高中地球科学/资源利用与保护

在西弗吉尼亚州的莫农加希拉国家森林（图 20.1），科学家们有一个谜团需要解开：失踪的植物**养分**之谜，这些养分是土壤中植物生长所需的物质。几年来，那里的树木生长状况一直不佳。土壤科学家认为，土壤中缺少许多树木和其他植物生长所需的养分。他们进行了多年的研究，以确定养分消失的原因以及树木为何无法正常生长的原因。

**图 20.1**：西弗吉尼亚州的莫农加希拉国家森林为我们提供了许多自然资源，包括木材、野生动物、煤炭、天然气、娱乐和钓鱼。

玛丽·拉斯克是参与解决森林中失踪养分之谜的土壤科学家之一。她收集了土壤样本并对其进行了重要的养分测试。她发现土壤中的植物养分含量非常低，例如镁和钙。如果土壤中没有这些养分，树木就不能很好地生长。她想知道为什么土壤中这些养分的含量如此之低。经过进一步的研究，她提出了一个假设，即附近工厂的空气污染会将化学物质排放到环境中，从而从土壤中去除养分。从某种意义上说，污染正在“夺取”养分并将它们带出土壤。

莫农加希拉国家森林的科学家们仍在研究失踪的植物养分。他们试图了解可以采取哪些措施来帮助保持土壤中的养分，以便树木能够更好地生长。这片森林是一项重要的自然资源。自然资源是指我们赖以生存的自然界中的事物。我们依赖莫农加希拉国家森林的原因有很多，包括

娱乐活动，例如远足、露营和野餐。
这片森林是许多动物的重要栖息地，包括 9 种濒危物种和 50 种不同的稀有植物。
森林中有 207 公里（129 英里）的溪流用于钓鱼，特别是鳟鱼钓鱼。
猎人利用这片森林狩猎鹿、松鼠、火鸡、兔子、貂和狐狸。
森林中包含我们使用的材料，例如煤炭、天然气、石灰石和砾石。
森林拥有丰富的硬木树木，用于**木材**，每年销售额超过 700 万美元。

像莫农加希拉国家森林一样，我们出于多种原因利用地球的许多部分（图 20.2）。我们依赖地球上的材料来获取食物、水、建筑材料、木材、娱乐和能源。然而，人类活动会破坏这些自然资源，就像工厂排放的空气污染正在加速西弗吉尼亚州土壤养分的流失一样（图 20.3）。我们需要**保护**我们的自然资源，以便它们永远存在。当我们进行保护时，我们确保资源在未来可持续利用，既为了我们自己，也为了其他生物。

课程目标

讨论一些用于制造常见物品的自然资源。
描述一些保护自然资源的方法。

可再生资源与不可再生资源

自然资源可以分为可再生资源和不可再生资源。可再生资源是可以再生的资源，这意味着可以以与使用相同的速度再次制造或种植新的材料。例如，树木是可再生资源，因为可以种植新树来代替被砍伐的树木。其他可再生资源的例子包括土壤、野生动物和水。但是，一些资源，如土壤，再生速度非常慢，因此我们仍然需要保护它们。同样重要的是要认识到，虽然这些资源在大多数情况下是可再生的，但我们仍然可以污染它们、破坏它们或过度使用它们，以至于它们不再适合使用。鱼被认为是可再生资源，因为我们可以捕捞一些鱼，但留下一些鱼繁殖并为以后使用创造新的鱼。但是，想象一下，如果我们过度捕捞或一次捕捞过多的鱼会发生什么。如果我们过度砍伐树木或野生动物资源，我们可能不会留下足够的资源让其自我更新。

不可再生资源是指以非常缓慢的速度自我更新的资源，实际上，它们无法再生。一旦我们用完它们，它们就永远消失了——或者至少是相当长的时间。煤炭、石油、天然气和矿物都是不可再生资源。这些材料的形成需要数百万年的时间，因此，如果我们使用到枯竭的地步，新的资源在数百万年内都不会形成。我们可能会耗尽这些资源。

我们从地球上使用的常见材料

CD、汽车、书籍、苏打水罐、一碗麦片和家里使用的电有什么共同点？它们都是用自然资源制成的。例如，CD 和苏打水罐是用我们从地球上开采的金属制成的。一碗麦片来自我们在土壤中种植的小麦、玉米或稻米。麦片上的牛奶来自在草地上吃草的奶牛。我们依赖自然资源来获取几乎所有我们吃的东西和用来维持生命的东西，以及我们用于娱乐和奢侈的东西。在美国，每个人每年使用大约 20000 公斤（40000 磅）的矿物来生产各种各样的产品，例如手机、电视、珠宝和汽车。表 20.1 显示了一些常见物品、它们所使用的材料以及它们是可再生资源还是不可再生资源。

表 20.1：物品及其所需资源
常见物品	使用的自然资源	这些资源是可再生资源还是不可再生资源？
汽车	15 种不同的金属，例如铁、铅和铬，用于制造车身	不可再生
珠宝	贵金属，如黄金、白银和铂金；宝石，如钻石、红宝石、祖母绿、绿松石	不可再生
电子产品（电视、电脑、DVD 播放器、手机等	许多不同的金属，如铜、汞、金	不可再生
服装	种植纤维（如棉花）的土壤；植物生长的阳光；动物的毛皮和皮革	可再生
食物	种植植物的土壤；野生动物和农业动物	可再生
瓶装水	来自溪流或泉水的淡水；制造塑料瓶的石油产品	不可再生和可再生
燃料	从油井中开采的石油	不可再生
家庭用电	煤炭、天然气、太阳能、风能、水力发电	不可再生和可再生
纸张	树木、阳光、土壤	可再生
房屋	木材的树木；建筑材料的岩石和矿物，例如花岗岩、砾石、沙子	不可再生和可再生

人口增长与资源利用

随着人口的增长，我们对自然资源的使用也在增加。人口增长导致对更多食物、更多衣物、更多房屋和汽车等的需求。人口增长给自然资源带来了压力。例如，佛罗里达州坦帕地区每周几乎有 500 人迁入（图 20.4）。坦帕的人口正在迅速增长。到 2010 年，坦帕地区可能会有超过 300 万人口。坦帕的一条河流，希尔斯伯勒河，被抽取淡水以供所有居民使用。河水被抽取过多。由于附近墨西哥湾的海水开始取代被抽出的**淡水**，河流正变得越来越咸。这会损害野生动物，并最终可能导致河水不适合人类使用。类似的例子在世界各地比比皆是。

资源可用性

从上表可以看出，我们依赖的许多资源都是不可再生资源。我们不可能永远从地球上获取这些资源。此外，不可再生资源的可用性也各不相同。有些资源非常丰富，而有些则非常稀缺。像钻石和红宝石这样的珍贵宝石之所以有价值，部分原因是它们非常稀有。它们只存在于世界上的少数地区。其他材料，如砾石或沙子，则很容易找到和使用。无论资源是稀缺还是丰富，真正决定其价值的是获取和开采的难易程度。如果某种资源埋藏在地球深处，或者以某种方式难以获取，那么我们就不会过多地使用它。例如，海洋中蕴藏着丰富的淡水资源，但水太咸，不适合饮用，而且去除盐分也很困难，因此我们不将其用于大部分用水需求。

不同国家的资源可用性也存在很大差异。例如，11个国家（阿尔及利亚、印度尼西亚、伊朗、伊拉克、科威特、利比亚、尼日利亚、卡塔尔、沙特阿拉伯、阿拉伯联合酋长国和委内瑞拉）拥有全球近80%的石油（图20.5）。然而，这些国家中没有一个是世界上最大的石油消费国。事实上，最大的石油消费国——美国、中国和日本，都位于这个富产石油地区的外部。这种资源可用性和使用量的差异可能成为全球经济和政治动荡的根源。拥有丰富资源的国家通常会将其出口到其他国家，而缺乏某种资源的国家则必须从其他地方进口。

在美国和大多数欧洲等发达国家，我们经常使用的自然资源远远超过维持生存所需的量。我们拥有许多由资源制成的奢侈品和休闲用品。我们也倾向于快速丢弃物品，因为我们有能力更换它们。丢弃材料不仅会导致更多的资源消耗，还会产生更多需要以某种方式处理的废物。废弃材料造成的污染会破坏土地、空气和水（图20.6）。随着城市和社区的扩张，我们使用越来越多的资源，产生越来越多的废物。发展中国家的自然资源使用量通常较低，因为人们无力消费过多的资源。尽管如此，发展中国家在发展过程中也需要积极保护其资源，并采取可持续发展措施。

节约自然资源

我们需要节约自然资源，以便我们能够在未来继续使用它们，并确保它们的安全使用。虽然可再生资源不会枯竭，但它们可能会退化或受到污染。例如，水是一种可再生资源，但我们可以将其污染到无法安全使用的程度。减少使用和回收利用材料是节约资源的好方法（图20.7）。许多人也在研究如何找到可再生资源来替代不可再生资源。以下是一些我们可以采取的节约资源的措施：

减少购买物品（尽可能长时间地使用物品，问问自己是否真的需要新的东西）。
减少过度包装（例如，喝自来水而不是购买瓶装水）。
回收利用金属罐、旧手机和塑料瓶等材料。
购买由回收材料制成的产品。
通过不污染环境来保持空气和水的清洁。
防止土壤侵蚀。
种植新树来代替我们砍伐的树木。
减少驾车出行，乘坐公共交通工具、骑自行车或步行。
节约家庭能源（例如，在不需要时关灯）。

课程总结

我们利用自然资源来满足许多需求。自然资源为我们提供食物、水、娱乐、能源、建筑材料和奢侈品。
许多资源在世界各地的可用性都存在差异。有些资源稀缺、难以获取或供应短缺。
我们需要节约我们的自然资源，保护它们免受污染和过度使用。
我们可以减少材料的使用或进行回收以节约资源。
我们还可以努力减少污染和土壤侵蚀，以节约资源。

复习题

列举五种我们从自然资源中获取的常见物品。
我们依赖森林作为野生动物的栖息地。这如何使森林成为人类的重要资源？
如果大量的土壤侵蚀影响了我们的土壤资源，人类生活会受到怎样的影响？
丢弃产品如何导致更多的资源消耗？
选择步行或骑自行车而不是驾车出行如何有助于节约资源？

词汇

conserve: 保护事物并确保它们永远存在。
export: 向另一个国家发送。
import: 从另一个国家接收。
non-renewable: 不可再生资源；一旦用完，在人类一生中无法得到补充。
timber: 被砍伐用于建造或其他用途的树木。
nutrients: 生物体生长所需的物质。
renewable: 可再生资源，可以再生新的资源来替代用掉的资源。

思考点

可再生资源是否可能变成不可再生资源？如何？
你每天使用多少资源？
哪种方式更可持续：使用可再生资源还是不可再生资源？为什么？

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