干旱半干旱地區，也在同農業爭奪有限的水源。美國西部及一些發展中國家工業和城市較集中的地區，這種矛盾已非常明顯。
世界上許多重要河流由兩個或多個國家所有。全世界約有200多條國際河流或湖泊，其流域面積約占全球陸地面積的一半以上。因此，全球跨國的水資源管理是國際環境與資源保護的重要領域。在西亞和北非等一些干旱和半干旱地區，水貴如油，各國在跨國河流和地下蓄水層開發利用上的爭執十分尖銳，有時甚至引發軍事上的對峙，成為國際沖突的導火索。
5.海洋資源受到污染
海洋生態系統在維持全球氣候穩定和生態平衡方面起著決定性作用。海洋生物資源及海洋魚類是人類食物的重要組成部分。全世界約有9.5億人把魚作為蛋白質的主要來源。近幾十年來，海洋生物資源過度利用和海洋污染加劇，正在導致全球范圍海洋環境質量和海洋生產力的退化。
海洋生物資源過度利用 世界漁業生產由海洋捕撈、內陸捕撈和水產養殖(包括淡水和海水養殖)所組成。1993年，在全世界捕獲的1.O1億噸魚類中，海洋捕撈占77.7％，內陸捕撈占6.8％，水產養殖占工5.5％。在1950—1990年，海洋捕撈量差不多翻了5番，達到8 600萬噸，而到1993年下降到了8 400萬噸。聯合國糧農組織1993年估計，2／3以上的海洋魚類被最大限度或過度捕撈，特別是有數據資料的25％的魚類，由于過度捕撈，已經滅絕或瀕臨滅絕，另有44％的魚類的捕撈已達到生物極限。從世界各主要捕撈區的情況看，大西洋和太平洋11個重要捕撈區中的6個捕撈區(占所有商業漁業資源的60％強)，不是已經枯竭，就是捕撈超過了極限。
海洋魚類過度捕撈不僅使海洋捕撈量陷于停滯，也使捕撈結構發生變化，高價值魚類減少，處于食物鏈低層的低價值魚類增多。20世紀7。年代以來，正是這些低價值魚類維持著漁業生產的增長。
海洋污染 人類活動產生的大部分廢棄物和污染物最終都進入了海洋，海洋污染越來越嚴重。目前，每年都有數十億噸的淤泥、污水、工業垃圾和化工廢物等直接流人海洋；河流每年有將近百億噸的淤泥和廢物帶人沿海水域。海洋污染的主要來源有：城市污水和農業徑流、空氣污染、船舶、傾倒垃圾等。從總體上看，海洋污染主要表現在以下幾個方面：
·世界沿海水域大部分已遭受污染，公海則相對清潔。
·分布最廣、影響最大的污染源是排放的污水和土地開墾及侵蝕的沉積物。
·污染和沿海開發對濕地、紅樹林、珊瑚礁和沙丘的破壞，危及沿海生態系統，使許多動物的棲息和繁殖地遭到毀壞，威脅到魚類和其他野生生物的生存。
·船舶、鉆井平臺原油泄漏和農藥等有機合成物的注入，造成海洋區域性污染。
·海洋垃圾中的塑料、廢棄漁網和石油泄漏形成的焦油團等對海鳥和海洋哺乳動物造成很大危害。
世界各國，主要是一些發達國家處理了部分排人海洋的污水。但從全球看，大量的污水經河流、港口直接排人了海洋，造成世界許多沿海水域、特別是一些封閉和半封閉的海灣和港灣出現富營養化，過量的氮、磷等營養物造成藻類和其他水生植物的迅速生長，極易發生由有毒藻類構成的赤潮。赤潮往往急劇蔓延，造成魚類死亡、貝類中毒，給沿海養殖業帶來毀滅性災害。
二、重度環境污染事件頻頻發生
西方國家首先步人工業化進程，最早享受到工業化帶來的繁榮，也最早品嘗到工業化帶來的苦果。在工業發達國家，從20世紀50一60年代開始，“公害事件”層出不窮，導致成千上萬人患公害病，不少的人在“公害事件”中喪生。其中，有八起事件引人注目，被稱為“世界公害事件”，從中可以看到伴隨工業革命而來的環境污染的嚴重性。
馬斯河谷事件 1930年12月1—5日，比利時馬斯河谷的氣溫發生逆轉，工廠排出的有害氣體和煤煙粉塵，在近地大氣層中積聚。3天后，開始有人發病，一周內，6O多人死亡，還有許多家畜死亡。造成這次事件的原因是幾種有害氣體和煤煙粉塵綜合作用導致的嚴重大氣污染。當時，大氣中二氧化硫濃度高達25～100毫克／米3。
多諾拉事件 1948年10月26—31日，美國賓夕法尼亞州的多諾拉小鎮，彌漫的大霧致使全鎮5 911人相繼發病，發病率占全鎮人口的43％，其中17人死亡。大霧的成分主要由二氧化硫氣體組成，二氧化硫又與金屬元素、金屬化合物相互作用，導致這次事故的發生。當時大氣中二氧化硫濃度高達O.5～2.O毫克／米3，并發現有塵粒。
倫敦煙霧事件 1952年12月5—8日，素有“霧都”之稱的英國倫敦，突然有許多人患起呼吸系統病，并有4 000多人相繼死亡。此后2個月內，又有8 000多人死亡。導致這次大氣嚴重污染事故的直接原因是：大氣中塵粒濃度高達4.46毫克／米3，是平時的1O倍；二氧化硫濃度高達1.34毫克／米3，是平時的6倍。
洛杉磯光化學煙霧事件 1936年在洛杉磯開采出石油后，刺激了當地汽車業的發展。至40年代初期，洛杉磯市已有250萬輛汽車，每天消耗約1600萬升汽油，由于汽車氣化率低，每天有大量含有碳氫化合物的尾氣排人大氣中。在陽光的照射下，這些汽車尾氣轉化為淺藍色的光化學煙霧，使這座本來風景優美、氣候溫和的濱海城市，成為“美國的霧城”。在光化學煙霧刺激下，當地居民的眼、喉、鼻患病率和死亡率增高。同時，又使遠在百里之外的柑橘減產、松樹枯萎。
水俁事件 從1908年起，日本一家生產氮肥的工廠，在水俁市建廠。該廠生產流程中產生的甲基汞化合物直接排入水俁灣。從1950年開始，先是發現“自殺貓”，后又發現有人生怪病，此病無法醫治，直至死亡。醫生無法確診病因，故稱之為“水俁病”。經多年調查發現，水俁灣被大量甲基汞化合物污染，并在魚的體內形成高濃度的富集，人食用了這種被污染的魚，中毒生病。其富集鏈為：甲基汞化合物一海水微生物一魚一貓，或魚一人，最終導致“水俁病”的發生。
富山事件 20世紀50年代日本三井金屬礦業公司在富山平原的神通川上游開設煉鋅廠，該廠排入神通川的廢水中含有金屬鎘，這種含鎘的水又被用來灌溉農田，使稻米含鎘。人們因食用含鎘的大米和飲用含鎘的水而中毒，全身疼痛，故稱“骨痛癥”。據統計，1963—1968年5月，共確診患者258人，死亡128人。
四日事件 20世紀50～60年代，日本東部沿海的四日市設立了多家石油化工廠，這些工廠排出的含二氧化硫、金屬粉塵的廢氣，使許多居民患上哮喘等呼吸系統疾病而死亡。工967年，有些患者不堪忍受痛苦而自殺，到1970年，患者達500多人。
米糠油事件 工968年，日本九州愛知縣一帶在生產米糠油過程中，由于生產失誤，米糠油中混入了多氯酸苯，致使1400多人食用后中毒，4個月后，中毒者猛增到5 000余人，并有16人死亡。與此同時，用生產米糠油的副產品——黑油作為家禽飼料，又使數十萬只雞死亡。
近些年來，在不少發展中國家，也出現了與發達國家類似的污染病的情況，使發展中國家面臨著發展與環境的雙重壓力。
造成重度環境污染的主要原因，首先是工業社會燃燒大量化石能源，成為大氣、水等環境污染與土地生態破壞的源頭。在工業革命初期，能源主要是煤，直到19世紀70年代以后，石油作為能源才開始進入工業生產體系中，使工業能源結構發生了變化。最近幾十年，盡管水能等新的能源得到開發利用，但工業社會的能源依然以不可再生的煤和石油等能源為主，且其消耗量急劇增加。這種趨勢帶來了一系列始料不及的問題。例如，英國在19世紀30年代完成了產業革命，建立了包括鋼鐵、化工、冶金、紡織等在內的工業體系，促使煤的生產量、消耗量猛增，由此帶來的污染問題也隨之突出。早在19世紀末，英國倫敦就曾發生過多次以煤作燃料造成的毒霧事件。
其次是工業制成品原料、主要是礦產資源，伴隨著采礦量的直線上升，造成環境嚴重污染。例如，日本足尾銅礦采掘量在1877年只有不足39噸，10年后猛增到2 515噸，翻了60多倍。19世紀末，將歐美的冶煉法引入日本足尾銅礦場，以黃銅礦為原料提取“純銅”。由于黃銅礦含硫、劇毒的砷化物和有色金屬粉塵，致使礦區附近的整片山林和莊稼被毀壞，礦山周圍24千米2的地區成為不毛之地，受害中心的一個村莊被迫全部轉移。同時，由于冶煉銅礦的有毒廢水、廢屑被排人了渡良瀨川的河系，1890年洪水泛濫，污染的河水漫溢，使附近4縣數萬公頃土地受害，造成田園荒蕪，魚蝦死亡，沿岸數10萬人流離失所。
三是環境污染的加劇還與人類對自然的認識水平和技術能力直接相關。在工業化初期，人們對環境問題缺乏知識，往往嚴重忽視環境問題，造成意想不到的不良后果。當環境污染發展到相當嚴重并引起人們重視時，又常常由于技術能力不足和資金短缺而難以治理。
三、工業化初期的全球生態演變
在過去幾十年的時間內，傳統的工業化經濟模式帶來的環境變化，從地區性問題發展成為波及世界各國的全球性問題。如全球氣候變暖、臭氧層破壞、生物多樣性減少、酸雨污染以及核污染、沙塵暴等。圍繞這些問題，國際社會在經濟、政治、技術、貿易等方面形成了復雜的抗御或合作關系，并建立了一個龐大的國際環境條約體系，正在越來越影響著全球經濟、政治和技術的未來走向。
1.全球氣候變化
(1)氣候變化是一個最典型的全球尺度的環境問題。2O世紀70年代，科學家把氣候變暖作為一個全球環境問題提了出來。80年代，隨著對人類活動和全球氣候關系認識的深化，隨著近百年來“最熱”天氣的出現，這一問題開始成為國際政治和外交議題。1992年聯合國里約環發大會上，通過并簽署《氣候變化框架公約》。氣候變化問題直接涉及經濟發展方式及能源利用的結構與數量，正在成為深刻影響21世紀全球發展的一個重大國際性問題。
近50多年來，大氣中產生溫室效應的氣體已經發現近30種，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、氟利昂和氧化亞氮也起相當重要的作用(表2-6)。
從長期氣候數據比較來看，在氣溫和二氧化碳之間存在顯著的相關關系(圖2-2)。
目前國際社會所討論的氣候變化問題，主要是指溫室氣體增加產生的氣候變暖問題。20世紀以來所進行的科學觀測表明，大氣中各種溫室氣體的濃度都在增加。1750年之前，大氣中二氧化碳含量基本維持在280毫升／升。工業革命后，隨著人類活動，特別是消耗的化石燃料不斷增長和森林植被的大量破壞，人為排放的二氧化碳等溫室氣體不斷增加，大氣中二氧化碳含量逐漸上升，每年大約上升工.8毫升／升(約O.4％)，到目前已上升到近360毫升／升。從測量的結果看，大氣中二氧化碳的增加部分約等于人為排放量的一半。政府間氣候變化小組1996年發表了新的評估報告，再次肯定了溫室氣體增加將導致全球氣候的變化。根據各種計算機模型的預狽0，如果二氧化碳濃度從工業革命前的280毫升／升增加到560毫升／升，全球平均溫度可能上升1.5—4°C。
(2)影響氣候變化的因素。自然界本身排放著各種溫室氣體，同時在吸收或分解它們。在地球的長期演化過程中，大氣中溫室氣體的變化是十分緩慢的，處于一種循環過程。迄今為止，發達國家消耗了全世界所生產的大部分化石燃料，其二氧化碳累積排放量達到了很高的水平。截至1992年，15個國家的二氧化碳排放量，列在表2—7中。從表中可以看出，發達國家仍然是二氧化碳等溫室氣體的主要排放國，美國是世界上頭號排放大國，包括中國在內的一些發展中國家的排放總量也在迅速增長。前蘇聯解體后，中國的排放量位居世界第二，受到國際社會的關
注。但以人均排放量和累積排放量而言，發展中國家還遠遠低于發達國家(表2—7)。
人為的溫室氣體排放趨勢，主要取決于人口增長、經濟增長、技術進步、能效提高、各種能源相對價格等諸多因素的變化。國際著名能源機構——國際能源局、美國能源部和世界能源理事會，根據經濟增長和能源需求的不同景況，預測、提出了人為二氧化碳排放的各種可能趨勢。認為在經濟增長平緩，對化石燃料使用沒有采取強有力的限制措施的情況下，到2O10年化石燃料仍將占世界商品能源的3／4左右，其消費量可能超過目前水平的35％，同能源使用相關的二氧化碳排放量可能增長30％～40％。到21世紀中葉，發達國家仍將是大氣中累積排放的二氧化碳的主要責任者。當然，如果世界各國采取適合環境要求的經濟和能源發展戰略，二氧化碳排放可能出現不同的前景(表2-8)。
(3)氣候變化的影響和危害。按照目前的發展趨勢，科學家預測有可能出現的影響和危害有：
海平面上升 全世界大約有1／3的人口生活在沿海岸線60千米的范圍內，經濟發達，城市密集。全球氣候變暖導致的海洋水體膨脹和兩極冰雪融化，可能在21OO年使海平面上升50厘米，危及全球沿海地區，特別是那些人口稠密、經濟發達的河口和沿海低地。這些地區可能會遭受淹沒或海水入侵，海灘和海岸遭受侵蝕，土地退化，海水倒灌和洪水加劇，港口受損，并影響沿海養殖業和供水排水系統。
影響農業和自然生態系統 隨著二氧化碳濃度增加和氣候變暖，可能會增加植物的光合作用，延長生長季節，使世界一些溫度較低的地區更加適合農業耕作。但全球氣溫和降雨形態的迅速變化，也可能使一些地區的農業和自然生態系統難以很快適應這種變化，從而遭受災害性影響，造成較大范圍的森林植被破壞和農業災害。
加劇洪澇、干旱及其他氣象災害 全球平均氣溫略有上升，就可能帶來頻繁的氣候災害。過多的降雨、大范圍的干旱和持續的高溫，造成大范圍的災害損失。有的科學家根據氣候變化的歷史數據，推測氣候變暖可能破壞海洋環流，引發新的冰河期，給高緯度地區造成可怕的氣候災難。
影響人類健康 氣候變暖有可能增加疾病危險，特別是傳染病的流行。高溫會給人類的循環系統增加負擔，熱浪會引起死亡率的上升。隨著溫度升高，可能使許多國家瘧疾、淋巴腺絲蟲病、血吸蟲病、黑熱病、登革熱、傳染性腦炎增加或再次發生。
(4)氣候變化對中國的影響。從中外專家的研究結果看，總體上我國的變暖趨勢冬季將強于夏季；在北方和西部的溫暖地區以及沿海地區降雨量將會增加，長江、黃河等流域的洪水暴發頻率會提高；東南沿海地區臺風和暴雨也將更為頻繁；春季和初夏許多地區干旱加劇，干熱風頻繁，土壤蒸發量上升。農業是受影響最大的部門。溫度升高將延長作物生長期，減少霜凍，二氧化碳的“肥料效應”會增強光合作用，對農業產生有利的影響；但土壤蒸發量上升，洪澇災害增多和海水侵蝕等也將對農業帶來不利的影響。海平面上升最嚴重的影響是增加風暴潮和臺風發生的頻率和強度，海水入侵和沿海侵蝕也將造成經濟和社會的重大損失。
2.臭氧層破壞和損耗
(1)臭氧層破壞及其成因。大氣中的臭氧含量僅一億分之一，但在離地面2O～30千米的平流層中，存在著一個臭氧層，其中臭氧的含量占這一高度空氣總量的十萬分之一。臭氧層的臭氧含量雖然極其微少，卻具有很強的吸收紫外線的功能，可以吸收太陽光紫外線中對生物有害的部分(UV—B)。由于臭氧層有效地阻擋了來自太陽紫外線的侵襲，才使得人類和地球上各種生命能夠存在、繁衍和發展。
1985年，英國科學家觀測到南極上空出現臭氧層空洞，并證實其同氟利昂(CFCs)分解產生的氯原子有直接關系。到工994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達2 400萬千米2；北半球上空的臭氧層比以往任何時候都薄，歐洲和北美上空的臭氧層平均減少了10％～15％，西伯利亞上空甚至減少了35％。
20世紀80年代后期，氟利昂的產量達到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達到了2 000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達數百年，所以排放的大部分氟利昂仍留在大氣層中，其中大部分停留在對流層，當其上升進入平流層后，在一定的氣象條件下，受到強烈紫外線的作用而被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧發生連鎖反應，不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數萬個臭氧分子。
(2)臭氧層破壞的危害。臭氧層破壞的后果是嚴重的。如果平流層的臭氧總量減少1％，預計到達地面的有害紫外線將增加2％。有害紫外線的增加，會產生以下一些危害：
使皮膚癌和白內障患者增加 損壞人的免疫力，使傳染病的發病率上升。據估計，臭氧減少1％，皮膚癌的發病率將提高2％一4％，白內障的患者將增加0.3％一O.6％。一些初步的證據表明，人體暴露于紫外線輻射強度增加的環境中，會使各種膚色的人的免疫系統受到抑制。
破壞水體生態系統 對農作物的研究表明，過量的紫外線輻射會使植物的生長和光合作用受到抑制，導致農作物減產。紫外線輻射也使處于食物鏈底層的浮游生物的生產力下降，從而損害整個水體生態系統。有報告指出，由于臭氧層空洞的出現，南極海域的藻類生長已受到很大影響。紫外線輻射還可能導致某些生物物種的突變。
引起新的環境問題 過量的紫外線照射能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，帶來光化學大氣污染。
3.生物多樣性減少
生物多樣性及其價值。生物多樣性是一個地區內生物個體、種群和生態系統多樣性的總和。基因或遺傳多樣性是指種內基因的變化，包括同種的顯著不同的種群(如水稻的不同品種)和同一種群內的個體遺傳變異。物種多樣性是指一個地區內物種的變化。生態系統多樣性是指群落和生態系統的變化。目前，國際上討論最多的是物種的多樣性。科學家估計地球上約有l 400萬種物種，其中已有170萬種經過科學描述。對研究較多的生物類群來說，從極地到赤道，物種的豐富程度呈增加趨勢。其中熱帶雨林幾乎包含了世界一半以上的物種。
表2-9列出了生物多樣性的多種多樣的價值，其潛在的價值更是難以估量。從長遠看，它對人類的最大價值在于它為人類提供適應區域和全球環境變化的各種機會。
從當前來看，人類從野生的和馴化的生物物種中，得到了幾乎全部食物、許多藥物和工業原料與產品。就食物而言，據統計，地球上有7萬～8萬種植物可以食用，其中可供大規模栽培的約有150多種，迄今被人類廣泛利用的只有20多種，占世界糧食總產量的9O％。已馴化的動植物物種基本上構成了世界農業生產的基礎。主要以野生物種為基礎的漁業，1989年向全世界提供了1億噸食物。實際上，野生物種在全世界大部分地區仍是人們食物來源的重要組成部分。
就藥物而言，近代化學制藥業產生前，差不多所有的藥品都來自動、植物，至今直接以生物為原料的藥物仍保持著極其重要的地位。在發展中國家，以動、植物為主的傳統醫藥仍然是80％的人口維持基本健康的基礎。至于現代藥品，在美國，所有處方中工／4的藥品含有取自植物的有效成分，超過3 000種抗生素都源于微生物。美國2。種最暢銷的藥品中，都含有從植物、微生物和動物中提取的化合物。
就工業生產而言，纖維、木材、橡膠、造紙原料、天然淀粉、油脂等來自生物的產品仍然是極其重要的工業原料。生物資源同樣構成娛樂和旅游業的重要支柱。
在單個作物和牲畜種內發現的遺傳多樣性，同樣具有重要價值。在作物、牲畜與其害蟲和疾病之間持續進行的斗爭中，遺傳多樣性提供了維持物種活力的基礎。目前，生物育種學家已經培育出許多優良的品種，但還需要不斷在野生物種中尋找基因，用于改良和培育新的品種，提高和恢復其活力。雜交育種者和農場主都在依靠作物和牲畜的多樣性，增加產量和適應不斷變化的環境。從1930年到1980年，美國近1／2的農業收入應歸功于植物雜交育種。遺傳工程學將進一步增加遺傳多樣性，創造提高農業生產力的機會。
生物多樣性減少有多種原因。據專家們檢測，從恐龍滅絕以來，當前地球上生物多樣性損失的速度比歷史上任何時候都快。在1600—1950年，已知的鳥類和哺乳動物的滅絕速度增加了4倍，約有113種鳥類和83種哺乳動物已經消失。在1850—1950年，鳥類和哺乳動物平均每年滅絕工種。20世紀9O年代初，聯合國環境規劃署首次評估生物多樣性的結論是：在可以預見的未來，5％～2O％的動、植物種群可能受到滅絕的威脅(表2-10)。
從生態系統類型看，最大規模的物種滅絕發生在熱帶雨林，其中包括許多人們尚未調查和命名的物種。熱帶雨林占地球物種的5O％以上。據科學家預測，按照每年砍伐森林1700萬公頃的速度，在今后3O年內，物種極其豐富的熱帶雨林可能要毀在當代人手里，5％—10％的熱帶雨林物種可能面臨滅絕。
物種滅絕或瀕臨滅絕、生物多樣性不斷減少的主要原因，是人類各種活動造成的：
·大面積森林被采伐、火燒和開墾，草地過度放牧和墾殖，導致生態環境的大量喪失，保留下來的也是支離破碎，對野生物種造成毀滅性影響；
·大面積的濕地消失，使許多種類的生物失去棲息地；
·對動物捕獵和植物的采集等過度活動，使野生物種難以正常繁衍；
·工業化和城市化的發展，占用了大面積的土地，破壞了大量天然植被，并造成環境污染；
· 外來物種的大量引入或侵入，影響、改變了原有的生態系統，使原生物種受到嚴重威脅；
·無節制的旅游，使一些尚未受到人類影響的自然生態系統遭到破壞；
·土壤、水和空氣污染，既危害了森林，又對相對封閉的水生生態系統帶來毀滅性影響；
·全球變暖，導致氣候形態在比較短的時間內發生較大變化，使自然生態系統難以適應，可能會改變生物群落的邊界。
尤其嚴重的是，各種破壞和干擾累積起來，會對生物物種造成更為嚴重的影響(表2一11)。
4.酸雨問題凸顯. 酸雨問題首先出現在歐洲和北美洲，近期又出現在亞太和拉丁美洲的部分地區。歐洲和北美開始采取防止酸雨跨界污染的國際行動。在東亞地區，酸雨的跨界污染已成為一個敏感的外交問題。
(1)酸雨及其分布。酸雨通常指pH低于5.6的降水，但現在泛指酸性物質以濕沉降或干沉降的形式從大氣轉移到地面上.濕沉降是指酸性物質以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性顆粒物以重力沉降、微粒碰撞和氣體吸附等形式由大氣轉移到地面。
歐洲是世界上一大酸雨區。主要排放源來自西北歐和中歐的一些國家。這些國家排出的二氧化硫，相當一部分傳輸到了其他國家。受影響最重的是工業化和人口密集的地區，即從波蘭、捷克經比利時、荷蘭、盧森堡三國到英國和北歐，其酸性沉降負荷高于歐洲極限負荷值的6O％，其中中歐部分地區超過生態系統的極限承載水平。
美國和加拿大東部也是一大酸雨區。美國是世界上能源消費量最多的國家，消費了全世界近1／4的能源，每年燃燒礦物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占世界各國首位。從美國中西部和加拿大中部工業心臟地帶污染源排放的污染物，定期落在美國東北部和加拿大東南部的農村及開發相對較少或較為原始的地區，其中加拿大1／2的酸雨來自美國。
亞洲是二氧化硫排放量增長較快的地區，主要集中在東亞，其中中國南方是酸雨最嚴重的地區，成為世界上又一大酸雨區。
(2)酸雨的成因——二氧化硫和氮氧化物排放。大氣中的硫和氮的氧化物有自然和人為兩個來源。二氧化硫的自然來源包括微生物活動和火山活動，含鹽的海水飛沫也增加大氣中的硫。自然排放大約占大氣中全部二氧化硫的1／2，但是按照自然循環過程，自然排放的硫基本上是平衡的。人為排放的硫大部分來自貯存在煤炭、石油、天然氣等化石燃料中的硫，在燃燒時以二氧化硫形態釋放出來，其他一部分來自金屬冶煉和硫酸生產過程。隨著化石燃料消費量的增長，人為排放的二氧化硫在不斷增加，其排放源主要分布在北半球，產生了全部人為排放的二氧化硫的90％。天然和人為來源排放了幾乎同樣多的氮氧化物。天然來源主要包括閃電、林火、火山活動和土壤中的微生物，廣泛分布在全球，對某一地區的濃度不發生什么影響。人為排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地區，而機動車排放和電站燃燒化石燃料約占氮氧化物人為排放量的75％。
歐美一些國家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的國家(表2一12)。但近些年來亞太地區經濟的快速增長和能源消費量的迅速增加，使這一地區的國家、特別是中國成為排放大國之一。
(3)酸雨的危害，主要表現在：
損害生物和自然生態系統 酸雨降落到地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的pH降到5以下時，魚的繁殖和發育會受到嚴重影響。土壤和底泥中的金屬可被溶解到水中，毒害魚類。水體酸化還可能改變水生生態系統。
導致土壤貧瘠化 酸雨抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗土壤中鈣、鎂、鉀等營養因素，使土壤貧瘠化。酸雨損害植物的新生葉芽，影響其生長發育，并造成森林生態系統退化。
腐蝕建筑材料及金屬結構 酸雨腐蝕建筑材料、金屬結構、油漆等。一些以大理石和石灰石為材料的歷史建筑物和藝術品，耐酸性差，容易受酸雨腐蝕、引起變色。
歐洲地區土壤緩沖酸性物質的能力弱，酸雨危害的范圍比較大。全歐洲30％的林區因酸雨影響而退化。在北歐，由于土壤自然酸度高，水體和土壤酸化都特別嚴重。據報道，1980年前后，歐洲以德國為中心，森林受害面積迅速擴大，樹木出現早枯和生長衰退現象。加拿大和美國的許多湖泊和河流也遭受著酸化危害。美國國家地表水調查數據顯示，酸雨造成75％的湖泊和大約一半的河流酸化。加拿大政府估計，加拿大43％的土地(主要在東部)對酸雨高度敏感，有工4 000個湖泊是酸性的。湖泊酸化會導致魚：類滅絕。
第三節 后工業化社會的生態文明發展
發達國家走過的傳統工業化道路，使人類社會付出了過量的資源消耗、環境污染、生態破壞的沉重代價。如果任這種狀況持續下去，地球將不堪重負，經濟發展也將難以為繼。面對全球?生態破壞與環境污染，世界上不少國家致力于發展新型工業文明，以實現生態、經濟、社會三者共贏的目標。
一、從自然資源開發轉向知識資源增值
目前，發達國家已進入后工業化社會。后工業化發展的總趨勢，就是從注重開發自然資源轉向開發知識資源，使知識要素成為加快經濟發展的最主要的推動力。經濟增長、環境建設和社會文明共?是后工業化社會的一大特征。
自然資源是經濟發展的基礎，但在技術飛速發展、知識經濟已見端倪的今天，自然資源對經濟增長的作用相對下降了。據世界銀行對許多國家經濟增長差異分析發現，物質資產投入只能解釋這些差異的不到30％，其余的70％以上直接或間接歸因于知識、信息、教育、技術等無形資本。從國際上看，資源開發導向型國家的經濟增長比較緩慢，而知識開發導向型國家的經濟增長則要快得多。如日本、韓國、新加坡和西歐一些國家，它們自然資源極其匱乏，都是靠人力與知識資源的開發促進了經濟發展。物質產品需求彈性低，易受外部市場需求變化沖擊的影響，造成經濟增長的不穩定性，而知識發達地區則有較強的靈活性和適應性。隨著知識經濟的興起，這一趨勢越來越明顯。
開發知識資源，關鍵在于提高一個國家或地區的三種能力，即知識吸收能力、知識交流能力和知識創新能力。隨著知識經濟的持續快速發展，這三種能力建設將帶動三大產業的發展，即教育產業、信息產業和科技產業。
第一，知識吸收能力決定于人力資本狀況，它反映一個地區對知識的重視程度、人口的智力水平和使用知識的能力，以及能否利用知識實現經濟發展、社會進步和生態良好。知識吸收能力包括人力資本存量，即人口已經接受教育的狀況(以人口平均受教育的年限衡量)和新的人力資本的創造，即人口正在接受教育的狀況(以每萬人在校學生人數或入學率來衡量)。
第二，知識交流能力反映一個地區的人口傳播知識的能力，決定該地區人口在其需要信息時是否有獲得信息的途徑和手段，以及知識傳播的效率。其衡量指標包括：第一代紙質信息傳播工具(人.均報紙訂閱量)，第二代電信交流工具(電話普及率)，第三代網絡交流工具(每萬人互聯網用戶數)。
第三，知識創新能力反映一個地區知識生產的能力。知識生產能力是一個地區的核心能力，特別是一個國家或地區要在當前和未來競爭中立于不敗之地，就必須大大強化這種能力。其衡量指標包括：人均國內專利授權數和人均國際檢索收錄論文數。
開發知識資源主要措施在于：加速發展各類教育，增強公眾吸收知識的能力；加快電信設施建設，擴大公眾交流知識和信息的渠道，提高全社會信息化程度；加快科技體制改革，提高科技創新能力。
二、從粗放型生產方式轉向清潔生產
清潔生產是后工業化時期的又一特征，也是2O世紀90年代在世界范圍內出現的一種新型工業生產方式。清潔生產對污染的控制由末端治理轉向全過程控制和源頭治理，這使環境保護發生重大的戰略轉變。清潔生產要求工業企業采取改進設計、使用清潔能源和原料，采用先進的工藝技術、設備，改善管理、綜合利用等措施，最大限度提高資源利用效率，減少或者避免在生產、儲運、服務和產品消費過程中污染物的產生和排放。同時，要求政府為清潔生產技術的推廣提供政策支持、技術幫助和資金補貼，清除影響清潔生產推行的各種障礙，并且通過綠色標志等制度的建立，提高企業實施清潔生產的責任感，擴大公眾參與環境保護。
清潔生產有五項基本原則，即生態破壞與環境污染最小化、資源消耗減量化、優先使用可再生資源、循環利用資源以及原料和產品無害化原則。其主要技術路線包括源頭削減、生產過程控制和回收利用。
清潔生產意義重大。企業可以節省資源，降低各種環保設施的運行費用和排污費用，保護員工身體健康，提高效益和企業競爭力。政府可以節省行政監督、公共環境管理開支，增加對民眾的轉移支付，使公眾享受更多的物質、精神、生態福利和優越的生存環境。
三、從單向不可逆生產走向循環經濟
發展循環經濟，是生態文明與后工業化社會的又一大趨勢。循環經濟是實施可持續發展戰略的重要途徑和先進的生產方式。
循環經濟的本質是生態經濟，它要求運用生態學規律來指導人類社會的經濟活動，使經濟系統與自然生態系統相互協調、相互統一，使物流、能流、資本流、人力流、知識流與信息流形成良性循環的新型生態經濟形態。與傳統經濟不同，循環經濟通過“再生資源—產品—綠色消費—廢物資源循環利用”的物質無限循環、轉化、增殖帶動經濟發展，以消除對自然資源的過度開發，力求達到污染物的低排放甚至“零排放”，最終實現經濟社會可持續發展。