地球界限概念框架及其研究进展

       自工业革命以来，由于人口增长、经济发展和人们生活方式的变化，全球范围内的自然资源消耗迅速增加，致使生态环境问题愈来愈严重( et al,2009a; Steffen et al,2015)。近几十年来，科学家们已经提出了许多阈值性概念以期促进环境保护与可持续发展，例如“临界负荷(critical loads)”“环境承载力(carrying capacity)”“增长的极限(limits to growth)”以及“气候护栏(climate guardrails)”等(Bruckner et al,2003; Biermann,2012; et al,2016)。其中以“气候护栏”的概念来限制全球范围内气候变化的容忍界限得到了广泛的认可，即全球最高温度升高不能超过2℃(Bruckner et al,2003; Biermann,2012)。

       2009年，由斯德哥尔摩大学Johan 领导包括诺贝尔化学奖得主Paul Curtzen在内的28位世界顶尖的科学家团队，共同提出了调节地球系统稳定性和恢复力的9个过程，并量化了部分过程的“地球界限”( et al,2009a,2009b)。研究指出在这个界限内，人类及其子孙后代可以继续繁荣发展，若跨越这些界限则会增加突发性或不可逆的环境变化风险。提出该概念的第一篇科学论文于2009年在Ecology and Society期刊上发表，同年在Nature上发表了另一篇名为“A safe operating space for humanity”的专题论文，随后“地球界限”这一概念便引起了国际科学界的高度关注。

       在2012年联合国于巴西里约热内卢召开的地球高峰会(Rio+20)中，一致决议以可持续发展目标(SDGs)接替8项千年发展目标(MDGs)，而地球界限的概念则在制定SDGs中给予了考虑，例如生物多样性保护、海洋资源的使用以及陆地生态系统的可持续利用等(SDSN，2013； et al，2016)。同年，世界可持续发展工商理事会，也利用了地球界限框架制定其2020行动战略(Baron，2013)。自从地球界限的概念提出以来，世界各地的科学家、决策者以及不同行业的人员一直在努力发展并完善这一概念，然而国内对此方面内容的研究报道相对较少。方恺(2014)曾将Planetary Boundaries译为行星边界，并将生态足迹与行星边界相结合对全球主要国家的可持续性进行了评价，其研究指出生态足迹可作为资源利用的现值，而行星边界则是安全边界。然而将Planetary Boundaries译为行星边界则容易与Planetary Boundary Layer(行星边界层或大气边界层)的概念相混淆，因此本文倾向于将其译为“地球界限”以便于与其他概念区分。

       近年来，这一概念框架又取得了较多进展，同时也有不少学者对其提出了质疑。为了促进国内学者对该概念框架的了解和应用，本文通过总结国际上关于“地球界限”研究的最新进展，介绍“地球界限”概念框架的内涵并与传统的环境承载力方面的概念进行比较，同时也对该概念框架的争议观点和近期发展进行评述，最后展望其对中国可持续发展的借鉴意义，以期为中国相关研究及规划管理提供参考。

       1 “地球界限”的概念框架

       “地球界限”是用于界定“安全运行空间”的边界值，而“安全运行空间”则是指人类活动的合理范围或程度( et al，2009b)。该概念框架旨在避免全球范围内剧烈的人为环境变化，降低人类活动超出地球系统生态阈值的风险，从而维持地球当前与全新世环境条件相近的状态，以保障人类的生存( et al,2009b; Steffen et al,2015)。“地球界限”是基于预防性原则提出的，并以某种地球系统过程的生态阈值为参考。然而，由于当前已有的知识无法详细描述自然过程的复杂性，或者是控制变量和响应变量之间相互作用的反馈机制，使得评估到的生态阈值具有一定的不确定性，因此常以生态阈值不确定性范围内的最小值来设定地球界限( et al,2009b; Steffen et al,2015)；但是，对于不具有区域或全球性阈值效应的地球系统过程来说，其地球界限的界定则可以以某一时期的环境特征为参考(例如全新世)，并且结合人们的发展需求和对环境风险的感知来设定( et al，2009b)。由此可以看出，无论是生态阈值，还是人们对环境风险的感知，两者不确定性的范围均对“地球界限”的界定有重要的影响。由图1所示，在“地球界限”左侧的绿色范围即表征某种过程或控制变量的“安全运行空间”，超过边界值以后会进入一段潜在的高风险区，一旦进入红色范围就意味着超过了生态阈值，并将引发不可逆的环境退化的现象。