人類的任何行動(dòng)都不是孤立的，對(duì)自然界的任何侵犯都具有無(wú)數(shù)的效應(yīng)，其中許多是不可預(yù)料的。這是G. 哈定提出的生態(tài)學(xué)第一定律，可稱為多邊效應(yīng)原理。人們?yōu)榱四骋环N經(jīng)濟(jì)目的盲目地開(kāi)發(fā)某一種資源，其后果是破壞了大量的其他自然資源。

    如采掘地下礦物破壞地表植被，破壞和污染地下水資源，使有毒性、放射性、致癌、致畸變的元素散布到世界各地，進(jìn)入人類的食物鏈中，造成不可挽回的生命和財(cái)產(chǎn)損失以及難以恢復(fù)的環(huán)境災(zāi)害。

    從整體思維出發(fā)，實(shí)施集約式綜合礦物和資源開(kāi)發(fā)，充分利用礦物和資源的各種有用物質(zhì)元素，兼顧生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，才能最大限度的提高經(jīng)濟(jì)效益，避免負(fù)面效應(yīng)造成的經(jīng)濟(jì)損失。排水致旱、毀林沙化以及DDT殺蟲(chóng)劑也是最鮮明的實(shí)例。任何新開(kāi)發(fā)項(xiàng)目必須經(jīng)過(guò)“多邊效應(yīng)”檢驗(yàn)，因小失大的教訓(xùn)不能繼續(xù)重演。

    一、量變積累發(fā)生質(zhì)變的幾個(gè)例子

    任何事物的發(fā)展變化都有一個(gè)量變到質(zhì)變的過(guò)程，其規(guī)律是：少則為寶，多則為害。古今中外，莫不如此?，F(xiàn)舉數(shù)例，以備世人參考。

    例一：1939年瑞士人保羅·穆勒制成了有卓越殺蟲(chóng)特性的農(nóng)藥DDT，并為此而獲得諾貝爾獎(jiǎng)金。此后，DDT和其他農(nóng)藥的生產(chǎn)發(fā)展迅速，迄今全世界已生產(chǎn)了DDT200萬(wàn)噸以上，各種有機(jī)化學(xué)農(nóng)藥的總產(chǎn)量每年達(dá)250萬(wàn)噸，全球農(nóng)藥的銷售額從1970年的30億美元上升到1990年的200億美元。農(nóng)藥的使用已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必不可少的手段。

    隨著農(nóng)藥的大量使用，其生態(tài)學(xué)惡果日漸顯著。農(nóng)藥在制造、運(yùn)輸與施用過(guò)程中造成人畜中毒事件的報(bào)道已屢見(jiàn)不鮮。1984年12月美國(guó)聯(lián)合炭化公司在印度博帕爾市農(nóng)藥廠的毒氣泄漏事件造成2000多人死亡，20多萬(wàn)人受到不同程度的傷害。

    施用農(nóng)藥時(shí)會(huì)把害蟲(chóng)及其天敵一并殺死，部分害蟲(chóng)重新繁殖起來(lái)時(shí)，其危害程度往往加倍甚至數(shù)倍于施藥之前。大量施用農(nóng)藥造成的食物和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，現(xiàn)已查明多種農(nóng)藥屬于致癌物，隨著農(nóng)藥的廣泛使用，中毒事件、癌癥發(fā)病率與畸形嬰兒等都在不斷增加。

    例二：美國(guó)亞利桑那州的凱白勃鹿長(zhǎng)期以來(lái)與當(dāng)?shù)氐牟菰捌涮鞌趁乐蕺{、狼和郊狼處于一種平衡狀態(tài)，鹿群數(shù)量維持在4000頭左右。1906年該地由森林保護(hù)區(qū)變?yōu)獒鳙C保護(hù)區(qū)。

    為了保護(hù)鹿群，開(kāi)始執(zhí)行一項(xiàng)捕殺其天敵的計(jì)劃，到1915年已捕殺了600頭美洲獅，1925年完全消滅了狼，并獵殺了3000只郊狼。鹿群以每年20%的速度增值，1918年達(dá)到10萬(wàn)頭。結(jié)果草原被啃吃殆盡，土壤日趨瘠薄，樹(shù)葉被啃吃的高度愈來(lái)愈高，使當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，最后鹿群成批的餓死，到1932年減少至2萬(wàn)頭左右，到40年代又下降至幾千頭的水平。澳大利亞的野兔成災(zāi)是另一個(gè)著名的例子。

    二、地下水過(guò)度開(kāi)采所造成的危害

    19世紀(jì)初，一些城市化較早的地區(qū)已出現(xiàn)地下水位的下降，例如倫敦市在1820年發(fā)現(xiàn)其自流水壓下降，1843年地下水位下降了7.5m，1936年下降了100m。目前研究最詳細(xì)的一個(gè)大型地下含水層的枯竭是美國(guó)中西部的歐加拉臘含水層，它北起南達(dá)科他州，向南延伸，包括懷俄明州、內(nèi)布拉斯加州、科羅拉多州、堪薩斯州、俄克拉何馬州、新墨西哥州和得克薩斯州等七個(gè)州的部分地區(qū)。這個(gè)含水層灌溉著美國(guó)1/5的農(nóng)田，喂養(yǎng)著美國(guó)40%的肉用牛，全部農(nóng)牧業(yè)年產(chǎn)值達(dá)320億美元。這個(gè)含水層補(bǔ)給速度極其緩慢，開(kāi)采速度8倍于補(bǔ)給速度，在南部的4個(gè)州里有時(shí)開(kāi)采速度竟比補(bǔ)給速度高出100倍。專家們預(yù)測(cè)這個(gè)含水層將于2020年完全抽干，現(xiàn)在有些地方井深已達(dá)2000m，高昂的提水費(fèi)用開(kāi)始使一些農(nóng)民望而卻步，有5個(gè)州的水澆地面積已在減少，農(nóng)民不得不改種耗水較少的作物。

    我國(guó)華北平原地下水位的下降也遵循同樣的規(guī)律。北京城區(qū)明代時(shí)仍有部分自流井，至明末清初因地下水位下降不再自流。北京西郊的承壓水層所形成的自流井一直延續(xù)到1960年以后才因水位下降而干涸，1960年以來(lái)，北京的地下水位每年下降約1m。目前，我國(guó)北方地下水超采嚴(yán)重，北方37個(gè)城市每年超采地下水63億m3，深層地下水位則以每年2m的速度下降。目前一些地區(qū)出現(xiàn)“井旁經(jīng)濟(jì)”，大范圍推廣將加速地下水位下降。

    以過(guò)量開(kāi)采地下水來(lái)抗旱救災(zāi)只能是應(yīng)急之舉，決非長(zhǎng)久之計(jì)。地下水層被抽干以后，其物理性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，在上覆層的壓力下發(fā)生沉陷。第二次世界大戰(zhàn)以后有些城市迅速膨脹，地面沉陷幅度也很大。

    地面較大幅度沉陷帶來(lái)一系列問(wèn)題：地表渠道與地下管線損壞、路面與建筑物破壞，這些均需耗費(fèi)大量人力物力進(jìn)行維修、加固和重建。美國(guó)加州洛杉磯以南的長(zhǎng)灘市1940年開(kāi)始發(fā)現(xiàn)地面沉陷，70年代中期沉陷區(qū)中心部分下沉9m，造成的經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)達(dá)1億美元。1958年開(kāi)始大量注水，充填原來(lái)采油的巖層，幾年以后制止了沉陷，1963年地面回升15%。

    墨西哥城也是一個(gè)迅速發(fā)展的城市，1895年人口為50萬(wàn)，1975年發(fā)展到800萬(wàn)（1988年達(dá)1920萬(wàn)），與此同時(shí)地面沉陷了7m，1937年建成的美術(shù)館下沉了3m，一樓已完全變成地下室。

    世界上面積最大的沉陷區(qū)之一是美國(guó)加利福尼亞州的圣華金谷地，沉陷區(qū)面積達(dá)13500km2，沉陷幅度平均為1m，最大處達(dá)10m。谷地中長(zhǎng)達(dá)112km的地段沉陷3m以上，整個(gè)沉陷區(qū)的體積達(dá)180km3。

    我國(guó)大城市的地面沉降也有類似情況。天津市1959至1982年累計(jì)最大地面沉陷量達(dá)2.3m，平均每年沉陷250px。上海市區(qū)的地面沉陷量已達(dá)2m以上，以50年代后期沉陷最嚴(yán)重，市區(qū)平均每年沉陷量達(dá)275px，沉陷中心（普陀區(qū)）達(dá)2875px，沉陷大于1250px的面積達(dá)66.1km2。

    常州、蘇州和無(wú)錫的沉陷也很明顯，年平均沉陷量在14~950px，南通市的年沉陷量達(dá)125px。據(jù)目前統(tǒng)計(jì)，天津、北京、西安、太原等二十多個(gè)城市出現(xiàn)地面沉降。沉降量在100~600mm的達(dá)34000km2，600~1100mm達(dá)5000km2。

    三、過(guò)量使用地表水造成的危害

    黃河斷流始于本世紀(jì)70年代。1991年以來(lái)，黃河年年斷流，1997年斷流達(dá)224天，斷流距離為700公里。黃河水90%用于農(nóng)業(yè)，近年的耗水量已經(jīng)達(dá)到488×106m3。這將對(duì)北方農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

    許多河流斷流已成為西部干旱區(qū)的普遍問(wèn)題。如中國(guó)最長(zhǎng)的內(nèi)陸河塔里木河由四大支流補(bǔ)給變?yōu)閮纱笾Я餮a(bǔ)給，并且自鐵干里克以下完全斷流，河道縮短了近300km。大量引水也帶來(lái)了湖泊面貌的極大變化。如新疆建起了482座水庫(kù)，總庫(kù)容為61億m3，水域面積近2000km2，但這也導(dǎo)致新疆的湖泊面積由9700km2縮減至4748km2，喪失近5000km2。

    羅布泊、瑪納斯湖、艾丁湖、臺(tái)特馬湖等許多著名湖泊相繼消失，艾比湖也由302km2銳減至23.6km2，接近消亡邊緣。水庫(kù)與濕地沼澤相比，缺少漂浮植物和蘆葦?shù)人参锏墓夂献饔帽Ｗo(hù)—一部分太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能減少水分蒸發(fā)。水庫(kù)和自然湖泊的易位是得不償失的。

    塔里木河干流上游年徑流量為50億立方米，由于任意截流引水，至中游已下降到10億立方米。卡拉水文站20世紀(jì)50年代流量為13.5億立方米，1997年已減至1.44億立方米，以至下游300公里的“綠色走廊”因河流斷流而大部分淪為一片沙漠。

    位于中亞干旱區(qū)的咸海地區(qū)，在前蘇聯(lián)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上卻居于重要地位，其棉花產(chǎn)量占前蘇聯(lián)的95%，水果占1/3，蔬菜占1/4，稻谷占40%。由于氣候干旱，90%的農(nóng)田依靠灌溉。

    隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在入流的阿姆河和錫爾河上挖掘了一系列的運(yùn)河以引水灌溉，水澆地從50年代的290萬(wàn)公頃發(fā)展到現(xiàn)在的750萬(wàn)公頃，引水量每年達(dá)幾十萬(wàn)立方公里。入海水量的大量減少使近30年咸海面積縮減了40%，貯水量減少了67%，海平面下降了14m，海水退縮后使30000km2的海底出露，變?yōu)樯衬?，使原有幾千人口的沿海城?zhèn)穆伊納克和阿拉爾斯克處于風(fēng)沙包圍之中，入海兩條大河三角洲的湖沼消失，當(dāng)?shù)?0%~80%的動(dòng)物滅絕。隨著海水容量的減少，水中含鹽量增加 2倍，嚴(yán)重破壞了生態(tài)系統(tǒng)，本地魚(yú)種已完全絕跡，漁業(yè)也隨之調(diào)零。

    干涸海底的含鹽塵土被風(fēng)吹揚(yáng)至附近的農(nóng)田，使作物減產(chǎn)。農(nóng)民為了維持農(nóng)作物的產(chǎn)量而大量施用化肥與農(nóng)藥，污染地下水。環(huán)境質(zhì)量的惡化導(dǎo)致許多疾病的流行，據(jù)報(bào)導(dǎo)象傳染性肝炎、傷寒、黃疸、腸道感染和癌癥等病例均明顯增多。大風(fēng)還把灰塵、鹽分和風(fēng)干了的農(nóng)藥顆粒吹揚(yáng)至幾百公里以外，西達(dá)黑海，北達(dá)北極圈內(nèi)。鹽分與農(nóng)藥顆粒隨雨水降落，所到之處，作物、草地牧場(chǎng)、森林和野生生物均受其影響。

    四、災(zāi)害經(jīng)濟(jì)管理與水利工程管理

    近年來(lái)中國(guó)北方的干旱和沙塵暴愈來(lái)愈頻繁。地形地貌、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、高溫、少雨和超常強(qiáng)烈頻繁的春風(fēng)等自然因素，以及過(guò)度開(kāi)墾、放牧、不合理使用水資源和砍伐森林等使生態(tài)惡化的人為因素，是其形成原因，缺水是問(wèn)題的關(guān)鍵。加強(qiáng)科學(xué)管理力度十分必要。

    西北沙漠帶地處青藏高原、天山山脈、阿爾泰山脈和蒙古高原之間，是北半球西風(fēng)帶的天然風(fēng)道，有豐富的沙源，高溫、少雨和過(guò)度農(nóng)、牧、林業(yè)生產(chǎn)使湖泊萎縮，湖底砂石出露，形成類似咸海地區(qū)的沙漠化過(guò)程。天然風(fēng)道中的強(qiáng)風(fēng)使黃土東飄，沙漠東擴(kuò)，是地質(zhì)時(shí)期黃土高原形成的原因。

    青藏高原高于6000米的冰山雪地集中在西南部，是印度河、恒河、湄公河和長(zhǎng)江的豐富水源；而青藏高原東北部較低，全球變暖導(dǎo)致的冰融雪消使黃河的水源已日趨減少，源頭沙化現(xiàn)象異常嚴(yán)重。西北冰川面積達(dá)2.8萬(wàn)km2，儲(chǔ)水量28.5億m3，積雪儲(chǔ)水約361億m3，是降水量只有100~200mm的平原地區(qū)重要水資源。在全球持續(xù)變暖和西北沙漠化加劇的條件下保存這些水資源，其必要性和緊迫性顯而易見(jiàn)。

    淡水資源短缺和土地沙漠化的嚴(yán)峻形勢(shì)為中國(guó)治水方略提出了新的挑戰(zhàn)：對(duì)于寶貴的淡水資源，是存還是放？把排水型的水利工程變?yōu)閮?chǔ)水型的水利工程，已是水利工程建設(shè)的新趨勢(shì)。問(wèn)題是：我們能騰出多少空間來(lái)儲(chǔ)存淡水？陳夢(mèng)熊院士提出的“開(kāi)發(fā)利用天然地下水庫(kù)”方案意義重大（見(jiàn)：《科學(xué)新聞周刊》，第28期）。

    人是第一可寶貴的，但過(guò)多的人口會(huì)使地球的資源不堪重負(fù)。人口的壓力使恢復(fù)生態(tài)平衡的目標(biāo)變得如此遙遠(yuǎn)——沙塵暴科考隊(duì)的調(diào)查表明，盡管黃沙日復(fù)一日地侵吞了他們的良田和住房，由于燃料短缺，農(nóng)民還是砍伐掉了唯一能阻擋黃沙的樹(shù)林。如此看來(lái)，退田還林、退牧還草、退田還湖還不夠，必須退人還原——還給大自然一個(gè)無(wú)人為干擾的生態(tài)空間。錯(cuò)誤的抗災(zāi)措施導(dǎo)致更大的災(zāi)害發(fā)生，人不退出，自然生態(tài)環(huán)境就難以恢復(fù)。在人退沙進(jìn)的條件下，集青藏高原融化的雪水，把中國(guó)西部浩瀚無(wú)人的沙漠變?yōu)榈畲嬷兀蔀橹袊?guó)北方的天然地下水庫(kù)，實(shí)現(xiàn)西部源頭的南水北調(diào)，是改造西部沙漠、防止東部沙化和預(yù)防未來(lái)淡水危機(jī)的上策，應(yīng)該是中國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的重中之重。