在我们的时代，历史呈现出不同的形态与尺度。历史书写与叙事的层面众多，微观至人类个体，宏观到地球乃至宇宙。我们可以选择任何尺度或者形态去书写历史，但是，必须将宽广的层面谨记于心。这正是我们今日重新界定历史的方式，其结果可能会使一部分人感到困扰。历史学家必须认识到，我们从前讲述的那些故事已不再是历史的全部，或者甚至并非最为重要的部分。

同样，生态系统也包含许多尺度。有些触手可及，随处可见，惹人怜爱；然而另一些却与我们相距甚远或过于庞大，以致无法完全掌握或领悟。无论其大小，每个生态系统都是一个有机体群落，同其所处的无机环境相互作用，同时与其他有机体群落密不可分。围绕于其周遭的气候变化、大陆板块漂移、火山爆发、地震，以及持续变动的海洋和大气塑造着这些生态系统。在小河畔，垂柳轻拂水面，鱼儿畅游于波光之下，它们构成了一个生态系统。同样如北京、上海这样的大都市也是一个生态系统，人们与喜鹊、蟑螂等生物朝夕相伴，共享路边的松树和银杏。

据我们目前所知，整个宇宙中最大的生态系统正是地球自身。也许，在宇宙之外存在着千万个其他的行星生态系统，但是我们尚未看到或发现其任何迹象。所以，我们不能说在我们的行星之外有任何“生态”。我们可将此地球称为独一的生态系统，也可将其称为我们的“生态圈（ecosphere）。两位加拿大科学家将“生态圈”概念定义为：“一个孕育生命的母体，包蕴着所有的有机物，在演化的故事中，自始便密切地交织在一起。”[特德·莫斯昆恩斯坦·罗：“地球宣言”（Ted Mosquin and Stan Rwoe, “A Manifesto for Earth”）,《生物多样性》（Biodiersity）第5卷第1期（2004年），第3-9页]

独一无二的地球生态系统是人类生命与人类历史的基石，是人类诞生、居住以及希冀世代繁衍的地方。这是我们的家园——也许是我们所知的唯一家园。

在大约45亿年前，地球只是一个围绕太阳运行的石球体，而地球生物圈大概形成于21亿年前。在20万年前，人类开始出现，但直到1万年前，随着农业的发端，自然演化才越来越受到一个单一物种即智人的驱动。该物种不仅对地球产生了极大的影响，而且持续书写记录着正在发生的变化。同样，沉积物、沼泽以及覆盖两极的厚重冰盖，也保留着某种人为造成变化的记录。而今，这些自然的记载与人类的记述相互交融，提供了全球生态系统的档案。现在，这个生态系统面临巨大压力，脆弱不堪，因此，我们需要更好地了解这些档案及其奥秘。

地球行星史的撰写是一种新鲜而独特的现代产物。在之前的时代，此事决无可能为之。中国古代哲人老子写道，鸡犬之声相闻，民至老死不相往来。人们安于所居，在一隅冥思，追求更高的境界，从不思考（比如说）有关非洲大草原或者百慕大群岛的任何事情。2000年前，如此本地中心观念分布广泛。事实上，这种观念在500年前依旧十分普遍，直到上一世纪，该观念在较为偏远的地方仍然有迹可寻。人们的生活和思考局限于当地，或者至多扩展到区域生态。也许沿丝绸之路进行的跨国物资流动使他们知晓远方的帝国，但他们很少关注地球整体及其自然动力。

如果一个人甚至连邻村都未涉足，他怎么可能真正了解全球？无数不能将地球视为一个生态系统的诗人、哲学家、科学家、农民和官员，皆带有一定的局限性和盲目性。他们没有掌握数据。他们难以想象不可思议的物种多样性，也从未听闻在地球的另一面飓风刮过或者雪花飘落，——实际上，对近代之前的人而言，不存在“另一面”的概念。他们对分布于地球之上的无数村庄、城市、森林、河流、梯田、玉米地和极地冰原，知之甚少，也不知它们如何联系在一起。无论他们的生态学知识可能多么详尽且富有智慧，也都仅限于其居所周围，偶尔能够延展至其国家[马瑞诗：“帝制中国的沉积与国家：作为地球体系与世界体系的黄河分水岭”（Ruth Mostern, “Sediment and State in Imperial China: The Yellow Rier Watershed as an Earth System and a World System”），《自然与文化》（Nature and Culture）2016年第2期，第121-147页]。在相当长的时间内，无论是社会精英还是普通民众，甚至对其生活的大陆都没有任何描绘与了解。

在1500年前后，伴随着克里斯托弗·哥伦布开拓视野的航行，这种狭隘的观念开始发生改变。在整个横跨欧亚大陆和非洲北部的旧世界中，越来越多的人听说了美洲、太平洋、大西洋和海上的所有岛屿，以及已经消失或重新发现的多样文明。他们开始意识到地球是由两个半球组成的单一球体，每个半球有2.5亿平方公里大小[弗兰克·维瓦诺：“中国伟大的无敌舰队”（Frank Vivano, “China’s Great Armada”），《国家地理》（National Geographic）2005年第7期，第30-31页；史景迁：《利玛窦的记忆之宫》（Jonathan Spence, The Memory Palace of Matteo Ricci）, 纽约：维京出版社1984年版，第64、96-97页]。他们认为，存在一个第一地球，如旧有的欧亚大陆；而后存在着新近发现的第二地球，一片大陆，包含土壤、矿产、水、植被、动物等丰富的自然资源，所有这一切似乎坐等他们的到来和占有[唐纳德·沃斯特：《萎缩的地球：美国丰裕的兴衰》，（Donald Worster, Shrinking the Earth: The Rise and Decline of American Abundance），纽约：牛津大学出版社2016年版，第13-15页]。

在哥伦布发现美洲之时，已有几千万土著在此生活。他们的祖先在1万年前从亚洲迁徙而来，然而，这一事实并未使新发现的前景黯然失色。西半球蕴藏着丰富的自然资源，当地居民仅开发了冰山一角。那些将被称为“印第安人”的新大陆土著，同其他人一样讶异于世界之广袤。他们对印度闻所未闻，也几乎不知其所居半球的面貌。更多的了解将来自于哥伦布的后继者，除航海家和水手外，还有自然科学家。

当哥伦布首次踏足这片新大陆时，他并未立即认识到整个地球的时间之深邃、空间之辽阔。它的全貌将需要数个世代才能被揭开。在接下来的两三百年，欧洲人开始发现地球是一个行星，并着手探索一种新历史。为了奠定此历史的基础，他们发明了地质学、古生物学、考古学和其他科学。悲惨的是，他们对地球了解的很大一部分来自帝国主义、战争、奴隶贸易、资本扩张等暴力形式。经过500年的学习，如果说没有获取智慧，他们至少获取了对地球更好的理解。它需要自然科学、其他现代化机构和技术将分散的地方性区域连接起来，创制一幅完整的地球画面。

在1799年，一部法文小书付梓，它试图总结当时人们所理解的地球历史，这成为地球行星史研究的最初著作之一。该书的作者是法国博物学家乔治·路易·勒克莱尔·布丰伯爵。布丰将其著作命名为《自然世界的历史阶段》。他将此历史确认为七个纪元，最后一个纪元始于农业的发明，并在他所处的、似乎人类已然实现对地球掌控的时代中，达到巅峰。他写道：“现今自然呈现在我们面前的状态，是我们与她的共同作品。我们已经学会驯化她，改变她，使她适应我们的需求和欲望。我们已在塑造、改善地球，使其更加富饶。与这些技艺发明之前的时代相比，我们今天所见的地球面貌已经发生了巨大的变化。”[转引自克拉伦斯·格拉肯：《罗德岛海岸的痕迹：从古代到18世纪末西方思想中的自然与文化》（Clarence Glacken, Traces on the Rhodian Shore: Nature and Culture in Western Thought from Ancient Times to the End of the Eighteenth Century），伯克利：加利福尼亚大学出版社，1967年版，第666页]

在19世纪，我们开始对地球行星史有了更为精微的知识，就某种程度而言，它削弱了布丰时代对人类成就的自信。至少，人们开始更多地意识到人类自身的脆弱性及破坏性。如地质学家查尔斯·莱尔、地理学家亚历山大·冯·洪堡以及最伟大的生物学家查尔斯·达尔文等欧洲关键性人物，都曾在西半球广泛游历，为地球是一个完整的地质生物系统这一共识奠定了基础。地球首次开始获得一个可被证实的起点，开始遵循一系列全球进程与规律，开始展现一种因时而变的历史。事实上，所有的知识都成为历史知识——包括关于人类所做的破坏及其所导致的未来不确定性的知识。

科学史学家和环境史学家对此都熟知于心，但很少有人意识到冰川学家在研究过去地球历史中扮演的特殊角色。瑞士、德国以及欧洲的其他地区中出现了关于过去时期的全球变化，尤其是气候变化的理论。最近那些变化表明，恰恰在人类出现于生物群时，气候开始向寒冷倾斜，地理学家将该时期命名为冰川时代。冰期的出现并非人力所为，而是地球绕地轴自转，并围绕太阳公转的结果。地球冰期从距今260万年持续至11700年前。

自学成才的苏格兰科学家詹姆士·克罗尔（1821-1890），在1875年出版的《处于其地质关系的气候与时间》一书中，首次对那些自然周期作出了重要而全面的解释。在随后的100年中，人们普遍接受了全球气候伴随时间的推移发生着巨大变化的观点。

不过，从人类的狭隘角度看，更为重要的纪元为冰川期（学界将其称为更新世）之后的地质时代。我们将这个随后的纪元称为全新世，距今约12000年。在该时期，巨大的冰原开始消退，不仅足以令人类定居美洲，而且使全球气候更加温暖湿润。全新世温和的气候，允许农业的发明，城市随之发展，人口增长和扩散；伴随人类不断迁徙并适应新的栖息地，出现了各具特色的文化。

加利福尼亚大学古生物学博物馆宣称：“全新世有时被称作另一个名字——人类纪（Anthropogene），[i]即人类起源的时代。这多少是一种误导；智人，作为人属的亚种，远在全新世之前就已经在世界各地演化与扩散。但是，全新世见证了人类全部记录在案的历史，及其文明的兴衰。人类极大地影响了全新世的环境。虽然所有的生物体都会对它们的环境产生一定程度的影响，但是没有任何一种生物能够像我们人类这样，以如此速度使地球发生如此之大的变化。绝大多数的科学家都认为人类活动应对‘全球变暖’——人类观测到的，迄今仍然持续的全球平均温度的增长——负责。栖息地被破坏，污染问题和其他众多因素，导致地球上的大量动植物的持续灭绝；据推测，在未来的25年内，全球大约20%的动植物物种都会灭绝。然而，全新世同样见证了人类知识和技术的巨大发展，这可被用来——并正在被用来——理解我们所看到的变化，预测其影响，阻止或减缓它们可能对地球及我们造成的破坏。古生物学家参与了理解全球变化的工作。既然许多化石提供了过去气候与环境的信息，古生物学家有助于我们理解未来环境变化对地球生命的影响。”[威尔·斯蒂芬、保罗·克鲁岑、约翰·麦克尼尔：“人类世：而今人类是否为征服自然的伟大力量”（Will Steffen, Paul J Crutzen, and John R. McNeill, “The Anthropocene: Are Humans Now Overwhelming the Great Forces of Nature?”），《人类环境杂志》（Ambio）2007年第8期，第614-621页。http://www.ucmp.berkeley.edu/quaternary/holocene.php，发布日期不详/2017-11-27]

现在,我们能够比较准确地把握过去12000年中,尤其是20世纪以及21世纪的前15年间，人类活动所引起的一些重大的生态变迁。

我们不妨来看看下面这些数字。至1900年，全球人口总数已达16亿；至2000年，人口总数为60亿；据估测，到2100年时将再增加60亿人口。在20世纪，世界经济增长了14倍，工业产值增长了40倍，能耗增长了16倍，二氧化碳排放量增长了17倍，水资源消耗增长了9倍。鉴于上述变化，我们很难不惊诧于自然开始经历一场前所未有的生态革命的事实。地球上野生物种及其种群的数量开始急剧下降，达到危险的程度。人类推动地球走向“第六次生物大灭绝”，这堪比发生在大约6000万年前的生物大灭绝，——当时，长期统治地球的恐龙，因其栖息地发生剧烈变化而灭绝[约翰·麦克尼尔：《阳光下的新事物：20世纪世界环境史》（J. R. McNeil, Something New Under the Sun: An Environmental History of Twentieth-Century World），纽约：诺顿出版社2000年版，第360-361页；另参见伊丽莎白·科尔伯特：《大灭绝时代》（Elizabeth Kolbert, The Sixth Extinction: An Unnatural History），纽约：亨利霍尔特出版公司2014年版] 。

另一种衡量人类对地球生态系统产生影响的方式是，计算地球接受的太阳能量，通过光合作用为植物所吸收的能量，而后向更高级生命体转化的能量。1986年彼得·维托塞克（Peter Vitousek）领导的斯坦福大学生物学家团队，发表了他们关于生物圈状态的研究成果。该研究成果成为关于地球行星史的重要文献之一。维托塞克的团队着重探究在光合作用产生的总能量中，有多少直接被人类利用或被人类的活动降解。他们计算出地球每年生产超过224拍克的纯物质或生物量（1拍克=10000亿千克）在他们撰写此文时，地球上50亿人口年消耗了总量的0.8拍克，其中大部分是他们食用的植物，尤其是谷物。家畜消耗掉另外的2拍克。人类还要消耗大约4拍克的木材产品和水产。换句话说，年总消耗量为7拍克。这意味着人类及其家畜直接消耗的比重大约占地球总生物量的3%[彼得1维托塞克等：“光合作用产物的人类占用”（Peter Vitousek, et al., “Human Appropriation of the Products of Photosynthesis”），《生物科学》（Bio-Science）1986年第6期第369页]。

3%不多吗？但这不是全部。人类“吸纳”的生物量远多于此。所谓“吸纳”意味着以城市、田地、牧场和人工林取代自然生态系统，将自然世界转化为人工景观。外加那些意料之外的后果，例如，人工污染对自然森林和河口的影响，降低土壤生产力的人为侵蚀，以及横扫一切的城市化影响，——人类对自然的影响剧增。斯坦福大学的科学家估计，多达40%的土地净生产力将被人类占用和吸纳。若再增加几十亿人口，就会迫使该数值继续上升。在我们这个物种将地球变为一个单调而易变的荒漠之前，没人能预测这样的情况还能持续多久。

从何时起，人为的改变导致人类制度和居住地无法持续，丧失了生物圈所提供的至关重要的服务，例如，保持土壤湿度、净化水质、清洁空气？斯坦福大学的研究小组总结道：“那些认为增长的极限是如此遥远，以至于对今天毫无意义的观察者……显然没有意识到这些生物性现实。”（同上，第373页）

在上述具有里程碑意义的研究成果发表之际，来自众多国家的科学家发起了一项雄心勃勃的联合研究项目，以探索时间变迁中的地球行星。项目的名称是国际地圈生物圈计划（IGBP），旨在探寻物理、化学和生物过程如何调节地球，创造一个整体的自我平衡系统。他们也着手检验人类对这些系统的干扰所达到的程度。有数个组织机构尝试研究上述问题，国际地圈生物圈计划只是其中之一。其他组织包括国际全球环境变化人文因素计划（IHDP）、世界气候研究计划（WCRP）、国际生物多样性研究工作（DIVERSITAS）。此外，近两千名来自世界各地的科学家，组成了联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）。借助于先进的计算机技术，这些组织联合收集相关的大数据，对其进行整理研究，形成一部新的地球行星史。

这种将地球作为一个整体理解的综合考察，愈发被紧迫感所驱使。2001年，他们在阿姆斯特丹发表的联合声明宣称：“人类对地球环境的加速改变，是不可持续的。用惯用的商业方式对待地球系统并不是明智之选。它必须尽快被优良管理的谨慎策略所取代，此策略应当既保持地球环境的可持续性，同时又满足社会和经济的发展目标。”不久前国际地圈生物圈计划发出警示说：“地球已完全超出存在了至少50万年的自然变化范围。这些在地球体系中同时发生的各种变化，其广度和速度在人类历史上，也许在地球历史中都前所未有。”[贝里恩·摩尔三世等：“地球系统科学的阿姆斯特丹宣言”（Berrien Moore Ⅲ,et al. , “Amsterdam Declaration on Earth System Science”），2001年，http://igbp.sv.internetborder.se/about/history/，（发布日期不详）/2017-11-27；斯蒂芬，见《全球变化与地球体系：压力下的行星》（Steffen, in Global Change and the Earth System: A planet Under Pressure），IGBP系列2004年]

这些项目的研究，先于由瑞典斯德哥尔摩环境研究院的约翰·罗克斯特罗姆领导的研究团队进行的工作。这个成员来自多国的团队，试图确认人类必须重视并避免逾越的关键“临界值（门槛）”，因为一旦超过该值，可能会引发一些潜在的、不可逆的变化。该临界值是一个交叉点。在房屋结构中，它也许就是一块石头或石板，标识着进入另一个房间或户外的一扇门或一条通道。在物理学或医学中，它可能表示从一种物理或生理状态转变为另一种状态，就像水的沸点或者癌症的转移。罗克斯特罗姆及其团队成员都在追寻地球行星生态的临界值。那些我们应该关注的使自然环境从一种状态突然跳入另一种状态的交叉点，那些引起全球变化的关键临界值究竟是什么？越过这些临界值进入的新状态，究竟将为人类带来一个更好抑或更糟的新环境？

每个临界值都通向未知。一旦越过它，人们就会处身在一个危机四伏的未知之地。关于地球临界值的科学研究，有利于我们去除一些现今的不确定性，帮助我们作出更好的预测，确定那些界限何在，哪些是一旦超越就是最为危险的界限。罗克斯特罗姆及其合作者选择关注其中关键性的问题——九个最令人忧虑的问题。他们指出，其中三个临界点已被逾越，并且潜在的严重后果已露端倪。它们包括气候、生物多样性和氮循环的变化。我们尚未逾越另外六个门槛——然而其大门已经敞开，不过我们还有充裕的时间避免一头扎入门外的黑暗之中。这六个问题分别是磷循环、平流层臭氧含量、海洋酸化程度、淡水供应循环周期、像灰尘和颗粒物等大气悬浮微粒的浓度、化学污染物的存在（包括塑料、环境激素和核废料）

斯德哥尔摩研究团队试图以数字证实所有这些过程的确切边界——那些一旦逾越人类便将陷入危险地带的节点。对于气候变化，他们建议大气中二氧化碳浓度的临界值是百万分之三百五十（350ppm）。这已远超大规模燃烧煤和石油之前的地球标准。全球变暖已经发生且不可逆转。对生物多样性而言，他们提出一个相对安全的数值，即每年每100万物种中有10种走向灭绝。而自然灭绝的速率是每年每1000万物种中仅有0.1-1种走向灭绝，但现今他们被迫允许对此历史标准有某种程度的背离。每年十万分之一的物种灭绝速度大于自然正常灭绝速率，但远远低于现今的灭绝速率。现今的灭绝速率至少比自然正常灭绝速率高100-1000倍。除非我们采取必要的措施去降低灭绝速度。他们写道，在21世纪，“多达30%的哺乳动物、鸟类和两栖动物将要面临灭绝的危险”[罗克斯特罗姆等：“人类的安全运行空间”（Rockstrom, et al. ,“A Safe Operating Space for Humanity”），《自然》（Nature）第7263期（2009年9月），第473-474页]。

公众通常不太了解氮循环的灾难，但并不是说这不重要。氮元素对地球生命而言至关重要，是合成氨基酸、蛋白质、DNA和RNA，以及实现光合作用和粮食生产必不可少的元素。但是，过犹不及。通过在每个大洲种植豆科大豆、苜蓿和苜蓿类作物，人类极大地加强了自然的固氮作用。过程而通过向土地里施加化肥或无机肥，他们增加了更多的氮含量[瓦茨拉夫·斯密尔：《增肥地球：弗里茨·哈伯、卡尔·博施与世界食物生产的变迁》，（Vaclav Smil: Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production），坎布里奇：麻省理工学院出版社2000年版]。

在第一次世界大战后的几十年中，地球上氮的供应量呈爆炸式增长。人类最终从大气获得1.2亿吨氮气并将其转化为非气体化学品，散布在陆地和海洋之上。现在氮元素充斥于土壤和河流之中，从农田渗入水道，使世界上大部分河流的河口变为“死亡地带”或缺氧区，威胁着人类和生态系统的健康，同时它使全球变暖加剧。实际地说，斯德哥尔摩研究团队无法建议人们把氮含量恢复到自然水平，所以他们折中为每年3500万吨。他们建议，人类生产和施于土地的氮不应超过这个数字。但是，像中国这样的国家，作为世界上最大的氮肥消耗国，这一标准要求大幅度减少氮肥的使用，而这将会导致粮食减产。尽管如此，为了地球能达到一个安全状态，必须实现减少氮的使用[罗克斯特罗姆等：“人类的安全运行空间”，第474页；田汉勤等：“食物利益与中国氮肥应用的气候变暖潜在可能”（Hanqin Tian, et al. , “Food Benefit and Climate Warming Potential of Nitrogen Fertilizer Uses in China”），《环境研究通讯》（Environmental Research Letter），2012年第7卷第4期，第044020号]。

一部分人质疑确定边界或临界值的观念是否为正确的途径。杜克大学的保护生态学家斯图亚特·皮姆批评这种认为科学能够为每一种环境变化确定一个明确的临界值、一个地球变化安全水平的想法。“并不是说在我们撞上行星边界之前，我们仍可以如往常一样恣意妄为，而后地狱之门洞开，群魔四散，”他指出，“现在群魔已然四散。”为什么物种灭绝率十倍或百倍于正常标准是“安全的”？为何不恢复到自然水平？皮姆认为，划定任何边界都可能鼓励一种对数字的错误自信，提供一种地球可被精确操纵与掌控的许诺；而事实是，在皮姆看来，人类是一种无知的、混乱的力量，我们永不知道究竟在哪个确切的节点上，我们已在攫取地球的道路上行至过远[罗克斯特罗姆等：“人类的安全运行空间”，第473页；皮姆，转引自索菲亚·李：“植物生命是否已达极限？”（Sophia Li, “Has Plant Life Reached Its Limits?”），《纽约时报》（New York Times），2012-09-20]。

的确，这个节点并非是科学能够确定的，因为这还牵涉价值和道德问题。只有人类才能决定对生态圈不断加速的影响是“无序的”还是“富于成效的”，对人类发展、经济和社会进程，或先进文明的繁荣而言，这些影响是否正当。对一些人而言，对地球的人为改变是有利的，因为它们给越来越多的人带来幸福；然而另一些人却认为改变是不好的，因为它们破坏了自然本身的创造力和秩序，也最终损害人类的福利。与任何形式的历史一样，在回答世界正在变好还是变坏这一古老问题时，地球行星史所给出的并非是一个唯一的、简单的答案。

但是这种新的地球行星史究竟是否是真正的历史？它当然不是传统意义上的历史。传统观念认为历史对象仅限于人类，但地球行星史却包罗万象。一部我们生活其上的地球行星的完整历史，应当包括它的起源和演化，生命体的产生，人类的首次出现，人类繁衍和迁徙，人类发明的工具、宗教、社会秩序和文化理念。新的声音说道，当下书写一部地球行星史已然可行，它应当涵括传统的研究内容，如在中国或南美等地发生的政治、社会和文化变迁，但其涵括的内容远不止于此。它还应包括人类对于其自身在自然中所处位置的所有理解、领悟和感受。

最重要的是，地球行星史应该更加关注地球上生命和文明的物质基础。自然从来不是人类历史的被动伙伴。在我们成为我们的过程中，自然至少和人类的资本及劳动力一样重要，或许更加重要。但是自然、文化、经济和科技之间如此复杂地纠结在一起，以至于我们无法将其彼此割裂。尽管地球行星史强调物质基础的重要性，但其所关注的并非仅仅是地球及其居住者在过去都发生了哪些改变。这一新历史亦试图将我们的理解延展至人类思想的最深处，及乎外，则放眼宇宙星辰。