“大量人造物质，包括铝、塑料、水泥等存在于多种自然沉积物中;碳、氮和磷循环在过去一个世纪里被人类活动大大改变;海平面上升速率和人类活动影响气候的程度远远超过以往……欢迎大家来到’人类世’!”9月14日，中国科学院院士刘丛强从什么是“人类世”开篇，以“全球变化、人类世与可持续发展”为题，开启了2022年天津大学理科试验班(生态与环境类)的专业课。

“今天的人类究竟是谁、怎么认识人类与其自身生存环境之间的各种相互影响?我们面临各种资源短缺、生态和环境以及社会安全问题，这些问题构成了我们当今人类实现可持续发展必须解决应对的挑战。这就是我们要研究的领域。地球发展下去哪些是危险的?哪些是可持续的?哪些会超过地球的承载能力?” 刘院士用一幅幅图表，用一个个数据向同学们展示了地球系统科学研究的意义。“作为科学家，我们每个人都必须认识到自己的机会和责任，帮助引领社会变革。”

“气候变化——生物多样性丧失——极端天气——粮食危机、水危机——社会问题……从这个链条，同学们可以看到，地球系统科学是一个新兴的交叉学科，研究的是各种现象交织在一起的错综复杂的问题。”刘院士告诉同学们，人类面临的各种可持续发展挑战在过程和结果表现上是错综复杂的、在尺度上是多层次并最终多表现为系统性和全球性的，需要地球系统科学的理论和方法，需要多学科交叉和综合集成的研究应对可持续发展挑战。他进一步介绍，地球系统为水圈、表层岩石圈、土壤圈、大气圈、生物圈和人类构成的一个整体系统，研究这一系统内部各圈层之间的相互作用和动力学的科学为地球系统科学。地球系统科学涉及化学、物理、生物、数学、应用科学和社会科学，是跨自然科学和社会科学领域研究地球系统各组成单元及其整体系统运行规律以及社会和环境相互作用的科学，是人类应对可持续发展挑战的关键科学。

接着刘院士向新生们介绍了地球系统科学的研究方法与步骤：(1)现象的观测和数据的积累;(2)对观测数据进行分析和解释，从物理、化学和生物学的规律出发，建立有关地球过程的定量关系;(3)在前两项的基础上建立概念模型和数学(数值)模型(和实验);(4)验证模型，并用它对未来的变化趋势进行统计预测和预报。

“树立辩证系统观，从系统观看世界。树立天人合一的思想境界，构建人类——自然人类共同体。"刘院士引导学生这样学习地球系统科学，他勉励大家说：“人类正在以前所未有的广度和速度改变我们自身赖以生存发展的环境。全球变化是正在发生和危及人类生存发展的自然现实。人类需要研究未来，需要理解全球变化规律，科学管理人类自己，实现人类与自然和谐共处、可持续发展。应对人类世全球变化需要构建发展地球系统科学，地球系统科学是实现人类可持续发展的重要科学。希望同学们在这门涉及领域最广，尺度最多的学科中找到你们的兴趣点。”

讲历史、讲未来、讲责任、讲使命、讲方法、讲理论，一个半小时的导论课"容量"巨大，让这些大一萌新意犹未尽，无限憧憬。