从有机地球的猜想到当代地学思维的生态进路，本文主要内容关键词为：进路论文,地学论文,当代论文,思维论文,地球论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：N031文献标识码：A文章编号：1003-5680(2008)05-0008-04
当代地学思维出现了把地球科学与生命科学紧密结合的新趋势，这种新趋势的出现，一方面是由于科学家对地球本质的思索达到了一个新的深度，传统上被认为是约定俗成的地质运动和过程，其实是生物活动的结果；另一方面科学家发现，地球上的生命演化，其实是地球环境变化的产物。[1]当代地学思维向人们展示出的生态进路渗透着更深层的推论：地球可能具有有机的或生态的基本属性，也可以认为是“活”的属性。[2]当代地学思维的生态进路同时也渗透或接续着地学思维的历史，它是早先人们关于有机地球思考的复兴。
一 有机地球的猜想
对“有机地球”的认识和思考几乎延续了整个人类文明史。这种思考的核心是坚信并且不断寻找证据，说明地球具有有机的或生态的基本属性。尽管这种思考在其早期带有明显的主观臆测的痕迹，但伴随着哲学和科学认识的进步，这种思考越来越增加了其客观依据，在地学认识论上也更加具有了说服力。
首先，从对地球有机特征的表面认识到对地球生物特征的对比思考。
最先对地球有机特征进行思考的是古希腊时期的柏拉图和亚里士多德，他们曾设想地球可能具有灵魂和生命，地球具有“活生物体的特征”。[2]26在文艺复兴时期，人们开始将人自身作为参照物来对比地球，说明地球的生物特征。达·芬奇把地球当作某种有机体，而且，“地球的兴旺发达被赋予了生命，可以通过与人类最熟悉的事物——人类本身——进行对照来思考地球”。[2]39后来的基歇尔(A.Kircher)也将地球想象为是活着的有机生命，甚至与达·芬奇的看法类似，他也把地球的山脉看作是身体的骨骼，地球内部的各种循环维持了其健康状态，而且，地球可以呼吸，也可以接受营养物质。尽管流行在文艺复兴时期地球“有机论”的看法很快就被后来的地球“机械论”、“化学论”和“地质论”等观点所取代，但这些观点的确影响到后来的地质学家。
其次，地球生物与非生物：从相互渗透到相互作用。
1866年，海克尔(E.Haeckel)提出生态学(oekologie)，标志着人类对生态地球的思考进入了新的阶段。1926年，维尔纳茨基(V.I.Vernadsky)提出全球生态学的思想，认为地球的生命可以影响和渗透到除地球大气上层和地球最深部之外的所有地方。据此可以推测，在由多个系统复合而成的地球系统中，活的生物起了重要的作用，而且，生命的出现“关联到了如果不考虑活的生物的作用，就不可能以有意义的方式来探索地球的历史的程度，尽管从生命个体来看，它们是如此地微不足道”。[2]389
把地球当作一个整体，从而说明地球各个组成部分之间相互作用的是英国科学家坦斯勒(A.G.Tansley)。1935年，他提出“生态系统”的概念，认为生态系统的各个组成部分——生物与非生物、生物群落与环境是相互作用的一个自然整体。后来，美国科学家R·卡逊(R.Carson)也表达了类似的看法，她说，“我的每一本书都试图说明，地球上的一切生物都是互相关联的，每一物种都与其他物种联系着；而所有物种又与地球相关。”这是《我们周围的海洋》和其他几本关于海洋的书的主题，也是《寂静的春天》的主题。[3]
第三，地球生物：从适应地球到改造地球。
20世纪70-80年代，洛夫洛克(J.Lovelock)的两本书《盖亚：地球生命新视角》(Gaia：a New Look at Life on Earth，1979)和《盖亚的年龄：生命地球传记》(The Age of Gaia：a Biography of Our Living Earth，1988)引起广泛关注和热烈讨论。以“地球有机论”为核心思想的“盖亚”假说(Gaia hypothesis)，不仅是对正在兴起的生态地球的认识潮流的回应，而且对地球的本质提出了新看法。该假说认为，由于生命的存在，地球“能动地”使得其表面、大气和海洋达到了相对于生命而言的舒适环境，地球的物理化学条件“曾经是、现在依然是又适合又舒服的”。这一观点与以往地球科学界长期流行的一些理论大相径庭：地球上的生命仅仅能以其自身的不断改变来适应变化的地球环境。
关于“盖亚”假说的讨论，引发出或重新唤起了“生命力的地球”(the earth of vitality)、“地球生理学”(grophysiology)、“生物地球物理学”(biogeophysics)以及“地球微生物学”(geomicrobiology)等的议论和思考，而以强调地圈与生物圈或生物界与非生物界的相互作用并以此为研究中心的全新领域：生物地球科学也渐渐萌发，成为现代生态地球科学进步的导引。
二 当代科学和哲学的认识
现代地球科学发展的一个突出成果是对生态地球进行的科学认识。这种认识最鲜明的特征是在发现了生命广泛存在于地球各个“角落”的基础上，进而发现了生命现象对地球的影响和作用，以至引发了人类对地球运动、变化的巨大影响和作用新的哲学思考。
首先，借助于先进的科学认识工具，对地球深部探测获得重要科学证据，其中，地球固体纵深地带生命现象及其作用的发现，更具有划时代意义。
近年来，随着科学探测的触角不断向地球深部伸展，一系列新的事实和现象正在为重新思考地球提供更加可靠的证据。尤其重要的是，“深部生物圈”的发现，大大拓宽了“生物圈”的分布范围，扭转了地球生命分布空间的传统认识，把对地球生命活动的理解扩展到地球深部，而且，生命现象和痕迹还可以出现在极地冰盖、火山热泉和洋底地层。同时，对生物的分类，也扩展为古菌、细菌与真核生物三大类。[1]地球固体的深层部分所展示出的生态现象为认识地球提供了直接证据。
其次，得益于地球生物学的研究成果，生命并非仅仅存在于地球，而且可以影响和作用于地球，“生态地球”获得了新的支持。
地球生物学(geobiology)和地球微生物学(geomicrobiology)的研究证实，地球深部地层不仅存在以地球极端环境的微生物或微生命为代表的生命现象，而且其对地球的作用和影响不可忽视。正是这些生命现象的存在和对地球的作用，使得地球运动的过程、机理和结果出现了与以往完全不同的理解：原来所说的许多地学过程，其实是生物活动的结果；原来探索的生命演化，其实是地学环境变化的产物；原来分头研究无法理解的一些现象，地学与生命科学的结合提供了全新的答案。当科学家发现生物作用于矿物的途径可以通过生物膜(biofilms)来实现，而且它竟然对全球板块构造的形成、地壳的演化都保持着直接和间接的联系的时候，则更加启发了人们的思考。
从科学认识论的角度看，地球生物学的出现提供或开创了人类思考生态地球的新视阈。人们发现，一旦把地球生物的因素结合到分析地球运动变化的规律中，一些学术难题就豁然开朗。例如，把生物圈的作用和影响与认识地球岩石圈、水圈、大气圈之间的物质和能量的交换相结合，特别是结合到分析地球碳循环、硫循环的动力和机理的过程中，则可以看到生物圈的重大作用。一些新的假说和理论，如新灾变论、生物成矿作用理论等也就应运而生。
地球生物学的发展不仅揭示了地球在其运动演化中所存在的包括生命运动在内的复杂、高级的运动形式，而且，其预示的生命活动和影响的时空——生态环境，也必然在生命运动的过程中建立起来，从而对地球的运动演化产生巨大影响。
第三，现代地球系统科学从宏观整体的角度把生命与非生命、地球与人类结合到一起，并且认为它们本身就是不可分的。
近十多年来，跨越自然科学与社会科学两大领域的现代地球系统科学(Earth System Science)快速发展，把地核、地幔、岩石圈、水圈、大气圈、生物圈和人类社会看成一个相互作用的统一整体，研究地球各组成部分之间的相互作用规律及其发展趋势，并由此进一步探讨地球的动力学规律、地球的演化规律和全球变化规律等更为本质的问题。
最新的研究动向显示，地球系统科学肩负着探讨全球变化中人类活动对地球作用和影响的任务，肩负着研究如何提高地球系统的生命承载能力的重要使命。学界普遍认为，地球系统科学与生命科学、社会科学的融合，表明当今地球科学发展的重要趋势：地圈与生物圈的结合、地圈与人类圈的结合，尤其是把地圈和人类圈中的人类社会发展、人地和谐发展等当前人类面临的重大问题联系起来。现代地球系统科学已经或正在告诉人们，地球本身就具备人类的或生态的属性，地球是生态的。
第四，“人类世”的提出，突出了生态地球中人类对地球运动、变化的作用和影响，并把这种作用和影响从局部提升到整体。
2000年，克鲁臣(P.J.Crutzen)和施托默(E.F.Stoermer)共同提出“人类世”(Anthropocene)概念，[4]用以表示距今最近的一个地质时代。在这个新的地质时代，人类成为其主角，成为影响地球运动变化重要的地质营力(geological agents)。也是从这个时代开始，人与自然相互作用日益加剧，从而影响到当代地球和人类的整体发展。
“人类世”的出现向当代社会提出了一系列无法回避的、严重困扰人类社会发展的重大问题，引发了人们的思考。
一是当代人类已经清楚地感受到了诸如全球变暖、资源短缺、环境污染、荒漠化、生物多样性锐减等重大的全球生态问题给全社会发展带来的威胁和风险，如何有效地防范和规避这些风险成为当代人类的重大课题。
二是“人类世”使得现代科学技术面临着一系列新的挑战，包括对“人类世”基本运动规律把握的巨大困难、“人类世”对社会可持续发展危险性评估的难题、难以遏制的环境退化趋势、环境替代技术和替代产品研发缓慢等在内的新问题和新矛盾将伴随着当代的科学技术发展。[5-7]
三是“人类世”使得地球的生态本质和属性进一步显现，人类对地球的影响已经或即将暴露出其决定地球现状和未来的巨大作用，“人类世”引发了对地球生态本质的新思考。如何面对“人类世”的挑战，如何评价和预测地球的未来，出现了种种观点，表现出不同的地球观。
三 当代地学思维对地球生态本质的认识
从有机地球的猜想到当代科学和哲学对生态地球的认识，当代地学思维发生了重大变化，这个变化的实质是发现了与以往所不同的地球——包括生物和人类作用的地球，为地球生态本质的地学思维奠定了基础。而以往地学思维的根本缺陷是，它是建立在对“没有生物和人的作用、影响的地球”的假定基础之上的，因此，当代地学思维出现了一系列新的思考。
(一)生态地球的提出标志着对地球本质和属性的认识达到一个新的阶段
恩格斯在谈到近代科学，特别是地球科学“打开僵化的自然观”，使得人们逐渐意识到地球“不是存在着，而是生成着并消逝着”的时候，曾进一步表达了他对地球本质和属性发生变化的认识，他说，“必须下决心承认，不仅整个地球，而且地球今天的表面以及生活于其上的植物和动物，也都有时间上的历史”。[8]当代地学思维的生态取向不仅是对近代或更早期人类思考地球所具有的相关属性的复兴，也不仅是反映或表现出当代地球科学的研究趋势，而是对地球更深刻的本质的解释或把握：在地球发展的特定阶段，形成了生态地球。
什么是生态地球？“生态地球”(ecologicai earth)即“生物及其生存环境的地球”。地球是生物及其生存环境的“家”。地球是包含生物运动、生态环境、人类社会以及它们之间相互作用的统一体。地球孕育了生命和生态环境，地球生物群落及其环境构成了地球的生态系统。地球大气圈、水圈、岩石圈甚至到上地幔等空间，以及地球在最近5亿年来，特别是最近几百万年来生物世界和人类社会的发展，使得生物圈——地球上最大的生态系统，获得了巨大的扩展。地球已成为生命物质和非生命物质的集合体。
另一方面，生命及生态环境的运动变化在一定程度上影响或决定了地球的运动和变化。生命在时空上作用于地球的发展，对地球的运动和演化起到关键的、甚至是决定性的影响。地球的发展变化受生态的制约，说明生命地球与生态地球具有根本的不同。前者是生命及其环境对地球的依附，地球物质运动的本质仍然是非生命的。后者则表明，生命及其环境对地球整体的和历史的作用和影响，地球不仅是有机的，而且是活的。地球的这种“活”的特征或本质，决定了包括人类在内的生物对地球的整体作用和影响，决定了地球是否能够健康发展。当然，立足于生态地球的看法，地球被当作一个具有生命活力的客体，它是“活的”，因为它具有通常活的生物的某些特征，突出的是能够自我修复。由此推理，如果地球是“活着的”，那么可能它会被“杀死”，洛夫洛克曾发出过可能会有这种危险的警告。[2]383
(二)生态地球的出现是地球演化的必然
生态地球的出现经历了漫长而复杂的演化阶段，经历了无生命的地球、生命的地球和生态的地球的三个基本过程，表现出地球本质和属性的梯级变化和日益复杂的物质运动形式，是地球物质运动变化的必然结果。
根据既有的资料，早期无生命存在的地球，经过最初的分层及复杂的原始改造和变动，出现了早先的铁镍地核和以比重较小的亲石元素为主要组成的原始地幔，以及硅镁质玄武岩为主的原始地壳，出现了呈强酸性的原始的水圈以及以大量水蒸气、H[，2]、CO、NH[，3]、CH[，4]、H[，2]S等为主的原始火山气圈。此时的地球主要是“互相转化的各物理运动形式的交替”和以“化学亲合性”或“化合作用”为特征的化学运动。
尽管迄今为止科学家还没能找到距今大约38～35亿年前生命起源的真正原因，而且，既有的米勒和尤里的生命起源假说也遇到了各种挑战，但无论如何，生命的出现的确是地球演化史上最伟大的事件之一。生命的出现及其随后的演化，不仅逐渐建立了新的地球圈层，而且使得地球发生了重大而深远的变化。D.R.Oldroyd甚至提出，板块构造理论所解释的地球表面大规模的造山运动，或许可能与生物发生巨大变迁有关，这种看法“激发了板块构造理论中所设想的地质构造循环可能与生命历史密切相关的思想”，而且，“确实有些理论家正在琢磨生命本身对循环发生可能是不可或缺的”。[2]419生命的出现说明地球上的一种新的物质运动方式的诞生，这种为“地球生物学”所展现的运动方式，是比地球物理运动和化学运动更为高级和复杂的运动方式，从而也表明地球物质运动的规律进入到更为高级和复杂的发展阶段。
生命的出现并不代表着生态环境的完整建立，更不代表生态地球的产生。这其中还经历了漫长而复杂的演化发展过程，以及包括恐龙灭绝、生物大爆炸和人类诞生等在内的一系列重大事件。其中，人类的诞生和发展为地球带来了巨大而更为深刻的变化。人类出现及其对地球逐渐形成的巨大影响，加速了地球向生态本质的转化。一方面，“人本身是自然的产物，是在他们的环境中并且和这个环境一起发展起来。”[9]另一方面，人类在与生态环境的相互作用中加速改造甚至变更了生态环境，以至出现了决定或改变地球生态环境、决定和改变地球既有运动的作用。
(三)生态地球的重大理论意义
首先，生态地球的提出丰富了我们对地球本质和属性的哲学理解。当代地球包含着包括生态本质和属性在内的多重本质和属性，这观点本身潜含着地球本质和属性的可变性和多重性的蕴意，这为我们多侧面认识地球打开了窗口。
地球的本质和属性是可变的，在地球演化发展的不同历史时期可以表现出其不同的本质及属性，而当代地球的本质和属性则是自地球形成以来最为复杂和多样的。它不仅包含了生态的本质和属性，同时也具有系统性、复杂性、整体性等重要的相互联系的属性和特征。需要指出的是，生态地球的提出进一步丰富或加深了我们对地球系统性、复杂性和整体性的认识。我们可以在对生态地球理解的基础上，寻求新的角度，获得更多的相关知识，破解地球复杂性的难题。
其次，生态地球的提出丰富了我们对地球物质运动形式的哲学理解。恩格斯指出了地球上物质运动形式的特殊性，[8]141而凯德洛夫则以“物质运动的地质形式”将地球的力学、物理学、化学和地质学之间的关系揭示出来，生态地球则将地球的生物学、地质学、生态学、环境学、人类学等之间的关系揭示出来。地球是物理、化学、地质、生命、人类、生态环境等相互作用的统一体，这其中最重要的意义是进一步昭示或证明了新的地球运动形式——全球运动形式的存在。[10]
第三，生态地球的提出丰富了我们对“活着的”地球的哲学理解。作为生命的地球，它一方面遵循着天体演化的自然法则，按照大约40亿年的预期寿命继续存在、发展和演化；但另一方面，地球也遵循着其作为生态地球的演化法则，在包括人类在内的地球生命和生态环境的作用和影响下存在、发展和演化。这使我们深切认识到，生态地球的发展趋势与生命(包括人类)的行为及其生态环境密切相关，从而极大地强化了未来地球的复杂性和不确定性。
面对“活着的”地球，我们的认识还显得不足，我们对地球系统的复杂性还知之甚少，[11，12]而同样，面对不确定性的地球，出现了A.J.McMichael和M.Allaby等人的某种忧虑——他们指出了当代地球所出现的危险性(dangerous)或风险性(risks)的征兆，[13]就是可以理解的了，而且，他们的担忧也很好地说明了生态地球是“活的”这一重要的特征。