原文刊载于《中国科学院院刊》2026年第7期“学科发展”

朱永官1* 刘珏2 郑华3 徐耀阳3 周伟奇1 张宏亮4

1 中国科学院生态环境研究中心

2 北京大学 公共卫生学院

3 中国科学院城市环境研究所

4 上海理工大学 环境与建筑学院

在全球环境变化、生物多样性丧失与健康风险深度交织的背景下，星球健康作为一门新兴交叉学科，正逐步成为理解人与自然和谐共生的科学前沿。文章系统梳理了星球健康从“星球边界”理论到综合性学科框架的演进历程，并通过与公共卫生、全球健康、同一健康等概念的范式比较，揭示其核心突破在于将人类健康视为嵌套于地球自然系统稳定性之中的内生变量。识别出实现星球健康面临的三重挑战：食物系统对地球生命支持系统的安全边界失衡、人造物质的指数级增长对生物地球化学循环的系统性扰动，以及能源转型过程中产生的非预期系统性后果。这些挑战通过“正反馈驱动—负反馈失稳”与“局部干预—全局隐性风险”2种机制产生跨尺度的级联效应，借助农药、抗生素与大气二氧化碳3个案例，进一步阐释了上述机制与作用路径。展望未来，需要从3个方面构建中国特色星球健康学科体系：夯实“人类—自然耦合系统”的核心范式与知识体系；建设多源数据融合与智能分析方法的基础设施；建立从风险预警到治理干预的闭环转化机制，从而提升我国在星球健康领域的国际参与能力与学术引领力，在星球健康治理中贡献中国智慧。

人类健康和福祉在农业与工业化进程中获得了显著提升，但与此同时，一系列相互关联的全球性威胁正在加剧：气候变化导致极端天气事件频发，生物多样性正以地质史上罕见的速率丧失，环境污染从局地扩展到全球尺度，抗生素耐药性对现代医学构成系统性挑战，新发传染病则反复揭示人类社会的脆弱性。这些挑战在全球尺度上相互强化、级联放大，共同指向一个根本性命题：地球自然系统是否能支撑人类文明的健康发展？

面对这一命题，传统的公共卫生、全球健康乃至同一健康框架均显现出各自的局限。公共卫生聚焦特定人群内部的疾病防控与健康促进，难以将气候变化或生物多样性丧失作为直接干预变量；全球健康关注跨国界的卫生公平问题，但其分析单元仍以国家与人口为主，未能将地球系统状态纳入核心分析框架；同一健康提供了“人类—动物—环境”交界面的整合方法，但其空间尺度多局限于特定生态系统或景观，难以捕捉全球性的生物地球化学循环变化。在上述背景下，“星球健康”应运而生，其核心任务希望回答：在地球上，人类健康与自然系统的完整性究竟呈现何种关系？这一关系应如何被科学地理解、度量与管理？从这一角度讲，星球健康是“人与自然和谐共生”从理念走向实践的科学前沿。

为了阐述星球健康是应对人类世复合挑战的新兴学科领域，本文首先厘清星球健康的概念内涵及其与相关学科的本质区别；其次，识别出实现星球健康所面临的主要挑战；然后，揭示人类系统与自然系统之间关键的互馈关系与级联效应机制；最后，提出星球健康科学发展建议，以期为推动该领域发展提供参考。

一、星球健康概念演进与理论内核

1.1 星球边界：人类安全运行空间的定量刻画

星球健康（planetary health）概念的形成，可追溯至对地球系统承载力的科学认知。Rockström等提出的“星球边界”（planetary boundaries）框架，尝试为人类在地球系统上的活动设定量化的安全边界。该框架识别出9个关键的地球系统过程——气候变化、生物多样性丧失、生物地球化学循环（氮、磷）、海洋酸化、土地利用变化、淡水利用、平流层臭氧消耗、气溶胶负荷与化学污染，并逐一给出了边界阈值。一旦人类活动将这些过程推离边界，地球系统即可能进入新的、不利于人类生存的状态。“星球边界”理论提出以来，人类健康发展关联的气候变化、环境污染和生物多样性等维度及计算方法、阈值、尺度和不确定性等得到深入的讨论和研究。

星球边界框架将原本分散的环境议题统一于一个共同的定量参照系，明确指出人类文明的繁荣依赖于地球系统保持在特定的运行区间内。然而，该框架的视角本质上是“以地球系统为中心”的，它界定了人类不应逾越的界限，却未正面回答人类应当追求何种发展目标。人类健康、福祉、公平与发展等核心关切，在该框架中并未占据中心位置。

1.2 星球健康：以人和自然为健康系统的分析框架

星球边界呈现的不足在2015年得到了回应，洛克菲勒基金会-柳叶刀星球健康委员会成立并在2015年首次发布的报告中明确提出“星球健康”概念，强调人类健康和繁荣离不开自然系统的完整性，呼吁应用跨学科知识支撑社会、经济和环境政策整合。2017年创刊的《柳叶刀-星球健康》（The Lancet Planetary Health），是以关注人类文明可持续发展与环境健康为目标的国际医学期刊，旨在推动对可持续人类文明的理解，并探索实现安全、公正、健康星球的政策和干预措施。与星球边界框架不同，星球健康虽然同样关注地球系统的极限，但其出发点和归宿均为人类健康——包括个体、人群与全球层面的健康状态。星球健康理念在我国已从概念引入迈向体系化构建与实践探索，于2023年在中国科学院和美国科学院共同发起的“中美可持续发展系列研讨会”第二次会议上形成合作共识，并由此催生了国内“可持续发展和星球健康”年度学术研讨会。中方学者编著的首部《星球健康》教材于2025年发布，被上海理工大学等高校率先纳入研究生教育，为深化人与自然关系的科学认知及构建中国特色星球健康理论体系奠定了基础。

星球边界向星球健康的转变，凸显出气候变化、生物多样性丧失与化学污染，不再仅仅被分别视为物理或生态问题、保护生物学问题和环境工程议题，而是同时成为健康问题——它们直接影响热相关死亡、传染病分布、营养不良与心理健康；通过改变病原体宿主动物的分布格局，加剧新发传染病的风险；并经由食物链、饮水和空气暴露等途径，以慢性、隐蔽的方式影响数代人的生命质量。在这一意义上，星球健康可被视为人与自然和谐共生的科学前沿：它提供了将人类系统与自然系统纳入同一分析框架的理论工具。

1.3 概念辨析：星球健康与相关术语的边界

为避免概念泛化与误用，有必要将星球健康与3个容易混淆的术语进行区分。公共卫生（public health）关切的是特定人群中的疾病负担及其决定因素，其干预对象包括行为、环境暴露与医疗服务。全球健康（global health）将这一关切扩展至跨国界层面，关注全球范围内的健康公平及其结构性障碍。同一健康（One Health）则进一步将动物健康纳入视野，强调在人类—动物—环境交界面上采取整合性干预。可以认为，公共卫生是分析的起点，全球健康是空间尺度的扩展，同一健康是干预对象的扩展（表1）。

表1 星球健康、公共卫生、全球健康和同一健康的概念异同

星球健康并非要替代上述概念，而是提供一个更高阶的整合框架。如果说同一健康关注的是交界面的管理，那么星球健康关注的则是整个地球系统的稳定性，二者均是21世纪新兴起来的健康研究领域，在跨学科和跨部门范式上具有较高的趋同性（表1）。在一个气候急剧变化、生物多样性持续丧失、生物地球化学循环失稳的星球上，无论对人类—动物—环境交界面进行何种精细管理，人类健康的长期前景均不容乐观。星球健康揭示了这一嵌套关系：所有更为具体的健康干预，均需在地球系统的安全边界内才可能真正可持续。

从共性来说，星球健康和同一健康、全球健康、公共卫生都包括了人类健康本身（图1）。星球健康和同一健康在科学内涵上更加趋同，两者均拓展了公共卫生和全球健康以人类为中心的健康化范式，强调人与自然和谐共生的健康一体化范式。在研究尺度上，星球健康和全球健康更为类似，均从全球性和全局性理解地球人类命运共同体的重要性。相比全球健康内涵，星球健康则更加强调全球人类系统与自然系统的复杂关系，以更广阔和更复杂的视角整合了上述若干健康概念的要点，即“系统之系统”（system of systems）的耦合。这一耦合体现了人与自然和谐共生的根本理念。

图1 1990—2025年健康研究文献类别与跨领域关联

二、实现星球健康的三重挑战

星球健康的核心命题是维护地球系统的稳定性以支撑人类长期健康，实现这一目标，需要我们回答“哪些变化具有系统性、不可逆与全球性的威胁特征”，当前实现星球健康主要面临以下三大威胁。

2.1 食物系统的安全边界失衡

农业是人类文明的基石，但当前的全球食物系统正成为地球系统稳定的重要威胁之一。全球约1/3的温室气体排放来自食物系统，使其成为气候变化的主导因素之一。农业用地的持续扩张是生物多样性丧失的首要驱动力，热带雨林、草原与湿地正以较高速度被转化为耕地或牧场。农业消耗了全球约70%的淡水资源，导致许多地区的地下水位显著下降，同时由于不合理施肥和喷药，威胁着水环境安全。

可见，维系人类生存的食物系统，正在侵蚀支撑其长期运行的地球生命支持系统。这一挑战具有系统性特征，它并非某一个国家或某一个部门的问题，而是全球农业生产方式与地球承载能力之间的结构性冲突。解决这一挑战不能仅依赖技术改进（如节水灌溉或精准施肥），而需重新审视从生产、加工、运输到消费的全链条，这意味着食物系统本身需系统性转型。

2.2 人造物质的系统性失控

工业革命开启了一个人类以指数级速度制造自然界未曾存在过的物质的时代。Elhacham等的研究表明，全球人造物质的总质量已超过地球上的所有生物总量，且这一差距正在加速扩大——当时预计到2040年，人造物质质量将达到生物总量的3倍。

这种“人造物质爆炸”的典型代表是化学品。全球登记的化学品种类从2002年的约2000万种激增至2019年的1.5亿种。这些化学品的生产、使用与废弃过程，将数以万计的合成分子释放至空气、水、土壤与生物体内。其中相当一部分具有持久性、生物累积性与毒性，能够在环境中存留数十年，通过食物链逐级放大，最终在人体内达到可检测的浓度，威胁人类和生态系统健康。微塑料已出现在全球最偏远的地区，包括马里亚纳海沟、珠穆朗玛峰、北极海冰与南极降雪区。

从系统性角度来看，人类社会正在进行一次不受控制的全球性化学实验，实验对象为地球的整个生物圈，而实验的长期后果目前无法准确预测。与气候变化不同，化学污染的累积效应与协同效应（多种化学品同时暴露）仍是当前科学认知中最大的盲区之一。

2.3 能源转型的非预期后果

能源和矿产资源开发引起的环境问题，已经遍及地球的每一个角落，并通过多种途径影响人类健康。能源转型是人类应对气候变化的核心路径，这一点在学界与政策界已形成广泛共识。然而，任何具有系统规模的社会技术转型均会带来非预期的后果。风能、太阳能、电动汽车等低碳技术的快速发展，伴随着对锂、钴、镍、稀土等关键矿产的巨大需求。这些矿产的开采多位于生物多样性热点地区（如刚果盆地的钴矿、安第斯山脉的锂盐湖），其开采过程会导致栖息地破坏、水土污染与社区冲突。与此同时，退役的风机叶片、太阳能电池板与动力电池正在成为新型固体废弃物的主要来源。

这些现象表明：解决一个星球边界问题（气候变化）的行动，可能加剧其他星球边界（生物多样性丧失、淡水资源消耗、化学污染）的压力。该现象并非否定能源转型的必要性，而是要求以“系统之系统”的视角管理转型过程，即不能仅以碳排放单一指标评估转型方案的优劣，而需同时考量其对生物多样性、水资源、土地利用与废弃物管理的综合影响。

三、互馈关系和级联效应

星球健康面临的气候变化加剧、生物多样性丧失和环境污染等系列问题，不应是自然系统本身的问题，而是人类在政治、经济、社会和知识系统的局限。人类只是异常复杂的地球生态系统中的一个物种，应将研究重点转向如何实现地球生态系统利用和保护之间的平衡，系统解析人类与自然生态系统各要素之间的互馈关系和级联效应。理解这些效应的内在机制，是设计有效干预措施的前提。从正反馈到负反馈的转折点、局部干预的全局隐性风险就是2种具有普遍性的作用机制。这里基于农药、抗生素的使用和大气二氧化碳浓度升高等典型案例（图2），解析互馈关系和级联效应，进一步深化对星球健康科学内涵的理解。

图2 人类健康与地球生态系统健康的互馈关系与级联效应

3.1 从正反馈到负反馈的转折点

在人类与自然系统的互动中，一种常见的模式是：某项技术或实践最初创造了正反馈循环（行动A带来结果B，结果B反过来强化行动A），驱动快速发展；但当其规模超过某一阈值后，系统开始产生破坏性的负反馈，逆转最初的收益。

农药的使用就是这一机制的典型案例（图2）。在农业系统中，农药的使用创造了“较高产量→较多食物→人口增长→更高的产量需求”这一正反馈循环，在20世纪全球人口增长过程中发挥了重要支撑作用。然而，当农药使用强度超过生态系统的容纳能力后，负反馈开始启动，形成威胁食物安全和人类健康的级联效应。具体表现为：农药杀死了授粉昆虫（如蜜蜂）与自然天敌（如瓢虫），导致作物产量下降；农药残留通过径流进入水体，破坏水生生态系统；农药通过食物链在人体内富集，与神经发育障碍、内分泌紊乱及某些癌症存在关联。值得注意的是，负反馈的发生存在显著的滞后效应且使级联效应进一步放大，往往在农药大规模使用数十年后，其破坏性后果才变得清晰，而此时逆转已极为困难。

这一机制告诉我们：对于可能触发系统转折点的干预措施，应采取预防性原则，而非等待负面证据确凿后再采取行动。一旦负反馈启动，其代价可能远超最初的收益。

3.2 局部干预的全局隐性风险

一个在局部或短期看来有益的干预，可能在全球或长期尺度上产生隐蔽的、延迟的健康风险，这是另外一种机制。抗生素的使用提供了这一机制的典型案例（图2）。抗生素的发现与应用是现代医学的重大成就，使细菌性感染从高致死性疾病转变为可治愈状态。在医疗与养殖业中的广泛使用创造了显著的健康正收益。然而，未被代谢的抗生素及其诱导产生的耐药基因，通过废水、粪便与径流等方式进入环境。土壤、河流、地下水和海洋逐渐成为巨大的“耐药基因库”。目前，抗生素耐药性已从一个临床问题演变为全球性的环境健康危机，每年导致数以百万计的人口直接或间接死亡。这一后果在弗莱明发现青霉素时无人能够预见，是典型的由局部成功干预引发的全局隐性风险。

大气二氧化碳浓度升高则提供了一个更为隐蔽的案例（图2）。人类活动导致大气二氧化碳浓度不断升高，二氧化碳浓度升高对C3作物（包括水稻、小麦、大豆等）具有“施肥效应”，可促进光合作用并增加产量。这一正反馈在过去数十年中部分抵消了气候变化对农业的负面影响。然而，进一步的研究揭示了一个令人担忧的负反馈：在高浓度二氧化碳环境下，作物对铁、锌、蛋白质等关键营养元素的吸收相对滞后，导致这些营养素的浓度系统性下降。这种“隐性饥饿”（个体虽摄入足量卡路里，但关键营养素摄入不足）已影响全球数以亿计的以稻米为主食的人口。一个大气成分的变化，通过植物生理过程的介导，最终影响人类营养健康，这一因果链条的隐蔽性本身就构成了治理的重要障碍。

上述2种机制表明：星球健康的风险往往呈现非线性、跨尺度与滞后性特征。这意味着，基于短期暴露与局部效应的传统风险评估方法，可能系统性地低估真实的健康威胁。

四、推进星球健康学科发展的建议

星球健康作为一门新兴交叉学科，面临的不只是知识层面的挑战，更包括组织架构、研究方法与政策转化等方面的系统性挑战。针对这些问题，迫切需要构建具有中国特色的星球健康学科体系、研究体系与行动体系，推进星球健康学科发展。

4.1 构建星球健康学科理论体系与核心范式

推进星球健康学科发展，

① 应夯实理论基础并明确学科边界。应围绕“地球系统变化—生态系统服务演变—人群暴露与脆弱性—健康效应—社会治理响应”的主线，系统整合公共卫生学、生态学、环境科学、地理学、社会学、经济学和管理科学等多学科理论资源，形成具有解释力和整合力的分析框架。

② 应立足我国生态文明建设实践及人与自然和谐共生现代化建设需求，推动概念体系、研究对象、关键命题和方法范式的本土化凝练，逐步形成具有自主知识体系特征的星球健康理论表达。

当前，我国正处于绿色低碳转型和高质量发展的关键阶段，在推进“美丽中国”和“健康中国”建设过程中，仍面临气候变化、人口老龄化、生物多样性保护、新污染物治理以及能源转型等多重挑战。这些问题同时涉及生态环境安全与人类健康福祉，亟须从“人类—自然耦合系统”视角深化理论研究，推动生态环境保护与健康促进协同增益，形成具有中国特色的星球健康核心范式。

4.2 建设多源数据融合与智能分析方法基础设施

星球健康研究所需的证据基础，远超任何单一学科的传统数据采集能力。它需要将天—空—地一体化的生态环境监测数据、人群健康队列数据、医疗记录数据、社会经济发展数据、资源与物质流动数据整合于同一分析平台。依托我国生态环境监测网络、疾病预防控制体系、国家人口健康信息平台、高分遥感观测体系以及“数字中国”建设基础，建议建设国家级“星球健康数据基础设施”。其核心功能包括：多源异构数据的标准化清洗与存储；关键指标（如农药残留指数、抗生素耐药基因丰度、区域“隐性饥饿”风险）的自动化计算与可视化；基于人工智能的风险预警模型等。

针对我国生态文明建设和国家重大战略需求，建议重点发展：因果推断方法（包括反事实框架、工具变量、断点回归等）以区分相关性与因果性；复杂系统动力学模型以模拟非线性反馈与级联效应；基于机器学习的多模态数据融合技术以提高对未来风险的预测能力。特别是在长江经济带、黄河流域、京津冀地区、粤港澳大湾区等国家重大战略区域，可率先开展星球健康数据平台建设与示范应用，探索区域生态环境质量改善与人群健康收益协同评估方法。更长远的愿景是开发“数字孪生地球”的健康模块，使决策者能够在虚拟环境中测试不同干预方案（如农业转型路径、能源转型方案）对多重健康结局的综合影响。

4.3 建立从风险预警到治理干预的闭环机制

星球健康学科发展根植于治理实践，最终价值亦为服务于治理实践。这意味着，科学研究与政策实践之间需要建立一种闭环的、双向的转化机制。在风险识别端，建议构建“星球健康风险图谱与分级预警体系”，将关键指标纳入国家生态环境与卫生健康常规监测网络。一旦某一指标接近或超过预设阈值，系统应自动触发预警，并启动相应的科学评估流程。在政策评估端，建议推动“健康入万策”的星球健康版本，在重大工程项目、农业政策、能源规划中，强制开展“星球健康影响评估”，评估其跨系统、跨尺度的潜在正反馈与负反馈效应。在干预实践端，建议在京津冀协同发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设、长三角一体化发展、黄河流域生态保护和高质量发展等国家重大区域发展战略中设立星球健康综合干预示范区，在真实世界条件下测试不同政策组合的有效性，并形成可复制、可推广的治理模式。最终，这些实践经验经过充分积累后，相关经验可为行业实践提供坚实的科学支撑和依据，逐步推动星球健康理念嵌入日常决策流程。

4.4 提升我国在星球健康领域的国际参与能力和学术引领力

星球健康具有典型的全球公共产品属性，其学科发展需在全球治理体系和国际学术网络中提升参与能力与引领作用。建议主动对接联合国《2030年可持续发展议程》、全球气候治理和生物多样性保护等国际进程，积极参与星球健康相关学术网络、国际研究计划、指标体系建设和规则制定，增强中国学者在议题设置、证据生产和政策转化中的国际话语权。依托共建“一带一路”、中国—东盟合作、全球发展倡议及南南合作等机制，深化与不同国家在气候变化与健康、生态保护、传染病防控和健康公平等领域的联合研究、数据共享和能力建设。与此同时，应加强中国生态文明建设和健康中国实践经验的系统总结，形成可解释、可评估、可推广的星球健康中国方案，推动中国经验走向理论提炼和国际应用，为全球星球健康治理和可持续发展贡献更具国际学术影响力和政策转化价值的中国智慧。

作者简介

朱永官 中国科学院院士，发展中国家科学院院士。中国科学院生态环境研究中心主任、研究员。主要研究领域：土壤-植物-微生物相互作用、微生物生态学、星球健康等。

文章来源

朱永官, 刘珏, 郑华, 等. 星球健康：人与自然和谐共生的科学前沿. 中国科学院院刊, 2026, 41(7): 1478-1488.

DOI: 10.3724/j.issn.1000-3045.20260505005.

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