yanrding
近年来，各国科学家竞相进行太空探索。但一个不可否认的事实是，人类在热衷研究其他星球的同时，对地球本身仍缺乏足够的认识。比如，对我们所居住的地球上的海洋来说，正如一位美国海洋生物学家所说，“我们关于海底的知识还不如对火星的多”。星际探索短期内可能不会给人类带来实质性的好处，而深海中蕴藏的丰富资源却有望在不久的将来为人类造福。 日本在海洋探索方面走在了各国的前列。比如“海沟”号无人驾驶深海探测器，曾在1995年潜入世界最深的马里亚纳海沟，潜深达到10911米。但不幸的是，“海沟”号最终却在日本沿海失踪了。 “海沟”号的生命历程 1986年，日本海洋科技中心开始研制“海沟”号无人驾驶潜艇，于1990年完成设计并开始制造。“海沟”号长3米，重6吨，耗资1500万美元。它是缆控式水下机器人，上面装备有复杂的摄像机、声呐和一对采集海底样品的机械手，是世界上惟一下潜深度达到7000米的探测器。 2003年5月29日，日本科学家利用“海沟”号在日本高知县东南大约130公里左右的海域进行海底调查作业，当时“海沟”号的下潜深度为4673米。由于当年的4号台风已经开始接近这一海域，操作人员当天下午1时29分提前结束调查作业。但是在回收“海沟”号时，工作人员发现不知何原因“海沟”号已无法回到母船的发射架中。1分钟后，海面控制船与“海沟”号的光缆通信和高达3000伏的电力供应突然中断，控制船不得不采取紧急措施。 当天下午4时17分，控制船的卷扬机只回收到了“海沟”号的母船发射架，“海沟”号则因电缆断裂而不知去向。操作人员大吃一惊，连续用方位测定器向“海沟”号发射了3次信号，但控制船没有接收到“海沟”号的任何信号。 “海沟”号上搭载的电波发射器可以连续工作240小时，而电波发射器的发射范围仅在4公里左右。当时由于台风已经接近该海域，控制船上的操作人员推测认为，“海沟”号没有反应，可能是它受海浪冲击与控制船距离已经超过了4公里的范围。 此后，日本海洋科学技术中心决心找回“海沟”号，并进行了一个月的搜索，但一无所获。直至当年6月30日，日本方面才向外界公布了“海沟”号失踪的消息。日本海洋科学技术中心于当年7月4日开会研究后认为，在大片海域中即使动用声呐仪也不可能找到久已失去联系的“海沟”号，于是宣告搜索结束。 “海沟”号失踪使不少科学家痛心不已。对日本的深海科研来说，这次的损失无法估量。一些科学家甚至将“海沟”号比作航天界的“哥伦比亚”号。他们认为，这个价值5000万美元的探测器是独一无二的，它的失踪对科学研究是一个重大损失。 到深海去看看 大海正以自己特有的魅力召唤着人类。“海沟”号的失踪并不能阻止人类进行深海探测，正像“哥伦比亚”号失事不能阻止人类的航天事业一样。 今天的人类正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正日益减少。为了生存和发展，人们必须寻找新的物质来源，海洋应当是首选。因此一些科学家认为，深海给人类带来的利益要比那些耗资庞大的太空计划实惠得多。 此外，深海生物新物种的发现，在探索生命起源方面具有重大意义。 深海探测中的技术问题 在短期内，人类乘坐潜水器潜入深海还不太现实。因为在海洋中，每下潜100米就增加10个大气压，几毫米厚的钢板在1万米洋底就像大气中的鸡蛋壳一样易碎。为了克服这些障碍，从事深海探测的大部分科学家都已从有人驾驶潜水器转向机器人潜水器的研究。现在，称为“遥控潜水器”(ROV)的有绳潜水探测器和小型的计算机控制蓄电池驱动潜水器(AUV)可以由任何合适的船只操纵。此外，它们的造价也比较便宜，而且不会给操纵它的人带来任何危险。 另一种可能解决的方案是开发出能取代适于海洋最深处压力的船壳。美国海军已成功试验过利用新型的陶瓷材料制成有浮力的深潜船壳，这类船壳具有人乘坐时所需的安全可靠性。目前这种陶瓷材料的数据资料已经解密，此举必然会促进其商用开发。 而对于潜水器的浮力材料，不仅要求它能承受住巨大的压力，而且要求它的渗水率极低，以保证其密度不变，否则机器人就会沉入海底。在高压环境下，耐高水压的动态密封结构和技术也是水下机器人的一项关键技术。机器人上任何一个密封的电气设备、连接缆线和插件都不能有丝毫渗漏，否则会导致整个部件甚至整个电控系统的毁灭。 由于无线电波在水中的衰减太快，所以在水中不能使用无线电通信、无线电导航及无线电定位系统。“海沟”号与控制船之间就是利用光缆进行通信的。由控制船发出的信号以及由“海沟”摄像机拍摄到的实时图像信号均可通过光缆传输，操作人员可观察监视器上的图像，在控制船上对“海沟”号进行操作。 这些技术问题如能得到彻底的解决，海底这块最后未开发的“处女地”必将得到很好的开发和利用。届时，人类面临的一些社会问题也可有望迎刃而解。我们企盼着这一天的到来。（曲笑） 大洋探秘从海洋中探索生命的奥秘 记日本海洋科学技术中心 曲国斌 海洋被称为地球上最后一个未开拓的疆域，她不仅可以为人类提供“取之不尽、用之不竭”的能源，而且还是人类探索生命奥秘的绝好窗口。位于日本横须贺市海滨的日本海洋科学技术中心就是一所专门从事这一科研活动的规模最大的机构。 从开发资源到进一步了解地球 日本海洋科学技术中心成立于1971年，30年来它走过了3个发展阶段。日本在20世纪70年代初设立这所科研机构的目的在于开发海洋大陆架资源。它通过实施“海洋计划”开发出了可在300米的深海的高水压、黑暗和低温等严峻条件下进行作业的技术以及潜水技术和潜水系统等。80年代，为展开对深海及海洋微生物的研究，它研制了有人潜水考察船“深海2000”号、海中作业实验船“海洋”号、3000米级无人潜水器“海豚3K”号等。到90年代，它开始在世界范围内展开对海洋的全面考察和研究，为此建造了6500米级潜水考察船“深海6500”号、深海考察船“海岭”号、万米级无人潜水器“海沟”号、海洋地球考察船“未来”号、深海巡航探测器“浦岛”号，最新研制的工具是远程航行型自律无人潜水器“AUV”等。 1998年，日本海洋科学技术中心制定了新的“海洋开发长期计划”，提出“进一步了解地球”的目标，并设定了五大研究领域：揭示海洋和气候的变化机制、调查海洋海底的动态、探索海洋生态系、解析地球系统及研究新的海洋开发技术等。其中提出，21世纪的重要研究目标之一就是“探索地球生命的起源”。为此，海洋科学技术中心还启动了“深海生态环境”和“深海地球钻探计划”两个研究项目。 发现地下生物圈 1977年，美国的“阿尔宾”号潜水考察船最早在太平洋上的加拉帕戈斯岛附近2500米深的海底发现了热水（温度高达90℃）喷出孔周围存在着“热水喷出孔生物群落”。以此为契机，1984年，日本海洋科学技术中心使用“深海2000”号在距东京不远的相模滩1200米海底深处也发现了热水喷出孔生物群落，其中有在壳质形成的栖管内生活的虫类以及蜗牛、贝纲、甲壳纲、多毛纲、海葵目等的多种生物。据研究，这些动物不依赖光合作用，而把从地球内部喷出的硫化氢和甲烷等还原性低分子化合物作为初级能源，依靠由以硫酸化细菌、甲烷化细菌等为主的化学合成细菌构成的食物网供应能源。不仅如此，在相模滩及日本列岛附近的日本海沟及南海海沟等处，还发现了“冷水涌出带生物群落”。它们同样是通过化学合成而诞生的生物群落。到目前为止，在日本列岛周围海底，已经发现了18处冷水涌出带生物群落和13处热水喷出孔生物群落。 自从发现了存在于海底的热水喷出孔生物群落之后，各国科学家竞相在太平洋、印度洋和大西洋等海域寻找深海生物。结果发现，这种热水喷出孔生物大多生存在地质构造上是活动着的海岭的两侧。而且，它们之间还有某种共同之处。在考虑到海底扩大的不连贯性和海底扩大的历史过程等因素的基础上，科学家对热水喷出孔生物群落的生物地理学特征进行了比较，结果提出如下假说：“生活在大西洋的热水喷出孔生物群落里的生物是从东太平洋派生出来的，而最有可能的传播路线可能就是东南印度洋海岭和西南印度洋海岭。” 1996年，日本海洋科学技术中心使用无人探测器“海沟”号又在世界最深的海域———马里亚纳海沟查林杰海渊深度约1万米处采到了海底泥沙的标本，从中分离出来大约3000株微生物，并发现了新的微生物种类，如在1000个大气压下能够生存的超喜压性细菌、超好热性细菌、可制造有用酶的蛋白质分解酶及新的糖质分解酶的微生物等。 2000年8月，日本海洋科学技术中心使用深海考察船“海岭”号又在印度洋的中央海岭、东南海岭和西南海岭的交接处（南纬25°19′10〃、东经70°2′24〃，水深2420米）发现了热水喷出孔生物群落，共有20多种生物，其中许多都是第一次发现。这表明，即使在深海海底那样的极限环境里，也存在着多样性的生物世界。科学家们设想：地球诞生初期的微生物有可能不受外界干扰而照原样生存下来；既然海底地壳下这样严酷的环境中还有生物生存，那么，在火星等星球上也会有生命存在；如果热水喷出孔生物是适应地球诞生初期高温环境的生物的话，那么，这就有可能使我们解开地球生命起源的奥秘。 进一步探索地球生命的起源 海底堆积着各种各样的物质层，保存着有关地球的各种历史资料，由此也可以了解地球气候的变化过程。根据迄今为止的研究，80万年来，地球上曾经有过多次超过现在的高温（40℃）和寒冷（－40℃）的时代。而从1万年前开始到现在，地球在气温上处于“异常的稳定期”。更有意义的是，上述谈到的“地下生物圈”，正是探索生命起源的绝好场所。把它与地球外行星上的生命现象进行比较，将加深人类对生命、对自身的了解。 日本海洋科学技术中心为此进行超临界水中的氨基酸聚合观察实验、微生物在超临界水中的溶解实验、压力生理学实验等。科学家们发现，色氨酸能够使酵母菌在高压环境（250个大气压～300个大气压）下安然无恙地生存、发育，高等生物细胞（HeLa细胞）在400个大气压下会大大改变其骨骼形态等。 为了进一步探索地球生命的起源，日本将从2003年起，与美国联合实施“统一国际深海地球勘探计划（IODP）”。为此，日本建造了“地球”号地球深部勘探船，并于今年1月在三井造船公司冈山公司厂举行了“进水式”。这条船长210米，宽38米，高116米，深2米，吃水6米，排水量约6万吨，船员150名，能够从海底向下钻探达到5公里～7公里（这是地壳到地幔的最短距离）处的地幔。 为了实施这一国际性研究活动，日本海洋科学技术中心设立了“深海生物风险中心”，开发了“深海微生物实验系统”，其中包括地壳岩芯标本的防止微生物污染技术、地壳岩芯及岩石标本的微生物解析法、微生物分离法和培养法等技术。人们对这个计划寄予了极大期望，期待着能够在揭开生命起源之谜等方面获得进展。 
人类与地理环境的协调发展人类的一切活动都离不开环境。随着科学技术的发展，人类对环境的作用越来越广，影响程度越来越深，对环境的污染和生态的破坏也日益增强。同时，环境的反作用已使全球的环境问题渗透到我们日常生活的方方面面。对此，大家要行动起来，为解决环境问题尽一份责任。人类进入工业文明时期以来，科学水平迅速提高，人口数量急剧膨胀，经济实力空前提高，人类对自然资源开展了前所未有的大规模开发利用，由此带来了一系列环境问题，其中包括全球气候变暖，氧层的破坏、大气污染与酸雨。＊工业革命以来，人类大量的燃烧矿物燃料，如煤、石油、天然气等。向大气排放了大量二氧化碳等温室气体，由此增强的温室效应会加剧气候变暖，全球气候变暖的一个直接后果是冰川消融和海水受热膨胀，导致海平面上升。随着气温加速上升，预计到2100年，一些沿岸低地和沿海大城市以及一些岛国将面临被淹没的威胁，海平面上升还会家具暴潮和洪涝灾害，造成城市排污系统失效；海水倒灌则导致土地和农田盐渍化。＊过多地适用氯氟烃化学物质（用CFCs表示）是破坏臭氧层的主要原因。氯氟烃是一种人造化学物质，1930年由美国的杜邦公司投入生产。在第二次世界大战后，尤其是进入60年以后，开始大量使用，主要作用气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等。另外，哈龙类物质（用于灭火器）、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗，臭氧层被破坏造成地球紫外线增加，紫外线会破坏包括DNA早内的生物分子增加罹患皮肤癌、白内障的几率、而且和许多免疫系统疾病有关。海洋中的浮游生物受致命的影响，海洋生态系统受破坏，作物减产，加强温室效应。＊大气污染主要与汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化物、以及煤炭燃烧产生的硫氧化物、烟尘等有关。由大气污染引起的酸雨是20世纪50年代以后才出现的环境问题。工厂排放的含硫污染物进入大气层后，与水汽结合形成亚硫酸和硫酸，从而使降水呈现出较强的酸性，落到底面即为酸雨。酸雨毁坏森林，使湖水酸化；腐蚀建筑物、塑料和金属设施；使土壤酸化，从而影响农作物的生长造成减产。我国长江以南重庆、四川、贵州、广东、广西、江苏、江西、浙江等省市受酸雨污染严重。这一时期，环境问题上升成为从根本上影响人类社会生存和发展的重大问题，危及整个人类的生存，人地矛盾迅速激化。为解决这一问题，谋求人地关系协调，必须坚持之路可持续发展。既满足当代人的需求 ，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展称为可持续发展，坚持可持续发展必须遵循三项原则：公平性，持续性，共同性。坚持可持续发展也就是创建一种心的生产方式、新的消费方式、新的社会行为规则和新的发展方式。这需要我们转变观念，调整行为，加强国际间的合作。需要转变的观念包括发展观、资源观、环境观、伦理道德观和消费观等※续发展的发展观认为，经济增长只是发展的一部分， 用经济增长代替发展是片面的。可持续发展的发展观追求社会的进步和人民生活水平的提高以及人的全面发展，其中包括环境质量的改善、人与人之间关系的和谐、人的精神修养的提高、社会风尚的改善，科学技术水平的进步等。※续发展的价值观要求人类重新认识和评价自然界对人的价值，并在经济核算系统中加以考虑。※照可持续发展的要求，要达到就有可持续意义的经济增长，必须重视能源和原料的适用方法，以求减少损失，杜绝浪费，并尽量不让废物进入环境，以减轻对环境造成的压力。 ※可持续的观点看，处理人类与其他生物之间关系的伦理道德也是必需的。人类必须和其他生物保持和谐与平衡的关系，如果这种关系被破坏，人类所处的食物链将遭到破坏，人类的生存就会受到影响。※传统的消费观念是形成资源短缺、环境污染和生态破坏的重要原因。可持续发展呼吁人们改变传统的生产方式和消费方式，要求人们在生产时尽可能少投入，多产出，在消费时尽可能多利用、少排放。 调整行为主要是指政府行为、市场行为和公众行为三种。 政府行为的调整主要包括：落实环境保护有关法律；防污染为主，控污染发生；大力发展环保产业；计算某区域的资源环境承载力；完善各种环境税费的征收；加强对自然资源开发利用的管理；加强对产品的环境监督管理；树立环境与发展的综合决策机制等。 市场行为的调整主要包括：变末端治理为全过程的清洁生产；实行科学管理；行业经营目标兼顾经济、社会、环境三个目标；策划企业发展战略；具体可行的环境行为标准融入员工的考评、奖惩机制；减少流通领域的浪费等。 公众行为的调整包括；积极参与环保活动；用环保产品；少过度包装，倡导简朴生活；普及环保知识；实行垃圾分装等。实施可持续发展战略就意味着一个国家或地区的经济和社会发展进程。要从现在运行的传统模式转换到一个变化很大的新模式中去，这是一个重大的战略转变。同时，实施可持续发展战略要求建立真正的全球合作伙伴关系《21世纪议程》明确了世界各国对于保护地球“共同的但有区别的”责任原则。走可持续发展道路是人类历史上最深刻的一次社会变革，它的成败关系到人类这个物种的生存或者灭绝。我们每个人都以自己的生活方式和消费方式改变着地球环境。因此，我们倡议：节约资源，减少污染；对废品进行回收利用；绿色消费，选购环保产品；珍爱生灵，万物共存。要做到人类与地理环境的协调发展。必须坚持可持续发展的道路，我们要了解当前人类面临的主要环境问题，知道这些环境问题的根本原因，进而理解走可持续发展之路是人类的必然选择。
