南极环境与环境保护问题研究

　　一、南极环境现状与保护价值

　　1.人类共有的遗产——南极

　　南极洲是世界第五大洲，位于地球的最南端，总面积为1366.1万km2。其中，大陆面积为1190万km2，周围岛屿面积为19.3万km2,冰架(又称陆缘冰)面积为156.8万km2。南极大陆绝大部分位于南极圈内，周围为太平洋、大西洋和印度洋所环绕，肆虐的西风带一直使南极大陆处于恶劣的气候环境之下。南极洲由此成为人类最晚发现的大陆，也是地球上最寒冷、风暴最大、平均海拔最高、最干燥、最遥远、最偏僻、最孤独的大陆，离最近的南美洲也有970km。迄今为止，人类所测量到的南极绝对最低温度为-89.6°C，这也是世界最低气温记录。南极洲年平均降水量仅有180mm左右，越往大陆内部降水量越少，而且空气中的水分也很少。

　　南极横断山脉将南极大陆分成东南极洲和西南极洲两大部分。南极大陆常年覆盖着厚厚的冰盖，其平均海拔高度为2350m，尤其是东南极洲构成一个穹状的高原。东南极洲海拔较高，气温比西南极洲要低，且气温随海拔、地形和离海岸的距离而变化。南极半岛气候相对适中，沿岸一带在1月份气温较高，平均温度略低于0C。98%的南极地表终年为平均厚度达2160m余的冰层所覆盖。内陆高原夏季(1月份)平均温度为-28°C，冬季(7月份)平均温度为-50°C。

　　南极大陆(包括冰架)约占地球陆地面积的10%,南极大陆和周围海洋蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源和淡水资源。南极冰盖冰的总体积约为2800万km3,约占世界总冰量的90%、总淡水量的80%。南极是驱动全球大气和大洋水体循环的冷源，由此影响着全球的气候。南极冰盖中不仅保留了大量的陨石，而且储存着过去数十万年地球气候与环境变化的记录。南大洋环绕南极大陆的四周，在这一冰冷的水域中形成了具有数千万年历史的独特生态系统和大量的海洋生物。

　　因此，从太阳系的起源、大陆演变历史到气候变化和生态系统，南极大陆是自然科学研究的数据宝库和天然实验室，从而强烈地吸引着各国科学家前往南极进行考察与研究。然而，南极大陆的大部分地区都尚未留有人类的足印，这是因为在恶劣的南极自然环境和艰苦条件下进行研究活动极为困难，人类仅仅对其中的一部分有了粗浅的了解。因而，南极洲仍保留了大量未知领域和科学之谜有待探索。所以说，南极洲在未来的自然科学研究中仍是一个不可忽视的区域，南极研究和观测活动对认识地球环境的演变历史与预测其未来变化变得越来越重要。南极研究不仅是为了解决人类面临的环境问题，而且与生命科学、遗传学等其他学科领域密切相关，这些均可能极大地影响着人类的未来。因此，南极科学的重大贡献就是通过科学考察与研究来保护人类赖以生存的自然环境和为人类社会创造更美好的未来。

　　正因为南极具有这些十分独特的地理与气候环境，所以南极洲及其周围地区是科学研究的天然实验室，在地球其他地区无法进行这类研究。到2004年为止，人类已在南极建有82个科学考察站，其中，47个为常年考察站、35个为夏季考察站，主要开展地球科学、生物科学和物理科学领域内的多种观测与研究。

　　南极大陆储存着丰富的自然资源，也是人类最后的一个资源宝库。这些宝贵的资源包括矿产资源、生物资源和淡水资源。例如，南极是世界上最大的铁矿储藏地区，位于东南极大陆的铁矿蕴藏丰富，含铁品位高，有‘南极铁山”之称，可供世界开发利用200年，为世界之最;世界上最大的煤田一南极大陆二叠纪煤层广泛分布于东南极洲的冰盖下，储藏量约达5000亿t。南大洋因其独特的水文特征蕴藏丰富的生物资源，仅南极磷虾蕴藏量约有4亿〜6亿t，每年可捕获5000万t而不会影响其生态平衡。此外，南极还是世界最大的淡水资源库，仅南极大陆就储存了人类可用淡水的80%。

　　南极地区独特的地理环境与气候，同时也形成了多样而又特点迥异的微生物生境，包括南极的海洋、海冰、冰川、湖泊、沉积、原始苔地等土壤环境、地衣苔藓等先锋植被等各类生境，在这些极端的环境中生存着具备了独特的生物学适应机制和生理生化特性(如嗜冷-耐冷特性、嗜盐-耐盐特性、抗辐射特性等)的微生物。因此，南极微生物作为极端微生物的一个重要组成部分，已成为国际研究的热门领域，日本、美国、法国、澳大利亚等国均启动了南极微生物的研究计划，以揭示极端生命形式的奥秘以及利用其特殊生理机制与特殊代谢产物。南极微生物资源已成为各国生物高科技公司极力勘探、获取与开发的对象。

　　2.南极环境及其保护现状与意义

　　南极是世界最大的一片人迹稀少的荒芜之地，具有迷人的自然风貌、无与伦比的绚丽景色。南极环境对人类具有重大的意义，例如南极冰盖中蕴藏着过去几万年前、甚至数十万年前的大气记录，由此可以研究地球的自然气候周期，并以此来预测未来气候变化。在南极生活着数百种特有的而又脆弱的野生动植物种类。例如南大洋中生活着种类繁多的海洋哺乳动物，其数量和种类比北极地区还要多。相对其他地区而言，目前南极环境和南极生态系统较少受到外界的影响。南极不仅对全球的生物多样性作出了贡献，而且在全球的海洋和气候系统中起到重要作用。其中，南极海洋生态系统，由于其食物链较短而又相对简单，因此十分脆弱和极易受到破坏。南极的大陆与周围水域为全球大洋的其他区域提供基本的营养物质，供给数千千米以外的生物系统。南极地区同时还是全球气候变化的一个最敏感的指示器，气候变化引起气温上的微小变化(如气温升高将引起冰的融化)将会对全球海平面产生重大的影响，从而影响整个人类社会。无疑，保护南极环境不仅是保护南极地区，实质上是保护我们居住的这个星球和我们人类自身。

　　人类在地球其他地区的活动已经造成南极上空出现臭氧洞，使南极的动植物遭受紫外线(UV)辐射;而且，所产生的化学污染物也被带到南极，在南极的冰盖和动植物细胞中均发现这些示踪物质。南极对认识工业社会带来的全球性环境影响十分重要，因为全球变化可能对南极环境和南极动植物产生不良影响。例如，全球变暖会促使南极冰架大面积分裂，从而使依附其上的动物失去其栖息地;紫外线辐射增加可能使浮游植物群落发生变化并对食物链产生影响。南极地区是全球变化的一个敏感的指示器，在全球变化可能给南极带来变化的过程中，这种变化可能反过来对世界的其他地区产生严重的环境影响。例如，南极冰中蕴藏的水量变化可能影响到全球海平面变化。

　　虽然南极洲地处偏僻并一直远离现代社会，但仍未免于受人类活动的影响。现代工业和现代技术革命已经给南极洲带来了各种环境问题：废物、旅游、过度捕捞、动植物生存环境的破坏，以及潜在的矿产资源开采等。更为重要的是，诸如全球升温、臭氧损耗、空气与水污染以及核辐射微尘或多或少地影响着南极地区。近20年来，南极的环境问题更加突出和引人关注：卫星数据显示2000年的南极臭氧洞最大，创有史以来的最高纪录，为2970万km2余，2003年次之，面积为2820万km2余。研究人员还发现，通过臭氧洞的紫外线破坏了冰鱼(一种没有血红素的南极鱼)的DNA,同时表明先期的臭氧损耗损害了一种单细胞南极海洋植物。

　　自20世纪以来，南极环境已经明显受到人类南极活动的影响，尽管这些影响是区域性的或者局地性的。从当初的捕鱼与狩猎活动，到近数十年来的科学考察与旅游活动以及近几年掀起的生物资源调查活动所产生的种种影响。近20年来，南极的环境问题更加突出和引人关注。例如，2002年区域升温引起南极冰架大面积崩解，南极科学家在2005年预测，世界上最大的冰山可能在南极洲附近着地，这将给科学考察基地和企鹅栖息地带来新问题，如栖息地的成千上万的企鹅幼雏将面临饿死的危险。

　　南极地区的环境和生态系统十分脆弱。长期的低温环境，使任何污染物(如人类遗弃的各种垃圾与废物)在南极地区都会长久保存下来。地球的温室效应正导致南极冰盖出现大面积崩塌、融化，这将严重地扰乱和破坏地球气候和地球生态系统的平衡。因此，保护南极地区的环境对于保护地球环境和人类生存具有极为重要的意义。南极环境的整体结构表现为不均一性和不平衡特性，而环境结构的不稳定性决定景观的不稳定性和脆弱性，由此造就了南极大陆边缘无数大小冰川和拥有绝大部分露岩区，并成为动植物主要栖息场所和人类活动的主要地带。另外，景观单元的多样性使大陆边缘成为整个南极地区景观丰度的最高分布区。无疑，景观稳定性和景观对外来干扰的抗性，与景观修复能力有直接的关系。例如，南极乔治王岛菲尔德斯(Fildes)半岛人类活动频繁，原有鸟种南方巨鹱的种群数量在近15年之间下降了90%,同时该地区沿海植被有多处在近20年间遭人为破坏而退缩，至今未见任何复原迹象。这表明，南极大陆边缘地带景观单元的抗干扰能力和修复能力远较人们想象的要低。

　　进入21世纪，随着环境问题日趋严重，人们已经认识到地球环境面临的巨大危机，比以往任何时候都迫切需要综合监测和研究极地环境与全球环境变化，尤其是全球气候变化之间的相互影响和正在发生的快速变化。2003年国际科学联合会(ICSU)和世界气象组织(WMO)共同发起2007—2008国际极地年活动，其科学主题充分反映了人类对极地环境发生快速变化的深度关切。

　　《南极条约》的签署(1959年)标志着南极开始了和平利用、科学研究的新时代。而《关于环境保护的南极条约议定书》(以下简称《议定书》，签订于1991年，生效于1998年)则首次为保护南极环境提供一部综合性的国际法，同时也为各国制定南极环境保护法律与南极考察管理条例提供了框架。联合国从第三十八届大会(1983年)开始就南极问题进行辩论，并在《21世纪议程》等多个国际公约中特别表明对南极环境及生态问题的关注。将人类在南极活动带来的环境影响降低到最低程度，以保护南极的固有价值，包括其荒野价值、美学价值和科学研究价值，在国际社会已达成广泛的共识，但如何圆满实现这一目标是人类共同面临的，而又必须解决好的全球性问题。

　　南极环境管理的机构、法规、条例和措施是由《南极条约》的早期概念逐步发展而来的。其中，《议定书》是保护南极环境所采取的所有举措中最富有历史意义的一部综合性法规，也是国际社会管理南极的另一个里程碑。根据该〈议定书》，在第二十二届南极条约协商会议(ATCM，1998年)上设立了南极环境保护委员会为常设委员会。

　　ATCM在南极环境保护方面起着决定性的作用，生态与环境保护问题一直被列为其主要议题。例如，第二十四届ATCM上设立了专门工作组来讨论法律问题和南极环境损害的责任与赔偿问题;第二十六届ATCM，除设立了南极旅游问题特别工作组来讨论南极旅游和非政府组织活动问题外，还正式通过了在阿根廷首都布宜诺斯艾利斯市成立南极条约秘书处(已于2004年9月1日正式运行)这一议案;第二十七届ATCM上则专门讨论南极旅游、环境综合评估等问题。

　　许多成员国于1998年前后依据《议定书》制定相应的国内法律或政策，及时调整了其南极考察实施过程和作业程序，并对考察活动预先进行相应的环境影响评估。当然，在具体实施和执行《议定书》各项条款中仍将面临许多具体问题。例如，如何更好地控制和管理南极地区迅速发展的非政府组织活动和商业旅游活动，尤其是来自非南极协商国的，这些活动已对南极环境和科学考察造成影响。

　　二、人类南极活动对南极环境及其生态系统的影响

　　1.人类在南极的活动

　　南极洲通常被认为是一片未被人类污染的净土，但目前的情形已并非如此。人类发现并涉足南极已有100余年，其间人类到达过南极的部分地区，除足迹外还留下许多垃圾和其他污染物。由于《议定书》的生效，在南极全面禁止所有矿产资源勘探活动。所以，自南极发现至今，人类南极活动主要包括海洋捕捞及加工活动、科学考察活动和旅游活动。这些活动已使得一些南极生物种类濒临灭绝，土壤、植被、大气与海洋等环境受到污染。

　　南大洋生物资源极为丰富，自17世纪以来，尤其到19世纪和20世纪，人类已相继对其进行过度捕捞。首先是海豹被捕杀，接着是对鲸，然后是对鱼、磷虾和头足类动物的捕捞，从而使南极生物资源处于危险的状态。

　　南极是地球系统的重要组成部分，南极清新的空气、洪荒的岩石与土壤、纯洁的水和洁净的冰对认识地球环境目前如何发生变化具有全球性的科学意义和潜在的巨大旅游价值。南极独特的自然地理环境，埋藏着无数的科学之谜，是不可多得的科学研究的圣地和实验室。所以，许多国家均在南极建站并开展科学考察;同时这也正是吸引旅游者赴南极旅游的重要因素，一些国家的旅游公司在丰厚的利益驱动下正迎合这一巨大的南极旅游需求，使南极旅游热居高不下。