十萬年後的地球（簡體書）

序　言
地球上誕生了一個新物種，它…… 賦予了大地新面貌，它主宰萬物以為己所用，最終也自食其果。
—— 約翰·巴勒斯（John Burroughs），《接受宇宙》（ Accepting the Universe）

讓我們歡迎人類時代（Age of Humans）的降臨，這是地球歷史的嶄新篇章，並已然成為主流科學界公認的事實。
讓我們同時歡迎自然世界之終結。自然世界曾經或多或少地獨立於人類世界之外，然而，由於你我不知不覺中在全球各地造成的碳污染，自然世界的時代即將落幕。而碳污染貽害深遠，將禍及我們的子子孫孫，歷時之久，將遠遠超過大多數人的想象。
讓我們來一窺2100 年之後的世界會是什麼樣子吧！盡管目前大多數針對未來地球的思考與討論都以這一時間為限，但是，你將會看到，今日人們之所作所為，對地球生態造成的衝擊，其範圍之廣大、程度之劇烈、歷時之久遠，並非在短短的一兩個世紀之內就可以完全展現出來。
許多關心全球變暖的讀者，都以為所謂的“長期”效應可能是好多年或是好幾十年，我寫這本書的目的就是要呈現給你一個更遼闊、宏觀的視野。比爾·麥吉本與阿爾·戈爾（Al Gore）等人的努力，已經讓世人了解到二氧化碳污染的迫切性，可是大多數人似乎還沒有意識到這一危機的長期性。戴維·阿徹是一位看得比較長遠的氣候模擬專家，他的研究我們之後還會更深入地討論，他是這麼描述這個問題的：“我們的社會大眾恐怕還不知道人為釋放出來的二氧化碳對氣候的影響將持續上萬年之久。”讓我們不要再浪費時間爭辯究竟有沒有全球變暖吧，這只是一個被政治化了的且毫無建設性的問題。真正重要的問題是，全球變暖何時發生，如何發生，會持續多久。
坦白地說，像我這樣一個研究地球環境歷史的古生態學家，竟然著書大談地球的未來，似乎是一件很奇怪的事。我研究過去生態的途徑，是閱讀大量的檔案，但不是寫在紙上的檔案，而是保存在泥裡的檔案。我的專長是在阿迪朗達克山區、秘魯、非洲各地的湖泊與沼澤底部采集地層的巖芯樣本，篩選出曾經活躍的微生物殘骸，然後通過分析它們的變化，重建地球過去的氣候。如果我找到一層喜鹽的藻類化石，那就意味著當地的氣候極為幹燥，因此湖水高度下降而鹽分濃度升高。反之，樣本中出現花粉化石的蹤跡，就表示這裡曾經比較潮濕，因此可能叢林密布、生機盎然。
由此觀之，古生態學家最大的長處在於能夠鑒往知來。大部分將會在未來發生的事情，都已經在過去發生過了。對地球長期的生態變化知之甚詳的我們，經常發現許多古老的變化今天仍在發生，其結果也不難預料。在我們的地球歷史研究當中，生物與地質的知識都是必需的，因此我們也早已習慣於不只從活著的生物的角度來看待地球變化。更關鍵的是，我們想得更“長遠”。一百年、一千年，對我們只是小菜一碟，而一個人一生的幾十年，對我們來說更是短暫得可以忽略不計。
當然，這樣的觀點往往不被人們接受。對僅僅關心當下的人來說，以億萬年為單位的高瞻遠矚是多餘的。不過，既然我們面對的是一個復雜且變動不止的世界，它不失為一個有用的指南針。作為這一趟未來之旅的向導，我將跳出當下的時空限制，既要瞻前，也會顧後，把遠古的過去與地球的未來帶到各位的眼前。
少數能夠思考遙遠未來的科學家已經認識到，化石碳對氣候與生態的影響絕對不會僅止於21 世紀。為了跟上他們的思路，我們得先習慣用非常宏闊的視角來縱觀地球的歷史。正如那些坐擁金山銀山的富翁，開口閉口就是“百萬”“十億”，地質學家很少像普通人那樣以季度、年度為標尺，他們談論的事物動輒以“代”“世”為計。對這些時間專家來說，始新世與更新世的種種，就像是第二次世界大戰或騷動的20 世紀60 年代一樣，歷歷在目。他們還相信，從這些渺茫的過去中觀察到的地球變化，有助於了解我們今天得面對的難題。
在繼續深入探討之前，容我為各位介紹一個最近在科學界引發廣泛回響的專有名詞。聽過這個詞的人可能還不多，但對熟悉這個詞的意涵的人來說，它一針見血地點出了人類在這段漫長的地球歷史中的角色。它的命名方式與諸如“魚類時代”“恐龍時代”等根據化石記錄做出的小分期一樣。既然人類的影響如今已經滲透到地球上的每一個角落，一個新時代的黎明已經降臨，而且它應該有一個名字。
這個新時代算是一個最新的世。地質學家根據地質年代命名法，給6500萬年前恐龍滅絕之後最新一個世起了這個名字。如果你是一個化石迷，應該多少聽過這些地質年代的怪名字。恐龍滅
絕之後，地球進入了一個新時代，較熱的古新世（Paleocene），它的英文前綴“paleo”（在希臘文中是“古老”的意思）表示它比後面的幾個世更久遠。緊接其後的是更熱的始新世（Eocene），現代哺乳動物的始祖在此時登場。接著是漸新世（Oligocene）、中新世（Miocene）、上新世（Pliocene），每一個時代都有一段與眾不同的生態發展史。之後地球開始冷卻了，進入了更新世（Pleistocene）。最後一個階段是比較溫和的全新世（Holocene），始於11700 年前，一般認為全新世延續到今天。
現在，請各位注意，一個新名字已經在最近誕生，用來指稱這個人類最為繁榮昌盛的年代。不，不是博客作家馬特·道林（Matt Dowling）倡議的有諷刺意味的“塑料世”（Plasticene）。大氣化學家、諾貝爾獎得主保羅·克魯岑（Paul Crutzen）對這個新名字的發明有所貢獻，但真正的發明人是海洋生態學家、密歇根大學名譽教授尤金·斯托莫。他最近告訴我，這個響亮的名字早在他與克魯岑共同發表論文，將其公之於世之前，就已經在科學社群中不脛而
走了。
他回憶說：“我根本不記得當初怎麼會想到這個詞的。”談起他的發明的走紅，斯托莫像是個意外得知自己的孩子已經成為大紅大紫的名人的父親，既驚又喜。“我常在不同的研討會上提到這個詞，慢慢地它開始受到大家的矚目。”其實這一點也不意外，因為斯托莫的創見精準地把人類對這個時代的深刻影響傳達了出來。自然而然地，越來越多的科學家和業餘人士在寫作與演講中用到它。
所以，如果你喜歡在朋友面前用最新的專業詞匯來炫耀自己的學識，你的機會來了。這個詞不僅涵蓋了人類最近的歷史，也包括了未來的數百萬年。你可以在閑談中告訴大家：“歡迎來到人類世（Anthropocene）。”斯托莫把重音放在第一個音節，但放在第二個音節也可以。
根據大多數的定義，人類世發端於18 世紀，那時人類排放的大量溫室氣體開始顯著地改變大氣。但其實受人類影響的遠不止大氣而已。過去地球背對太陽的一面是漆黑的深夜，現在黑夜被人類的燈光照亮，就好像被數十億只螢火蟲照亮一般。根據克魯岑的研究，我們的漁業每年將溫帶沿海海域的初級生產力削減了1/3 以上。人類噴灑在農作物上的氮肥，超過了自然儲存在所有的森林、草原、鳥類棲息地上的總和。物種滅絕的速度更是前所未見。
一小群對人類前景憂心忡忡的科學家，現在正在設法勾勒出人類世在未來的模樣，他們的結論恐怕會讓各位大吃一驚。但在深入了解這個問題之前，我們應該知道，人類並非唯一一種會對氣候造成劇烈衝擊的生物。從一個專業生物學家客觀冷靜的視角來看，人類會對地球造成污染，這並不值得大驚小怪：每一個有機體都會制造廢物，而且特定棲息地之上的有機體數量越多，它們產生的廢物自然也越多。但問題在於，人類的數量變得如此龐大，分布如此廣泛，對自然資源的汲取能力又如此強大，我們產生的廢物已經遍及整個星球，甚至改變了它的氣候。據此而論，作為一個物種，我們過去的成功已然威脅到我們未來的生存。
歷史上第一次爆發全球污染危機是在20 億年前，當時地球上還只有單細胞生物，而其始作俑者是海洋細菌。在突變與自然選擇的壓力之下，某些微生物被迫越來越多地利用一種轉化太陽能的新辦法，我們現在稱之為光合作用。對當時許多其他渺小的生物來說，這是非常不幸的，因為這種最原始的生物科技會排放出一種當時的生物無法承受的恐怖毒氣，這種毒氣就是遊離氧。
於是，海洋因為這些細菌裡的葉綠素而變得越來越綠，氧氣對它造成的污染越來越嚴重，大氣的破壞性也越來越強。巖石中的鐵開始氧化，原本灰色或黑色的石頭變為發紅的碎礫。氧化作用會破壞生物的細胞，那些無法修復受損細胞的生物不是相繼滅絕，就是把自己關進具有保護作用的泥漿裡。這些微生物難民的後代，直到現在都還蜷縮在散發著惡臭的沼澤或是缺乏氧氣的深層湖泊與海洋當中。人體消化道也在我們毫不知情的情況下庇護著某些有益於健康的厭氧生物。此外，包括黃豆在內的某些豆類植物，會用一層血紅色的含氧組織① 包覆住根瘤，保護內部的細菌②，以此換取這些微生物產生的氮營養素。
如果20億年前的這些微生物也有語言的話，它們會在報紙頭版寫上斗大的“全球氧化浩劫”。也許，對第一次污染災害進行預警的那些大驚小怪的細菌，會把我們人類描述為兩條腿的怪物，與我們所說的“世界末日後占據地球的蟑螂”別無二致。事實上，我們與現代蟑螂的遠祖，確實是在光合作用產生的氧氣將地球變得適合動物居住之後，才來到這世界的。
在遠古大洋上方的高空中，當時的化學廢物也如同今天的溫室氣體一樣，醞釀產生了新的產物。大氣層上方的氧原子相互聚合，由三顆氧原子構成一個更重的臭氧分子，並累積成看不見的臭氧層，遮蔽掉太陽光中有害的紫外線。同時，在海洋之中，幸存下來的原始單細胞生物開始研究如何將致命的氧轉化為能量的來源。最終，地球上第一批蠕蟲般的原生動物學會了利用氧的毀滅性力量，把它們身邊更小的生物轉化為填飽肚子的食物。一部獵捕與殺戮的歷史由此展開。
如今，人類的肺裡有1/5的氣體是光合作用產生的廢物，而身為最初污染者後代的我們，還得靠它才能生存。當地球發生天翻地覆的巨變，必定有些生物被無情淘汰，有些僥幸不死。而我們人類正是這場競賽的贏家。
在氧氣危機之後，又過了15 億年，從海洋細菌那裡繼承了原始太陽能科技的早期植物又有了新的突破。過去陽光只能供養自由自在的單細胞生物，如今更大型的陸地植物發明了新技巧，它們擷取空氣中的二氧化碳，將其分解後，利用其中的碳原子來組成它們自己的根莖、枝幹、葉子、種子及孢子。
於是，在原始的沼澤森林當中，寶貴的碳原子像是生長中的水晶，就這樣一個原子一個原子地累積起來。進行光合作用的植物從空氣中擷取碳元素，空氣中氮與氧的比例高達99% 以上，而碳還不到1%。這些植物死亡之後，它們帶著一身的碳，被埋藏在沼澤的泥濘當中。日復一日，年復一年，一棵又一棵植物倒在裡面，堆積成巨大的植物墳場。
又過了億萬年，斯托莫與克魯岑稱之為人類世的時代降臨，一種新形態的生物污染隨之而來。工業革命的先驅者從地底挖出了黑黝黝的化石沉積，稱呼它為煤炭，還用它來生火。只要有氧氣助燃，純化的碳會分解產生大量二氧化碳分子，飄散到空氣中，而它們在古生代難以計數的夏日中所積累的太陽能，也一次性釋放出來。
乍看之下，化石燃料燃燒時釋放的二氧化碳與流通在大自然的植物、動物、水體、空氣當中的二氧化碳沒什麼不同，但實際上它們是不一樣的。大部分來自呼吸作用、森林大火、海裡的上升流或腐敗物質的二氧化碳，都會很快再次進入循環過程中。每年各種細菌、藻類、植物進行光合作用吸收的碳總量，大約等同於由呼吸作用排放出來的總量，而從海洋中釋放出來的，也約略等同於融入海洋中的。在全球範圍內，每年以沉積物的形式埋藏到地下的二氧化碳只占一小部分，從火山口噴發出來的也相對較少，因此在地表循環的總量通常是穩定的。
來自化石燃料的碳卻是一個不速之客。雖然有些被人類回收，但絕大多數還是進入大氣當中，無法被其他自然過程及時消化，因此急遽升高了空氣中二氧化碳的濃度。在人類世開始之前，每100萬個隨機取樣的空氣分子當中，會有280 個二氧化碳分子。時至今日，我推測大約會是387 個，其中很多是在過去250 年間從大煙囪與汽車排氣管中排放出來的。
為什麼我們要為這個污染肆虐的時代取一個新的、正式的地質年代名稱呢？雖然二氧化碳占大氣的比例還不到1%，但其濃度確實在增加，而且造成了地球不尋常的暖化。此外，地質學家界定之前兩個世的主要依據，也是當時的氣候條件：更新世時的地球比較寒冷，有多次冰期發生，全新世時出現了最近一次的短暫間冰期。第一個較復雜的人類文明就是在全新世出現的。
後面我會解釋，人類世所排放的溫室氣體將會陰魂不散地盤踞在地球上，以至於下一次冰期可能無法按時出現，其結果是，這個人造的地質時代在時長上會比全新世高一個數量級。我們恐怕很難相信，決定這個時代之長短的主要因素竟然是人類，而且還正是生活在21 世紀的我們。人類世這個名字取得很好。這個時代完全是我們這個物種一手造就的，它構成了我們的生存環境，也是我們在地質學上留下的標志。
對某些人來說，人類與許久以前誕生於非洲的、猿猴般的智人（Homo sapiens）是不同的物種，因此人類世象征著自然的終結。主張人類是高高在上的萬物之靈的理論，最早可以追溯到亞裡士多德寫的《自然的尺度》（Scala Naturae）一書，通常它被翻譯作“存在之鏈”。在亞裡士多德的心中，萬事萬物層次井然地構成了一個階梯，或是一條環環相扣的鎖鏈，其中高等動物位於低等動物之上，而最頂端是一個神聖的造物者。人類在這個秩序當中具有特殊的地位，因為唯有他兼具形而下與形而上的特征，因此可以聯結塵俗與靈界。在當代生物學術語當中，我們仍然可以發現這一理論的影響，譬如說我們會把外形復雜的蘭花稱為“高等植物”，而把外形簡單的青苔稱為“低等植物”。在日常生活用語當中，我們有“演化缺環”之說，它指的是一種理論上的過渡生物，即在生物階梯中處在人類之下、其他靈長類之上、長滿長毛的半人半猿。
然而，對今天的生物學家來說，把人類視作一種獨立於自然之外的物種，是相當古板的觀點。事實已經證明，我們與所處的物理世界是緊密相連的，否則我們不可能光憑每天排放的垃圾就改變了全球的氣候環境。我們甚至可以懷疑，正是這種以自我為中心的傲慢自大的態度，以及以為人類可以不受萬古永存的自然規律限制的妄想，害得我們陷入今日的危機。
讓我們回到科學家們仍然爭論不休的問題上來：人類世究竟是什麼時候開始的？克魯岑以及其他特別關心工業廢氣排放的人，認為它始於18世紀中葉或末葉。還有人更明確地指出是瓦特改良蒸汽機的18世紀60年代。
氣候史學家比爾·拉迪曼則把人類世的起始年代提早了數千年。拉迪曼的理論可以解釋氣候史中的一個謎團。冰川深處的氣泡中保存了古代的大氣，科學家通過分析它們的成分，可以建立古代溫室氣體的檔案。格陵蘭與北極的冰芯（ice core）蘊藏了數萬年的地球氣候信息，從中我們可以觀察到過去的氣候變化與溫室氣體消長之間的關係。這些極地冰層顯示，每當古代氣候在嚴寒的冰期（ice age）與溫暖的間冰期（interglacial）之間大幅度地擺蕩，二氧化碳與甲烷的濃度也發生同樣劇烈的變化。我們會在後面幾章中看到，這些變化大多與人類活動無關。
在地球歷史中的大部分時候，大氣中這兩種溫室氣體的濃度變化都是亦步亦趨的，但在溫暖的全新世，難以解釋的現象發生了。大約在11700年前，上一次大冰期突然終結，開啟了全新世。
在一段炎熱的高溫之後，氣溫開始下降，進入漫長的冷卻期。根據過去的經驗，寒冷的氣候會導致二氧化碳濃度下降，然而，大約在8000 年前，它不降反升。幾千年之後，甲烷的濃度也獨自升高了。拉迪曼的推測是，非比尋常的二氧化碳濃度上升，是人類為了開墾耕地而大規模焚燒與砍伐森林的結果。至於甲烷，那是因為後來的亞洲人為了擴大水稻種植面積，將旱地改造成了容易產生甲烷氣體的水田。如果這個理論是對的，那麼人類行為對地球氣候的衝擊，早在8000年前就開始了。
還有科學家指出，人類行為對地球生態之改變，並不僅限於氣候，因此還應該納入其他指標。大多數生物史學家都相信，石器時代的獵人在1萬～1.5萬年前，將乳齒象、大地懶與其他大型哺
乳動物殺得一幹二凈，而它們的消失徹底改變了整個地球的生態。就拿北美洲來說，體重超過32 千克的哺乳動物，有一半以上都滅絕了，超過900千克的哺乳動物更是完全絕跡。因此，若有人提議把全新世從地質年代表上刪除，並入人類世，邏輯上也是說得通的。
但對大多數人來說，人類世究竟從何時開始，可能不如它在未來將如何演變來得重要。正如化石與冰芯可以告訴我們地球過去的模樣，進行長期氣候預測的新科技也能合理地勾勒出未來的面貌。科學已經可以宏觀地預知未來了。在這個基礎上，我們可以把碳污染的歷史從起源到終結全都描繪出來，而不是像現在我們普遍所做的那樣，僅僅著眼於其中一段相對短暫的歷史。從人類日常經驗來看，接下來的事件的發生速度大多極其緩慢，但它們累積起來，將對我們的生態與社會產生劇烈且難以磨滅的影響。
那麼，地球的未來究竟會是什麼樣子呢？關於人類的政治體制、科技水平、社會演變以及生活方式，我們很難預測其細節，只能靜待時間來解答；沒有人能知道一個“智人”下一秒要幹什麼。然而，在物理世界裡，發展的軌跡是比較容易預測的。本書要做的，就是對那些幾乎鐵定會發生的長期氣候與環境變化做一番介紹。下面是一個簡單的例子。
在接下來100 年左右的時間裡，我們會面臨一個很簡單的選擇。我們要麼立刻改用非化石燃料，要麼等到現有的藏量全部耗盡的那一天再被迫改變。無論采取哪一個方案，溫室氣體的濃度大概都會在2400年前的某一個時刻達到高峰。然後，不管我們是主動減少排放量也好，因供給不足而被迫改變也罷，溫室氣體的濃度都會逐漸降低。大量的二氧化碳接著會觸發漫長的氣候鞭尾效應（climate whiplash），也就是說，全球氣溫會先驟然飆升，然後緩步下降，進入長期的冷卻過程，直到地球回復到18世紀工業革命之前的氣溫。但是這一過程會歷時幾萬年甚至幾十萬年。我們燃燒的化石燃料越多，氣溫就升得越高，回復到工業革命之前的氣溫所需的時間也就越久。
然而，會被二氧化碳污染影響的不只是氣候而已。海洋會吸收彌漫在空氣中的工業廢氣，其中的二氧化碳會使海水變酸。海洋中無數的珊瑚、軟件動物、甲殼動物及許多種微小生物的外殼，都會被軟化甚至被溶解，而它們的減少，又會進一步威脅與其休戚相關的物種。這個情況類似於最初的原始大氣被海洋微生物排放的氧氣所污染，只是方向顛倒了：在20億年之後，我們排放的腐蝕性毒氣從大氣進入海洋當中。最終，具有中和作用的巖石與土壤會幫助海洋恢復原本的化學性質，但酸化對海洋生物多樣性造成的破壞，將會是人類世碳污染的後果中最難預料、最兇險且最難挽回的。
在21世紀結束之前，北冰洋的冰層將會在夏季通通融化。要再等好幾千年，這些冰才會回來，在此之前，北極會是一個開放的漁場，徹底改變現在北極的面貌與國際貿易勢力的消長。但二氧化碳濃度總有一天又會降回來，屆時北極將再次冰封，那時候人們習以為常的“正常”無冰的北極生態、文化與經濟，又要遭受慘重的打擊。
在未來的幾個世紀中，格陵蘭與南極大部分甚至全部的冰原也會融化，究竟會剩下多少，端看我們還要排放多少溫室氣體。當今天還覆蓋著大地的冰原逐漸從海岸往內陸退縮，空出來的土地與河谷，會給人類提供新的棲息地、農田、漁場與礦場。
海平面會在二氧化碳濃度與氣溫達到高峰之後繼續上升。其過程極其緩慢，將讓我們無法直接察覺，但總有一天，如今人口稠密的沿海地帶會被汪洋吞噬。然後，地球會重新進入一段逐漸冷卻的漫長時期，而海水會逐漸從陸地上撤退。只是一開始這個撤退的效果有限，因為原本陸地上的冰川都早已融化，流入海裡了。在遙遠的未來的某一時期，海平面會比今天高出70米，這正是長期大規模融冰的結果。只有再等待千百萬年，地球繼續冷卻，冰川緩慢重建，海平面才會回落到今天的高度。
我們已經阻止了下一次冰期的按時出現。按照原本氣候循環的自然規律，再過5萬年地球應該就會再次冰封。然而，這個規律可能不復存在，這得歸功於溫室氣體污染的“長壽”。只有空氣中的碳含量降到足夠低，下一次冰期才會到來，或許是13 萬年之後，但也可能更晚。正因為我們今日的作為對地球的影響極其持久，因此我們在思考碳污染的倫理問題時又多了一個要考量的因素。如果我們只是孤立地看待接下來的幾個世紀，人類活動導致的這種氣候變化也許在很大程度上是負面的。但是如果我們把目光放得更長遠呢？從環境正義的角度來看，當下的氣候變化對人類的威脅只有幾個世紀，而千萬年後，它將把人類從冰期的巨大破壞中拯救出來。
這類現象將是這本書要探討的。但請別擔心，人類的前景不一定是一片黑暗。我希望能夠提供充分的理由，讓大家感受到信心與希望。各位與我正處在一個關鍵的歷史時期，即所謂的“碳危機”年代——我們的一舉一動都會對地球產生極其深遠且廣泛的影響。但我們不必太悲觀，對人類生存的威脅還有很多，氣候變化並非最危險的。在後面我會解釋，我們幾乎可以確定智人會在人類世的這場危機中生存下來。這很公平，既然人類是這一切的始作俑者，當然也應該留下來承擔它的後果。
然而，你一定會問，為什麼我們要為如此遙遠的未來傷腦筋，甚至還要來讀這本書呢？答案很簡單。雖然人類作為一個物種能夠生存下來，但今天的我們能夠決定千秋萬世之後人類的福禍，因為我們確實可以左右未來的氣候變化。要立即行動遏止碳污染絕非易事，但如果此時不團結一致、壯士斷腕，氣候變暖、海平面升高和海水酸化就多半會達到幾百萬年來從未有過的極限，禍及我們的子孫。人類不好過，其他生物的命運更堪憂。劇烈的環境變化曾經發生過許多次，有的跟人類沒有關係，但這一次我們面對的是史無前例的局面。
現在，歡迎來到人類世，讓我們一探人類的“深未來”（deep future）吧。

致　謝/ 1
序　言/ 1
第一章　阻截冰期/ 17
第二章　禍福攸關的抉擇/ 37
第三章　上一次冰川融化/ 61
第四章　超級溫室/ 83
第五章　來自未來的化石/ 107
第六章　海水酸化/ 127
第七章　海平面上升/ 147
第八章　沒有冰的北極/ 173
第九章　綠色世界：格陵蘭/ 201
第十章　那熱帶呢？/ 225
第十一章　溫帶地區/ 251
尾　聲/ 281
參考書目/ 299