地球人类历来相信，包围我们无所不在的自然生态环境——生命、土地、水和空气，是如此庞大、天衣无缝、经久耐用、恢复力强，可以不断开发，永不受其根本性的损害。
过去10年的一系列事实将这种美妙的臆想击得粉碎。大量证据证明，工业化学废品削弱了能保护地球生物使之免受紫外线辐射的同温层的臭氧，各国政府最终觉醒起来并开始采取行动。
事实不仅于此，专家认为，人类在如此多方面对地球进行了改造，芸芸众生造成的影响可与大陆板块飘移、火山爆发、地外物体撞击和冰期对全球产生的影响一较高下。
二次大战以来，地球的改造不论在规模上还是在步伐上都急剧升级。40年前，地球人口仅25亿，目前约55亿，估计到2000年时达63亿，到2050年时将达100亿。迄今，人类已经在地球近一半非永冻土地上对生态环境进行了改造或操纵，并对其它部分的大多数地区产生了显著的影响，人类已将植物光合作用产生的能量的40%化为己用。高速发展的同时也带来了诸多的问题，引起了人们的关注，它不但使人担心地球是否能承受经济的发展，而且可能破坏生物圈本身的健康和未来。为此，世界各国代表将于下月初集中在里约热内卢召开地球环境与发展大会，又称“地球高峰会议”。与会者们希望能签署一项有法律约束力量的条约，来解决气候变异和物种灭绝问题，还希望在满足高速增长的人口需要的同时，达成一些有权威性的原则以及一份保护生物圈免受广泛损害的行动日程。最后一轮有关气候的谈判于五月上旬在纽约结束，最后一轮有关生物物种的谈判于五月中旬在肯尼亚的内罗毕召开。
有关经济和人口增长是否存在极限这一问题也将再次在会上提出，不过，这次将提出生物圈的各个方面被破坏的程度到底有多大这样更新更尖锐的问题。对此，科学家还颇有争议。
到目前为止，当人类在生物圈中膨胀的时候，他们总是有办法反击环境的物质限制。例如，人口膨胀，食物匮乏，人类就采用技术和社会组织来种植粮食；然后是清除森林、犁掉草原；最后是应用科学来为农业服务。人类没有真正揭示生态学的规律，而是将其扭曲，在生物圈其他成分付出代价的同时，他们不断地扩张，见缝插针，然后再扩张。
维持增长的能力
地球对人类增长的需要的满足是不是无限的？到底生物圈还能不受严重损害地维持多久？
《增长的极限》一书对此作出了回答：不是。该书是20年前，在罗马俱乐部的资助下，由多尼利亚. H. 米道斯、丹尼斯. L. 米道斯和乔根. 伦道尔斯（Donelia H. Meadows，Dennis L. Meadows，Jorgen Randers）等3人合写而成。书中，作者根据地球生态系统运作的计算机模型，首次对上述问题作了理论分析，他们认定，在一个世纪以内，地球发展就要受挫，将出现首先是人口、然后是工业生产的无法控制的下降，造成这种现象的原因之一是生物圈的自然资源受到破坏。这三位作者最近发表了一本书，名为《超越极限》（Chelsea Green出版公司发行），书中，作者根据数据更新的计算机模型，进一步提出，如果人类的活动继续按目前的状况进行，将会重创生物圈的承受能力，在未来几十年内地球发展就会出现崩溃，造成永久性的环境贫瘠，物质生活水平远远比不上原本可以达到的程度。早期的“增长极限”理论曾引起尖锐的批评和异议，其更新理论似乎也将激起争论。几个星期以前，在马萨诸塞州剑桥举行了一场以此为议题的辩论会，由科研教育组织世界观察研究所主办。会上，由经济分析专家组成的波士顿经济顾问公司的负责人阿兰 · 辛奈博士（Allen Sinai）对上述理论予以驳斥，他说，地球的承受能力“在我们大部分人的生命范围之内大致上是无限的，也就是说可以维持50.100到150年。”当然，他并不否认污染和经济增长会对世界产生短期的严重影响，但是，他否定马尔萨斯人口论，认为市场体系“一而再，再而三地将看来是有限而（实际上）大致是无限的极限加以伸延。”
但是，没有人知道生物圈维持人类膨胀的能力究竟有多大，桑塔巴巴拉加州大学的生态专家丹尼尔 · 伯特金博士（Daniel Botkin）说：“我们至今尚未看到一种令人信服的分析，可以说明地球对人类的需要可以满足到什么程度。”虽然学者们对人类活动改变生物圈这一问题的系统研究最近才起步，但是进展很快。
危险不会马上出现
与一般人的理解不一样，他们说，在人类手中，地球不会有危险，生活不会受破坏。大陆板块飘移、由地球对太阳的相对位移而造成的冰期、有史以来最高的气温以及巨型地外物体对地球的撞击，都在过去使地球发生了巨变，却并没有摧毁地球或使物种全部灭绝。而且，人类并非改变生物圈的唯一物种，例如，混沌初开时的地球大气与今日大不相同，在大约20亿年前，喜氢微生物通过光合作用放出氧气，而氧气对当时的大部分生物是有毒的，当大气中氧气积聚得越来越多，这些生物无法生存而消亡，最终的结果是创造出一个新的富氧大气来维持今日的动物王国。
麻萨诸塞州克拉克大学地理学家B. L. 特纳（B. L. Tamer）博士指导一个研究人类改造地球的项目，他认为：“人类活动的影响范围巨大，不可忽视”。在其主持下，有关人类活动引起生物圈变异的最新最全的记录于1990年发表。书中，世界各地的自然科学和社会科学家叙述了过去300年间的变异。
1990年剑桥大学学报发表了一篇浩卷繁帙的报告，名为《被人类改造了的地球》，其第一章由布朗大学的特纳博士、罗伯特W. 凯兹博士和哈佛大学的威廉C. 克拉克博士（Turner、Robert W. Kates、William C. Clark）撰写，其中写道：“实际上人类已经改变或改造了生物圈的每一成分。”
据报告，虽然生物圈的能量转换形式越来越新颖和微妙，并且化学变化奥妙难测，地球的表面还是留下了最古老并可见的痕迹。特纳博士说，地球面貌改变的历史要“比大多数人意识到的要长一点”，如，全世界被破坏的森林面积中有四分之一发生在1700年前，75%发生在1915年前。不过，起码一半以上的生物圈变化是在二次大战以后由人类引起，这在工业化国家表现得特别明显：二氧化碳和其他气体的排放使大气升温；氟里昂破坏具保护作用的臭氧层；硝酸盐改变了植物的生长方式以及硫酸盐可引起反射热的云形成酸，进而污染水和土地。据报告，虽然许多变化正在加速，但也有一部分在减速。加速的如，人类用水量越来越大，因而改变了水在生物圈中的分配；大气中的二氧化碳不断积聚：减速的一个成功的例子是铅、硫和四氯化碳的排放减少。现在全世界已经正式同意停止氟里昂的生产，已在使用中的可望尽快停止。这是由于人类了解了某些变化的危害性而加以管制，使这部分变化的速度下降。
还有，地球生物圈的改造发展不平衡。由于工业发达国家的人口增长速度近乎于零，耕地面积下降，其相当部分的土地已经重新转化为森林；而发展中国家的人口膨胀，工业化正在起步，为提供更多的耕地和木材，森林面积正以日益加快的步伐锐减。这种变化的影响还依地区的不同而有差异。克拉克在报告中还指出，资源不足会导致某些地区人口下降，为了达到人口增长率为零，会产生野蛮行为并伴生其他问题。
前景如何？人口学者认为，即使假设一个世纪后人口增长率为零，全球人口仍将在一个世纪内达到110~120亿，不达此数不会稳定下来。与此同时，农业产量将增加3~4倍，能源消耗将增加6~8倍，过去3个世纪以来的生态恶化将以2~3倍的速度加快。
不过假设总归是假设，特纳博士及其伙伴指出：“任何时代最杰出的科学家，也可能对调控自然和社会的基本进程以及它们之间的关系了解得很少。”虽然地球健康问题值得担心，但是，“因为人类社会意识到问题的严重性并积极采取行动，最恶劣的预测可能不至于出现。”
污染：压力有增无减
在地球漫长的历史长河中，人类文明只是短暂的一瞬间。公元零年时地球人口只有2000万；1600年，第一批欧洲人在美洲定居时，地球人口也不过只有5000万；1850年时激增至10亿；到1950年翻了一番；再过了40年，也就是1990年，又翻了一番。人类给地球造成的压力中，工业革命之后特别是过去50年中的人口膨胀应负大部分责任。
人口学者说，虽然1950年后婴儿出生率有所下降，但是，健康情况的改善和对疾病的控制使死亡率下降，因此，地球人口继续增长。一代人养活一代人，人口越多意味着育龄妇女越多。联合国预测，如果人口增长可以稳定在平均每个妇女成活养育2.06个孩子，地球人口将在2050年增至100亿，约在2200年之后短期内达到约115亿，然后才能稳定下来。然而，这些数字可依生育率的上升或下降有很大的变动。如果每个妇女成活养育2.5个孩子，世界人口将在2150年增至280亿；如果像一些工业化国家那样为1.7个孩子，世界人口则将在2050年增至78亿，然后在一个世纪之后减至43亿。
根据一种叫做“人口持衡”（demographic shift）的理论，当一个国家经济发达，生活水平提高，其人口增长率会稳定下来，某些工业化国家的人口增长率接近于零或为负数。但是，这种现象在南半球的发展中国家还刚刚开始，虽然其人口增长率在许多情况中有所下降，但仍为北半球工业化国家的2~3倍。结果，1990年发展中国家的人口占地球总数的77%，即40.86亿；到2050年将占85影，即71.5亿。据联合国测报，1900年时全世界超过100万人口的城市为16个，1卯0年已达276个；1990年地球人口中37呢为城市人口、到2050年，城市人口将占60%。
因为发展中国穿的城市居民在相当大的程度上依赖随时可以更新的资源如树木、泥土和水等以维持生活，所以人口增长给局部的生态环境造成很大的压力：森林被砍伐来种植粮食、土地退化、淡水以前所未有的速度减少、现代化交通系统与农业争夺土地；为了增加收入，许多国家还采伐森林进行商业贸易。如果人口持衡的步伐减慢，在资源与人口的竞争中，资源永远占下风，将有100万人处于极度的贫困之中，这些人中的大部分将涌入人口暴胀、处境弥艰的城布以求存活。
农业：绿色革命已经减速
1万年前，人类首次将自己从完全依赖野生资源的状况中摆脱出来，在中东地区，人们开始播种谷物，扩大食物来源，使人口可以增长。公元前4100年，欧洲人利用河水进行灌溉，为世界最早的文明之一奠定了基础。但由于耕作方式不当，使土地盐化，不得不在公元前1700年抛弃了这片土地。几千年来，人们主要用开垦荒地的方式来维持人口增长，三个世纪以前，开垦荒地的速度剧增，自此，地球开垦面积增加了450%。科学家说，现在，差不多所有主要的可耕种土地已经开垦，并且，到21世纪初，全世界可耕种土地将全部开垦殆尽。虽然森林被砍伐作耕地的速度剧增，但是，原已开垦土地的潜力已尽，相对来说对未来的食物生产没有多大影响。更为严重的是，二次大战后，农业耕作。
砍伐森林和过度放牧使大片土地土质中度或重度退化，其面积约为中国与印度加起来一样大。过去20年间，发展中国家的粮食总产量已经可以满足人口增长的需求，但是，在所有这些地区，人均产粮面积下降，人均粮食量浮动不定，土地沙化、盐化和丧失养分。虽然有时候搞一些土地整治，但成本高，不易进行。
从I960~1970年开始的绿色革命，使用高产粮食品系和肥料，在相当大的程度上克服了上述限制，维持了二次世界大战后增长了1倍的地球人口。由世界各地农业实验室培育的高产麦、稻种品系使发展中国家的许多地区的粮食翻了一至两番，结果使1980年代粮食价格下跌20%以上。过去由于粮食产量不足而引起的此起彼伏的饥馑已大部分消失，今天世界上出现的饥馑主要由政治动乱、食物分配效率低和购买力低下引起。不幸的是，非洲撒哈拉沙漠周边地区是例外，它是世界上唯一粮食产量下降的地区，主要依靠粮食进口，相当一部分居民营养不良，比其他地区都差。
然而，到2020年，世界对基本谷物的需求将会加倍，农业生产能力是否可以跟上发展的步伐？一些新马尔萨斯论者坚持说大饥荒已经近在眉睫，但另外一些科学家反驳说，人类会一如既往地发挥其聪明才智，渡过难关。然而，甚至一些发起绿色革命的先驱，也宣称该革命已达巅峰，未来的挑战是可怕的。
唐纳德. L. 温凯曼（Donald L. Winkelmann）是曾研究出“奇迹小麦”的墨西哥国际玉米和小麦改良中心的总指导，他认为，“任务很艰巨”，绿色革命已进入低速的新阶段。为了增产，只得依靠较为简单的方法如大量施用化肥、提高水的利用率和种植快熟作物。但是，增施化肥会因流失而造成污染水源，因此，有些人倡议引入一些其他的耕作方法如依靠有机肥料和害虫天敌，但这方面进展甚慢。许多科学家说，不是不可以发展多种粮食高产新品系，但普遍担心它们由之创造出来的天然基因物质不久会消失。农民在接受绿色革命的同时，也抛弃了含有部分天然基因物质的传统粮食品系。联合国粮食与农业组织最近警告说，若不马上采取措施，将有4万种重要的植物品种在未来60年内灭绝，对地球农业造成威胁。
物种：危险的迹象
在过去的6亿年中，地球曾经历过5次物种灭绝，通常与天气变异有关，导致当时地球上35~95%的物种消失。科学家根据化石进行分析，发现每次灾变过后，都需要1000万年或更长的时间来使地球重新获得物种的分支。许多生物学者担心，人类正在造成相当程度的物种灭绝，虽然有些经济学者认为他们过甚其词，但危险确实存在。人类在改造自然的同时，也破坏了物神的生态环境，随着其生存环境的逐步消失，只能在固定的环境条件中生存的物种最终便面临灭顶之灾。而且，人类在地球各地旅行的同时，将无数的物种带到新的栖息地，同时也扼杀了当地原有的物种，迄今，地球上几乎已经不存在没有受过生物物种再分配干扰的与世隔绝的地区。许多动物已经被褐杀至绝迹；一些珍稀动物如犀牛和非洲像，至今仍受捕猎的威胁：据联合国粮食农业组织报告，地中海以及太平洋和印度洋部分海域的鱼群因捕捞过度，已不能再承受压力，其他海洋的部分海域也有类似情况。
热带雨林中容纳着地球上约半数的动、植物和微生物物种。没人能够确定有多少物种已遭灭顶之灾、但哈佛大学生物学者E，0. 威尔逊（E. O. Wilson）博士根据实地考察的结果判断认为，当一块栖息地减少了90%时，其栖息生物种类最终将减剩一半。据此公式，按目前热带雨林的砍伐速度计算，仅栖息地破坏一项原因，在未来30年内，将有10% ~ 22%的热带雨林物种灭绝，未来50年内，将有四分之一或更多的地球物种灭绝。一些环境保护工作者相信，三分之一的灵长类动物种类有一定程度的危险，七分之一有高度危险。主要原因是它们赖以生存的热带雨林被破坏、被猎作食物或皮毛或偷吃庄稼而被打死。
由于生物物种繁多，探查工作量浩大，虽然目前已经有14生物被命名，但大部分尚存的生物物种至今仍未被发现，生物学者估计，未发现的生物物种应在100亿甚至1000亿左右。按目前的探查进度，许多生物可能在 · 学家还来不及给它们命名之前便已经从地球上消失，也就是说，我们永远无法确知有多少物种已经灭绝。
这意味着什么？从纵深的角度来看，物种的存在意味着生命的普遍价值，因为物种是生物进化的要素，物种分支齐全才会有健康的生态环境，虽然它们中的绝大多数都是默默无闻之辈，并不像大象和鲸鱼那样惹人注目，但是，正是这些无脊椎动物和微生物构成了生命的最底层。不同的物种可以帮助科学家回答进化理论的问题，它们还不断地向人类提供有价值的产物：新药物、纤维、香料、油料和木材。而从人类的切身利益来看，不同的物种保证了粮食品种的强劲生命力，并为粮食品种提供了来源。目前在亚洲生长的稻谷品系对某些疾病具有免疫功能，其基因就是由一种印度野生品种遗传而来。科学家还说，自然生态环境中存在着大量物种的分支，是生物圈中极为重要的一环，物种的大量灭绝将会削弱其功能。科学家尚不知道物种消亡到什么程度才会引起生态系统的瓦解，也不知道生态系统损坏到什么程度才会影响生物圈的整体健康，不过许多人都认为万万不可掉以轻心。
森林 · 电锯滥伐
在人类对地球的各项改造活动中，最显著的莫过于森林的消失。人类砍伐树木由来已久，但只是到了近几十年才开始对森林退化有所警惕。树木在维系生物圈运作的过程中起着必不可少的作用，它们可以造土、固土、防止水土流失和淤塞河道、吸收水分并保持空气湿润、通过光合作用吸收会使大气升温的二氧化碳、可与海洋和大气相互作用来调节气候、可清洁被污染的水使之再生以及控制有害细菌以维持微生物的和平共处，还容纳着众多的物种。
由于许多森林已经再生或在变迁之中，所以森林的覆盖面积和森林退化的程度都无法确定。据联合国粮食与农业组织报告，1980-1990年间，亚非拉地区的森林面积均有减少。但是，本世纪以来，随着森林周边的土地不再耕作，树木重新占领阵地，位于温带地区的工业化国家的森林面积有所增加。据估计，1900年发达国家的森林面积约为I960万平方英亩，1985年为2070万平方英亩。
但是，在发展中国家里，森林是提供燃料、新牧场和可耕地的最后来源之一，这些地区的人口膨胀加重了对当地森林的压力。电锯、拖拉机和卡车等现代化工具为清除树木提供了极大的方便，其结果，据联合国估计，每年有一块面积大于美国佛罗里达州的森林消失。科学家相信，仅在1980年代，热带雨林的砍伐速度增加了50%，估计到本世纪末，发展中国家的森林覆盖面将减少一半。从古至今，地球已经损失了780万平方英亩的森林，大约相当于美国本土的48个州的面积总和，其中近一半发生在1850年之后。虽然数字有些出入，但大家都同意其规模很大。假定森林损失的面积数字如上，则该面积应为农业革命前全球森林面积的12~13%，因而，当今森林面积约为1万年前的85~90%。
对此，科学家提出了两个论点。其一，大气中由人类活动产生的二氧化碳主要来自于燃烧燃料，另外25%来自砍伐森林，而砍伐森林的加速又使二氧化碳的积聚加速。其二，热带雨林恰巧位于人口压力最大的发展中国家地区，而热带雨林稠密、肥沃、多层次，使众多的生物可以在一个很小的区域里栖息共存，因此其亩均容纳物种量比其他地区森林多得多。虽然热带雨林只占地球面积的7%，但是只要损失一块小不点的面积就会使大量物种灭绝。
淡水：分享最后的几滴
随着人口膨胀和经济发展，人类对淡水的需求日益紧迫，一些地区明知水源有限，仍拼命地抽用。须知，世界上的水只有3多是淡水，而且淡水中的绝大部分以冰山或冰河的形式存在，如果将全世界的淡水总量比为100升，则其中只有半茶匙可供人类随时使用。目前，人类耗水量是三个世纪前的35倍，全世界每年从江、河、湖、溪中抽取的水相当于一个休伦湖，而且，近几十年来，抽取量以每年4~8%递增，抽取的水中有40%旋即又以废水形式排放。
抽取水中的三分之二用于农业，25多用于工业，余为家用。专家预测，到本世纪末，农业用水将略有增加，工业用水将加倍，而且主要是在发展中国家增加。
雨水不匀造成了水量分配不均。非洲撒哈拉沙漠周边的许多区域长期缺水，使维持人口增长的农业发展受到威胁；中国北部地区的水源开始供不应求；世界资源学会说，在本世纪结束之前，中东地区的缺水将达到危机程度；在美国西南部地区、尤其是加利福尼亚州，缺水已经成为经常存在的严重问题。
为解决缺水问题，人类已经大大改变了地球上主要是河谷盆地的淡水的品质和分配。全世界截断河流并改变其周围的生态环境而建造出来的水库的总面积和法国一样大；污染的河水比苏必利尔湖中的水还多；尤其是大江河的淤积量增加了3倍，人口密集地区的小河流的淤积量增加了八倍。世界资源学会说，若以生物对氧的需求量为标准来衡量河水的品质，总的来说，在过去20年间，由于污水处理得较好，工业化国家的水质有所好转。据世界资源学会报告，欧洲地区的污水已有72%经过处理才排放。如，1850年时，英国泰晤士河因为污水排放引起恶臭，鱼类绝迹，但二战后经过治理，已经恢复健康。因为缺乏资料，发展中国家的水质难以确定，但毫无疑问是在下降/特别是城市，工业污水往往得不到控制，家用污水几乎不加处理。南太平洋、南亚和中西非地区的污水处理几近于零。
此外，污染和经济发展对许多河流的生态环境的影响严重，而河流又将污染物质带入海域，影响珊瑚礁和海生动物的繁殖场所。
大气：潜在的灾难
许多科学家担心，人类改造地球的活动中，影响最为深远的是地球升温，因为它会使其他变化发展为灾变。
理论上，碳在陆地植物、植物和泥土、海洋、大气和化石燃料等四个储备库之间循环，海洋和树木可以吸收燃烧燃料放出的二氧化碳，由于其他储备库极大，大气中的碳含量非常小。目前，科学家已达成一点共识，即人类燃烧煤、油、天然气和砍伐下来的树木，产生的大量可以蓄热的气体二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温，使碳循环失衡，改变了地球生物圈的能量转换形式。自工业革命以来，大气中二氧化碳含量增加了25%，远远超过科学家可以勘测出来的过去16万年的全部历史纪录，g前尚无减缓的迹象。但是，他们尚未完全弄清楚这些“温室效应”气体蓄热后引起的千变万化的大气相互作用的机理，而最终的热效应将取决于哪种作用占上风。一批科学家在联合国组织召开的一次国际会议上预言说，如果人类继续按现在的速度排放二氧化碳，在下个世纪的某一时刻，地球温度将升高约2~5°C。而与最近一次冰期的温度谷值比较，地球温度已经升高了5°C。目前尚不清楚温室效应是否已经开始，1980年代温度非同寻常地高，1990年和1991年创地表温度最高纪录。不过，虽然这些数字听起来挺吓人，它们并未超出气候变量的自然波动范围。
科学家说，如果升温幅度处于预测的下限，将给一部分人带来好处，因为高浓度的二氧化碳可以刺激谷物生长，世界的某些地区雨量会增加，使土地肥沃，某些耕作期短的寒冷地带会因此获得较长的谷物生长期而获丰收。北半球的工业化地区将可以既不经历炎热的酷暑，又享受更为健康的暖冬。但是，升温也会带来一系列灾难，特别是如果升温的幅度处于预测的上限，冰山和冰河将部分溶化，到下一世纪末，海平面将升高约两英尺。这将给大批滨海城市带来问题，将许多国家如埃及和孟加拉的人口密集的低地以及大量海岸滩涂淹没。
雨量再分配
一些研究表明，升温将使更多的能量进入气候系统，其结果是更加频繁地出现更具灾害性的暴风雨，造成洪灾。虽然有些地区雨量增加，然而，其他地区特别是大陆的内陆区域雨量可能会减少，造成旱灾，而且旱灾的出现会更加频繁。
一项新近的研究表明，如果升温幅度处于预测的上限，全球农业产量将会下降；如果处于预测的下限，则会上升，而且工业化国家比发展中国家的得益大。据联合国的一项研究，由于发展中国家更多地依靠农业、森林和其他自然资源，因此，总体来说对气候变异的承受能力最弱。许多发展中国家的人民本已处于存活的边缘，灾害将会更加深他们的困境。
许多科学家说，虽然人类适应能力不弱，但自然生态环境并不那么容易调适。历史上，大自然已经多次适应了气温的改变，但是以往的气温改变速度比较慢，历经几百甚至几千年才形成，而现在的地球升温将在几十年内形成。生态学者说，许多生态环境将会因此而瓦解，如温带树木来不及迁移到气候较适合的地带生长，许多对气候敏感的栖息生物会灭绝，从而加速物种的消失。一项研究表明，可能有达40~60%的地球植被及其相伴的生态环境会被破坏。
所有这一切的一切是否会发生还仍然是未知数，但有一条不可否认的结论：人类在改造大气的化学成分的同时，也进入了从未开发过的新领域。
[The New York Times，1992年5月5日］