第十章 人類對草原的威脅 林雨莊編譯
退耕還林
草原是最脆弱的生物群落。森林地可以改作他用，但首先必須砍伐樹木，清除灌木叢。清理地表需要時間和昂貴費用。沙漠和凍土帶地區的惡劣氣候意味著在經濟上或根本不能被轉為其他用途。草原很不一樣。它更容易變成農田。
大約1825年，從歐洲入侵的殖民者開始在北美俄亥俄州東部的塔爾格拉斯大草原上耕作，1830年至1880年間，農業迅速擴展到大草原。愛荷華州最後一片潮濕的大草原大約在1920年被排乾並耕作。塔爾格拉斯草原曾經覆蓋了大約97萬平方公里。它在不到一個世紀的時間裡消失了，現在只剩下了大約3%。
歐洲大草原的大部分在幾個世紀前就被改造成了農田。1242年－1502年，成吉思汗分封的欽察(金帳)汗國統治莫斯科到中亞的廣大草原，俄羅斯擺脫金帳汗國的統治之後繼續向外擴張，但是俄羅斯的農民擁有的土地仍然很小，耕種的土地只夠養活自己，然後逐漸轉變為農奴為貴族與富人賣命，他們不允許離開農場，必須在很長的一部分時間為地主工作。農奴制在1861年才被廢除，但前農奴仍然不能擁有土地。他們成了佃戶，但他們不得不向地主支付高昂的租金，許多人被迫離開農莊。
到了20世紀上半葉，俄羅斯大面積的草原仍未開墾，但那時的共產黨蘇聯仍然缺乏糧食。儘管俄羅斯幅員遼闊，但只有13%的土地面積(123萬平方公里)適合種植農業。剩下的土地是凍原(8%)，沙漠或半沙漠(13.7%)，或者太多山(30%)或太貧瘠(22.3%)不能耕種或荒草原。相比之下，美國45%的土地面積(167萬平方公里)可用於農業生產；中國15%的土地面積(150萬平方公里)可用於農業生產，牧草地佔23%；印度47%的土地面積(154萬平方公里)可用於農業生產。加拿大與澳洲農耕地面積都是47萬平方公里；烏克蘭、印尼、奈及利亞農耕地面積都是33萬平方公里。這些農耕土地原來有很大比例都是草原。
20世紀30年代和40年代蘇聯農業的快速機械化為在以前從未耕種過的土地上擴大耕作提供了可能，1954年赫魯雪夫發起了處女地和閒置土地計畫。當時赫魯雪夫是共產黨總書記。他的目的是通過在哈薩克蘇維埃社會主義共和國(現哈薩克斯坦)北部和俄羅斯蘇維埃聯邦社會主義共和國(現俄羅斯聯邦)的阿勒泰地區種植草原，擴大農田面積。
在第一年年底， 19萬平方公里的大草原被犁過了，第二年又犁了1400萬平方公里。強迫30萬人遷入該地區，其中大部分來自烏克蘭，在新農場工作。士兵、學生和機械操作工被徵召來幫助收割。這項計畫使耕地面積增加了25%，1956年的第一次收穫是巨大的。蘇聯的人均小麥產量是西方國家的兩倍，這是第一次，該計畫獲得了巨大成功。
然後問題開始出現。第一個問題是缺乏儲存糧食的設施，其中許多糧食被浪費了，因為沒有地方存放糧食。乾旱頻繁，氣候多變。這意味著收成也是不確定的。小麥幾乎是唯一種植的作物，幾年後，土壤中小麥所需的養分就枯竭了。產量下降，莊稼開始歉收，當植物死亡時，裸露的土地開始在乾燥的風中吹走。侵蝕變得嚴重。到了1960年，這個計畫顯然失敗了，它被悄悄地放棄了。蘇聯淪為從加拿大進口小麥，諷刺的是，加拿大的小麥也是種植在大草原上。
歐洲低地的大部分草原都是半天然的，從某種意義上說，它們生長在原來有森林的土地上。如果這片草地只用來吃草和做乾草，而這塊土地從來沒有耕種過，那麼許多其他的草本植物就會在那裡定居，在草地上生長，使之成為一片野花盛開的草地。雖然它們曾經廣泛分佈，但很少有這樣的草地倖存下來。在19世紀後半葉，農民們瞭解到，如果讓牛隻吃嫩草，奶牛會產出更多的牛奶。他們開始翻草地，在地上撒上草籽。農民們還發現，如果新的草地在三四年後再翻耕，這塊土地將長成一個好的穀類作物。到了20世紀初，種草作為一種作物已經成為一種時尚。這被稱為萊伊農場，最終它奪走了幾乎所有的原始草地。
如果沒有特別保護，草原顯然有被翻耕、轉為耕地的很大可能性。即使是最初由農民建造的半天然草地也是脆弱的，由於農業方法的改變，大多數已經被臨時草地所取代，所需的植物種類少得多。
圖10- 退耕還林
轉換為森林
縱觀人類歷史的大部分時間，人們生活依賴著糧食生產，以中國為例，16世紀初，中國所有可耕作的土地與水利灌溉都發揮到極限，養活人口1億人。隨後甘薯與玉米的引進，經過200年農地擴張，人口增加3倍。為了免除饑餓威脅，人們認為這是一個美麗的風景，有著良好的管理，沒有雜草的田地，生長著健康的莊稼。
二戰之後農業與水利技術又有大進展，中國、印度、印尼、巴西的耕地增加比例不多，但是70年之間，人口又飆增3至4倍。現代農業技術，消除了世界許多地區饑荒的恐懼，儘管非洲還沒有。但是現代農作物產量的提高已經到了這樣一個程度，美國和歐盟鼓勵農民將土地從生產中剝離出來，用於其他用途，如野生動物保護和公共娛樂設施，通常以森林的形式存在。在歐洲和美國東部的許多地方，農田是通過砍伐森林而形成的，樹木是農作物最自然的替代品。
實際上，廢棄的土地將能恢復為森林，而不需要植樹。麻塞諸塞州的彼得森市是一個樹木叢生、森林環繞的小鎮，但在150年前，它看起來非常不同。歐洲殖民者於1733年首次到達該地區，18世紀後半葉，大部分森林被砍伐以提供農田。到1860年，原始森林只剩下15%。以石牆為界的鄉間小路把農場和城鎮連接起來。但是，當彼得森的農民在耕種他們的土地時，其他的定居者已經開始在中西部耕種，那裡的土地更便宜，城市的擴張吸引了農民的孩子們從事更高收入和更有趣的工作。彼得森的農場失敗了，被遺棄了，幾年之內森林又恢復了。石牆依然殘存，殘破不堪，但依然清晰可見，這是唯一一個讓人想起曾經佔據這片土地的農場。
如果農場人工草地佔用了曾經有過森林的土地，如果農民放棄他們的土地，森林通常會恢復，特別是在不遠處有天然林生長的情況下。森林裡的樹種子落在荒地上，有些種子發芽了。耕地上的秧苗總是被人啃壞，或者被人踐踏。停止耕作使幼苗得以存活。每年都會有更多的幼樹出現，不久，鄰近的森林就擁有了這片土地。
如今，當地社區歡迎這種轉變。人們砍伐森林是因為那時農田比森林更有價值。這在經濟上是正確的，但在社會上卻不是。與木材相比，農作物的商業利潤更高，但森林比農田擁有更多的野生動物，提供更多的休閒機會，使它們更受歡迎，因此更具社會價值。
1987年至1997年間，美國的森林面積增加了1.2%，從3000億公頃增加到3023億公頃)。除太平洋沿岸、阿拉斯加和夏威夷外，美國大部分地區的森林面積都在擴大，但包括大平原，那裡的森林面積增加了14.3%，從170萬公頃擴大到480 190萬公頃。
森林曾經覆蓋了幾乎80%的英國。大約8000年前，農民們就開始清理這些土地，而今天，英國只有大約4%的土地被森林覆蓋。這是一個非常小的地區，但它正在增加。1990年至2000年間，英國森林面積擴大了6%，從260萬公頃增加到280萬公頃。所有這些擴展都是天然林，人工林的總面積沒有變化。森林現在在以前的農田上生長。
過度放牧和水土流失
草原從草食動物的放牧中受益，但是如果牲畜踐踏或 連根拔起，它們會毀壞它們，如果羊把草啃到稈的最低節點以下，草就會死亡。這些都是過度放牧的後果，當傳統的管理體系證明無法滿足對它的需求時，就會發生這種情況。
牧民們允許他們的牲畜吃草，直到他們吃光了牧場上最有營養的部分，然後把它們轉移到另一個地方，讓放牧的牧場再生。這些動物在回到第一個地方之前，在其他幾個地方進食，它們總是按照相同的順序吃草。這使得牧場和植物之間的最佳利用系統。它可以無限期保存。
但是，如果再增加太多牛羊牲畜群，這種類型的系統就會變得不穩定。當環境動亂把野生牲畜們趕出家園，或者乾旱迫使人們為動物尋找食物時，就會發生這種情況。人們帶著他們的牲畜尋找草場，高密度的牲畜在少數的草場上覓食，減少了每個草場放牧所需的時間。牲畜必須更頻繁地遷移，而這種日益強化的遷移放牧可能會使草場幾乎沒有時間恢復正常長草。這時候草場植被可能被遭受傷害，牧草場開始退化。譬如撒哈拉與沙漠接壤的周邊乾旱草原上，當牲畜數量超過每平方公里20-40隻時，牧草場就開始枯竭。
當游牧的人們帶著牛羊群到達時，當地居民不能拒絕他們進入牧草場，因為草原屬於每個人。如果牲畜動物有主人，每一個所有者都能從土地上的放牧中獲益，但是牧場退化的成本由所有牲畜所有人分擔。一開始，這個代價太小了，不可能引起任何人的關注，甚至不會引起人們的注意。當損失變得明顯時，為時已晚，牧草場已經被毀了。
過度放牧使土地裸露，暴露在風雨之中，沒有任何東西可以防止土壤被風吹走和沖走。這就是土壤侵蝕，過度放牧最嚴重的後果。據聯合國糧農組織(FAO)估計，水土流失每年摧毀500萬至700萬公頃的牧草場。過度放牧是造成67%的水蝕和46%的風蝕的原因。這相當於三分之一以上的土壤侵蝕超過了由於森林砍伐造成的30%，許多人認為這是造成水土流失的主要原因。
過度放牧和隨後的侵蝕產生的影響遠遠超出了它們的來源。草原通常位於高地上，在河流上游，為下游的肥沃土地澆水。當大雨沖走表層土壤時，水會侵蝕土壤，將其帶入河流，污染水質，殺死魚類和其他水生生物，從而降低到達下游使用者的水質。然後，河流在耕種的平原上流動得更慢，河水中含砂量更高，它攜帶的土壤沉積在河床底部，使河流變淺，船隻難以航行。較淺的河流更有可能帶來洪水，淹漫過河岸，淹沒周圍的田地和建築物。
這些問題是普遍存在的，引起了人們的廣泛關注。上千年來，過度放牧和水土流失已經影響了農業活動，但農業仍然存在，當問題變得嚴重到不能忽視時，人們就會設法解決這些問題。歐洲人口在中世紀迅速增加，迫使農民減少傳統的做法，即在農作物之間留出足夠長的時間休耕(不耕作)土地，以使其儲存的營養物質能夠自我補充。由於土壤退化，產量下降，社區想出了新的耕作方法。他們允許牛羊在耕地前吃草，所以他們的糞便有助於恢復土壤的肥力，並且為了幫助這一點，他們把曾經是露天的土地分成了小農田和用樹籬圍起來的草地。亞洲農村廣泛的收集人類與動物糞便，堆肥澆灌，農作物產量不但沒有下降，反而增加了。因此，我們有理由希望，世界上的草原能夠得到可持續利用，並且在未來幾年裡，農地的耕作方法的改進將實現這一目標。
溫室效應
當任何物體比周圍環境溫度高時，它就會發出電磁輻射，如光或熱。輻射的波長與發射它的物體的溫度成反比：物體越熱，輻射的波長越短。這是因為當波長最短時，電磁輻射所攜帶的能量最大，這意味著在同一時間間隔內有更多的波峰和波谷通過一個靜止點。像恒星和行星這樣的天體被太空包圍著，這是非常寒冷的。太陽很熱，以短波長輻射最強烈。它的輻射使地球表面變暖，然後地球表面發出的輻射波長要長得多，因為它相對較冷。
一些落在地球上的陽光被雲層和淺色表面(如雪和沙漠沙)反射到太空中。其中一些被空氣中的微粒和小液滴散射，返回太空時沒有到達表面。陸地和海洋的表面吸收了到達地球的太陽輻射的大約51%。吸收的能量使吸收它的物質變熱。
在白天，地球吸收太陽輻射的速度比通過輻射散失熱量的速度快，因此地球的溫度升高。到了下午晚些時候，地球表面輻射熱量的速度與它吸收熱量的速度大致相同；在夜間，它繼續輻射，但由於太陽不再發光，地球表面溫度下降。它繼續下降，直到黎明前一小時，天空中出現了第一道亮光。
雖然空氣對入射的短波太陽輻射是透明的，但對發出的長波輻射則不那麼透明，因為某些氣體(主要是水蒸氣、二氧化碳和甲烷)吸收這些波長的輻射。這種能量的吸收使空氣變暖和。它之所以被稱為溫室效應，是因為同樣的道理，溫室的玻璃允許陽光進入，但溫室內的溫暖空氣無法逃逸，因此溫室內的空氣變得比室外的空氣暖和得多。
溫室效應是完全自然的。吸收的輻射使空氣變暖和，空氣以更長的波長輻射，每次以8.5-13.0毫米(即大氣窗)的波長輻射時，能量就會逃逸到太空中。輸出能量的離開被延遲，但沒有被阻止。如果沒有溫室效應，地面平均氣溫約為1°C；事實上，平均地表溫度為15°C。
目前，人類活動通過向空氣中釋放某些“溫室氣體”，特別是二氧化碳，來增強溫室效應。每當我們燃燒煤、石油或天然氣等碳基燃料時，我們就會釋放二氧化碳(CO2)。燃燒(燃燒)是一種化學反應，其中碳(C)被氧化(與氧O2結合)，釋放能量並生成副產品二氧化碳。
大多數氣候科學家都認為，溫室氣體的積累導致世界許多地區的平均氣溫上升。他們對這在多大程度上造成了嚴重的問題意見不一。目前，平均氣溫以每一百年1.3°C-1.8°C的速度遞增。未來22世紀初的平均氣溫可能比今天高1–2°C。
圖10-2 溫室效應
氣候變化
氣候不斷變化，動植物群落也隨之變化。草原生長在氣候溫暖的地方，草本植物可以開花，種子成熟，但過於乾燥，樹木無法形成森林。如果草原氣候變得更加濕潤，草地將逐漸被森林所取代(除非人們砍伐樹木)。如果草原氣候變得很乾，草原土地就會變成沙漠。
這種變化是完全自然的。然而，今天，許多科學家擔心，我們可能通過向空氣中釋放增強自然溫室效應的氣體，在全球範圍內改變氣候。
氣溫上升似乎只會導致天氣變暖，但影響更為複雜。首先，很大程度上取決於氣候變暖的方式。目前三分之二的氣候變暖發生在冬季，尤其是在夜間。最高氣溫在上升，但大部分的變暖都有減少最高和最低氣溫之間差異的效果。冬季變得越來越短，植物的生長季節也越來越長，因為夜間霜凍在春季結束得更早，在秋季開始得較晚。氣候變暖並不均勻。北美西北部的阿拉斯加和西伯利亞東北部是受影響最嚴重的地區，南極半島也變得溫暖得多，儘管南極洲的大部分內陸地區變得越來越冷。
當氣溫升高時，蒸發率增加，雲層增多，降水量增加。溫暖的氣候通常是濕潤的。氣候科學家預測，如果草原氣候變暖，它們也會變得更加濕潤。然而，這並不意味著草原土壤會變得更潮濕。土壤是否變得更潮濕取決於溫度的升高對降水量和潛在蒸發量之間平衡的影響方式，潛在蒸發量是指在一定時間內，如果水供應量無限，將蒸發掉的水量。這是通過測量水從一個大容器中蒸發的速度來確定的，這個容器被稱為一個露天的水。顯然，由於蒸發從地面流失的水量不能超過降水量，但是潛在蒸發量可以超過降水量。因此，降水量可能增加，但地面變乾。
如果平均氣溫上升低於2°C，降水量將比潛在蒸發量增加更多，因此地面將變得更加潮濕。這可能會讓一些植物物種以犧牲其他物種的代價更旺盛地生長，從而改變天然草地群落中物種的平衡，並可能鼓勵更多樹木的生長。在草地已改為耕地的地方，潮濕的土壤可能會增加作物產量，不過，如果增加的降水以猛烈的冰雹或暴風雨的形式出現，作物可能會受損。
如果平均溫度上升超過2°C，潛在蒸發量的增加將比沉澱更快，地面將變得更加乾燥。這將是一個更嚴重的情況。作物需要更多的灌溉來彌補不足，自然草地最終會變成耐旱植物的主導，而耐旱性較差的植物則會消失。
目前有證據表明，儘管草原的組成可能會發生變化，但氣溫上升幅度不大，草原不會受到影響。森林有可能擴展到現在的草原上潮濕的地區。然而，如果氣候變暖的速度大幅增加，草原將被限制在潮濕地區，而其他地區將變成半沙漠或沙漠。
城鎮和道路擴建
現在大多數美國人和歐洲人都住在城市裡。在美國，79%的人口生活在城市地區。在英國，89.5%的人是城市居民，法國是75.5%，德國是87.7%，即使在義大利，67.1%的人口是城市人口。俄羅斯幅員遼闊，但73.3%的俄羅斯人也生活在城市中。
遷入城市是最近才開始的。許多城市居民在農村出生和長大，他們中有更多的父母或祖父母住在農村。城市擴張是伴隨著經濟工業化的過程。英國是世界上城市化程度最高的國家之一，但在大約在1800年時，幾乎75%的人口居住在鄉下農地或小村莊裡，倫敦以外的大多數城鎮居民不足1000人。1851年，大約25.5%的人口居住在城市地區，但到了僅80年後的1931年，這一比例上升到了76.7%。英國的工業化和相關的城市化比其他大多數國家都要早，但即使在那裡，許多人仍然覺得他們與農村有著家庭聯繫。在世界的其他地方，這種聯繫更為密切。
人們搬進城市，仍然在尋找更好的生活。就業機會更多，工資也比鄉村高。儘管在工業化城市中，擁擠不堪、衛生條件差、工作條件惡劣，但城市生活卻預示著生活水準提高的美好前景。他們懷抱著希望的夢想，但隨著未實現的夢想逐漸消失，新城市居民開始更加深情地回憶起以前的農村生活。在城市街道的煙霧和污垢中，對晴朗的藍天、綠色的田野、樹木、清澈的河水和芬芳的空氣的回憶似乎非常吸引人。在寒冷、雨天和泥濘中長時間的艱苦勞動，連同饑餓、極度貧困和不安全感，這些都被遺忘了。
因此，許多現代城市居民非常重視農村。一些人夢想著搬到那裡生活，另一些人則滿足於偶爾的訪問，但即使是那些從未離開過城市的人，也能從農村存在的知識中找到安慰，如果有機會，他們可以去那裡，並且他們選擇了這樣做。當然，也有很多人會去鄉下。當鐵路在19世紀開通時，他們的首要任務之一就是從城市到鄉村進行短途旅行，而當廉價的量產汽車問世時，遊客的數量增加得更快。
鄉村已被視為一種舒適的環境，也被視為我們家庭生活的歷史背景。人們小心翼翼地保護它，並極力反對任何會削弱它的發展。
人們反對城市向農村擴張，一方面是因為這減少了農村地區的面積，另一方面是因為在現有城市邊緣發生的擴張使農村遠離城市中心附近的居民。公路提供了通往鄉村的通道，但要做到這一點，他們就消除了鄉村的絲帶。它們還具有視覺干擾性和噪音，車輛廢氣污染空氣。
在美國，每年約有100萬棟新房子和16000公里的新公路在修建。建築物和道路覆蓋12萬平方公里的土地面積。幾乎和俄亥俄州面積一樣大。擴張的速度聽起來令人擔憂，因為我們高度重視這些住房和道路正在蔓延的農村。怎麼會有人懷疑城市擴張正在吞噬農村？當然，問題的嚴重性是顯而易見的。以這樣的速度，僅存的幾塊天然草地很快就會消失在瀝青和混凝土下方。
的確，美國的城市總面積很大，但許多新房子是用來取代被拆除的舊房子的。然而，即使所有這些建築都建在開闊的鄉村，但美國國土面積很大，建築和道路僅佔1.4%。雖然美國的城市化程度高於世界平均水準，但是僅占國土總面積的0.2%。在英國，建築物和道路占國土面積的3.9%。
從城市裡出來的人可不是這樣。他們在鄉村看到公路或鐵路線兩旁仍然都是建築物，遠處還有其他建築群，被田野和樹木隔開，給他們留下的印象是鄉村只能在坑坑窪窪中生存。除了人口最稠密和城市化程度最高的台灣，很少有農村地區被視為城市發展的犧牲品，而且沒有理由認為城市面積將在未來幾年裡大幅增加。建築物和道路不太可能遍佈全世界的草原。