1         大地女神假说的涵义

    大地女神假说又称盖亚假说(Gaia Hypothesis)，是由英国独立科学家James E. Lovelock在70年代首先提出来的。该假说认为，当地球的大气组成、地表温度、酸碱度和海水的盐分含量等受到自然条件的变化和干扰(如太阳辐射量的增加、火山爆发、地震、冰河作用和大陆漂移等)或人为的破坏(如滥伐森林、环境污染)时，地球上所有生命的总体(动物、植物和微生物)就会通过其生长和代谢对这些变化作出响应。换言之，地球表面的温度、酸碱度、氧化还原电位势和大气的气体构成是由地球上所有生物的总体来控制的，生物和其环境组成一个自我调节的反馈系统对抗不适于生物生存的环境变化。Gaia在希腊神话中是大地女神的意思，故又称该假说为大地女神假说。

    大地女神假说的创导者认为大地女神是自然选择的结果，这同达尔文的进化论是一致的。但它又特别强调了生物对环境的主动影响，这与传统的进化论又有区别。该假说认为，生命的进化和岩石、海洋及大气的进化是一对紧密联结的过程，从根本上否定了生物只是被动地适应地球上物理和化学环境的说法，强调环境的演变不可抗拒地与生物区系进化联系在一起。

2         大地女神假说与全球变化研究

    大地女神假说认为生物和其环境的进化是紧密联系、不可分开的。因此，如果不同学科的科学家相互对话、积极合作，就能揭示一些地球生物、环境的未解之谜。一方面，生物对环境变化的主动调节及其地球上有机和无机成分反馈过程的机制需要学科间的广泛合作研究，我们所面临的全球气候变化、土地利用和覆盖的变化、养分生物地球化学循环的变化、生物多样性丧失等等，不仅仅是地区性的问题。这些问题的解决，需要全球的科学家共同努力。另一方面，对全球变化的深入研究，有助于我们进一步理解大地女神假说及地球和生物的进化。

2.1       全球变化研究的内容

    近年来，随着全球环境的日益恶化和全球经济一体化进程的加速发展，全球变化问题已经提到国际政策议案上来，各国政府和科学界对这个关系到人类和地球未来的重大问题给予了极大的关注。1992年在巴西里边约热内卢召开的联合国环境与发展大会上，与会的大多数国家一致通过了《里约环境与发展宣言》、《二十一世纪议程》和《关于森林问题的原则声明》三个重要文件，并签署了《生物多样性公约》和《气候变化框架公约》，表明了国际社会对全球变化问题的认识已经提高到了一个新的高度。在相当长的一段时间内，于对全球变化的研究和认识局限在全球气候变化上，如全球变暖或温室效应、海平面升高等等。近几年来，随着全球变化研究的深入，全球变化一词已不仅仅限制在全球气候变化上，也包括了土地利用和覆盖的变化、全球人口增长、大气成分变化、养分生物地球化学循环的变化、生物多样性丧失等方面。这些变化既相互独立，又相互影响。

2.2       大气成分变化与全球气候变暖

    自地球诞生开始，大气成分一直处于变化之中。但是，近代大气成分的变化却引起了人们的极大关注。这主要是因为自工业革命以来，大气中的一些温室效应气体或痕量气体，如CO₂、CH₄、N₂O，其浓度正以前所未有的速度增长。在工业革命前，这些气体浓度一直处于较低的水平。从1850年起，由于人类活动的加剧和工业化程度的提高，大气CO₂浓度增加了26%，CH₄浓度增加了100%，N₂O浓度增加了8%。专家们估计，即使人为CO₂排放量控制在目前的水平，地球大气CO₂的浓度将在2050年前达到450ppm。虽然我们对化石燃料产生的CO₂量已经比较清楚，但对因砍伐森林造成的CO₂释放量还不能准确测定。此外，人为释放的CO₂仅仅只有一半存留在大气中，剩下的一半有多少被海洋吸收、有多少被陆地植被利用尚不清楚。对CH₄、N₂O等痕量气体的来源还了解的不够，仅仅知道CH₄的增加与天然湿地、稻田、反刍动物、天然气挥发等等有关。尽管如此，有一点是肯定的，即大气中CO₂和其它温室效应气体的增加一定会导致全球气候变化。

    大气中CO₂及其它痕量气体浓度的增加以及全球变暖，已经成为人们普遍关心的问题。据预测，下一世纪，全球气温将以每10年0.3℃的速度增高。照此增幅，到2025年，全球平均气温将比现在增加1℃，在本世纪末增加3℃。全球温度增高会对海平面、陆地生态系统、农林业生产带来极大的影响。

    按照大地女神假说，大地女神不会对外界发生的变化无动于衷，她对全球气候变化的反应之一就是植物(特别是C₄植物)的光合作用增强。近年来，推论有一个未知的、巨大的CO₂库存在于海洋之外，这就是陆地生物圈。根据科学家的估计，海洋每年吸收大气CO₂的量达2.0+0.6Gt，但是每年大气CO₂增加量为3.2+0.2Gt，每年人为释放到大气中的CO₂量为7.0+1.1Gt左右，仍有1.8+1.3Gt的CO₂不知去到了何处。一些科学家相信这些CO₂是被陆地生物圈所吸收，陆生植被和土壤可能累积CO₂，尤其是在高浓度CO₂的条件下或人为增加氮肥的条件下。如果是这样，这些库的大小势必随CO₂浓度提高而增大。这些推论有可能进一步证实大地女神假说的预见性。然而，我们必须记住Lovelock的警告，如果我们在千方百计地增加CO₂的“源”(如燃烧化石燃料、使用无机肥导致农田土壤有机质分解加快、湿地的开发利用，等等)的同时，又在竭力减少CO₂的“汇”(如砍伐森林)，那么，大地女神就可能对此失去控制。即使通过一定的调控，她自己能恢复“健康”，但由于其反应的滞后现象(如CO₂浓度的升高比C₄植物的增加快)，那时的她将会是人类不复存在的新的大地女神了。

2.3       生物多样性丧失

    生物多样性是指地球上所有的生物——植物、动物和微生物及其所构成的综合体，包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。生物多样性为我们提供了食物、纤维、木材、药材和多种工业原料，生物多样性还提供了保持土壤肥力、保证水质及调节气候等“生态服务功能”。从全球生态看，人类生存的适宜环境——大气的气体组分、地球表面的温度、地表沉积层的氧化还原电势以及pH值都是由生物的生长和代谢所积极地控制着。

    因此，保护人类以外的其它生命，保护地球的生物多样性特别是保护濒危物种，对人类的健康生存和人类社会经济的可持续发展都具有重大的战略意义。可是，据科学家们的观察和统计，目前物种(包括所含有的遗传资源)正以惊人的速度灭绝和丧失。从长远来看，生物多样性的丧失将是全球变化的重要成分。这是因为生物多样性的丧失不是局部的现象，全球气候变化、土地利用的变化、养分生物地球化学循环的变化都会影响到全球生物多样性的存在和丧失，而生物多样性的变化也势必影响到陆地生态系统和海洋生态系统的功能，从而影响到全球气候变化和养分的生物地球化学循环。因而，在许多全球变化研究项目中已把生物多样性的丧失作为重点研究的内容。

     随着人口的不断增长，人类经济活动的加剧，作为人类生存最重要基础的生物多样性受到了严重的威胁。现在，地球上物种灭绝的速度是人类出现之前自然灭绝速度的1,000-10,000倍。在地球上生命进化的大部分时间里，物种的灭绝速度和形成速度是大致相等的，而目前灭绝的速度比形成的速度快达100万倍。例如，在总共约11,500种鸟类中已有2,000多种存在了几千、几万年之后由于人类的影响而在地球上消失了。中国既是生物多样性最丰富的国家之一，又是生物多样性受到最严重威胁的国家之一。中国高等植物濒危种达4,000-5,000种，是中国高等植物总数的15-20%；中国的脊椎动物有398种濒危，占脊椎动物总算数的7.7%^[8]。生物多样性受胁的原因主要是生境的破坏、掠夺式的过度利用、环境污染及盲目引进物种。

    大地女神假说认识到了巨大的物种数目是环境条件稳定的基础。正是由于地球上3,000万种生物组成了一个相互影响、相互作用的复杂体系，地球才具有使生物在其上生长和繁殖的功能，生物多样性起着当某一物种灭绝时，不致使系统发生大的改变的保证作用。正象Lovelock所预测的那样，只有被生物部分占据的星球就象半个动物一样，是不会永久生存下去的。只有那些具有足够生物的星球才具有调节其环境的功能。在没有被生物全部占据的地方，物理条件和化学条件的变化将会使这些地方不适于生物的生存。

3         结语

    大地女神假说提出了看待地球上生物之间和生物与其环境之间关系的新理论，它第一次提出了地球上的所有生物的共同合作是地球表面条件稳定的基础。同时，它强调了物种进化和环境进化是一对紧密联系、不可分割的过程。尽管对这一假说还存在着许多争议，但是它对于我们理解地球生态系统的发展和稳定性，对于我们认识生物与环境之间的相互关系、资源保护和全球变化都具有重要的理论和实践意义。无论是对于全球变化研究，或是对于全球环境保护，大地女神假说都给予了我们很多的启示。