地球/8c. 未来的解决方案

地球
8c. 未来的解决方案

引言

地球没有面临任何危险，但它的居民却面临着。在这本书中，你已经接触到科学的现实，科学基于你从宇宙中我们所处的位置，在这个你出生和生活于上的独特星球上旋转，所观察到的敏锐观察。作为我们唯一的家园，解决威胁我们长期继续在这个宇宙中占据这个独特位置的能力的问题至关重要。地球正在发生变化，它的大气层正在富含二氧化碳，气候变得更暖，陆地表面变成了混凝土和铺路，森林被砍伐用于种植，用于消费的植物排列成行，并施肥。物种正在以惊人的速度灭绝，因为栖息地正在消失，但地球将继续旋转，绕着太阳旋转，无论我们是否在这里。今天地球面临的变化并不独特，地球表面在其45亿年的历史中遭受了更糟糕的经历，最终将在遥远的未来被太阳吞噬。人类对它没有任何威胁。对地球来说，终结还很遥远，但对地球的生命和居民来说，为了你持续生存，变化无处不在。一旦像你一样的类人生物消失，你们都会留下富含二氧化碳的大气层，植物会繁茂，但许多其他物种，包括你们自己，很可能会灭绝。海洋将会发生转变，受到不断变化的水化学和酸化严重影响，但它们不会沸腾。城市要么被巨大的沙丘吞没，要么被扎根的树木和附着植被摧毁，慢慢侵蚀你留下的的人造景观。由人类繁荣占据留下的垃圾最终会被掩埋并变成石头。在短短1亿年的时间里，除了埋藏在岩石中的骨骼化石和贝壳制品之外，你曾经宏伟地占领这颗星球的痕迹将不复存在。地球将继续绕着太阳旋转，如果生命仍然存在，它会像往常一样进化、适应和改变。我们今天面临的真正悖论是，如何使地球成为一个适合你自己的地方，一个人类可以在地球未来繁荣昌盛的地方。

这就是你介入的地方。通过更多地了解地球，阅读这本教科书，并通过参加这门课程，你可以应用这些知识来帮助保护地球作为我们家园的独特位置。

更好的治理

自1960年代以来，人们发起了大型运动，号召人们了解保护地球资源以造福后代的重要性。1970年地球日的建立就是其中的一项努力。其根源在于1969年的一场重大生态灾难，即一场巨大的石油泄漏事件，覆盖了加利福尼亚州圣巴巴拉的海滩，石油从洛杉矶以北的文图拉延伸到圣巴巴拉。石油从海上钻井平台破裂，无法封堵或停止，并持续泄漏到海洋中数日。海洋海岸和海滩充满了有毒石油，杀死了加州的鱼类和野生动物。对这场灾难的愤怒迫使两位美国参议员提议一项新的倡议，以提高公众对环境的认识，并帮助推动法规的出台。这项努力是由参议员盖洛德·尼尔森（民主党人）和参议员皮特·麦克洛斯基（共和党人）发起的。这项努力是为了教育人们了解地球和保护环境的重要性，通过将一年中的某一天专门用于向公众宣传和教育，并通过在全国许多大学和大学组织当地团体。学习日扩展到高中和小学，都专注于学习地球。地球日倡议由年轻的活动家和热心的背包客丹尼斯·海耶斯领导。地球日理念引发了保护环境的新全国运动，并蔓延到国际上。这些倡议导致了抗议活动，并呼吁公民参与制定法律和法规，确保环境安全，并保护美国境内的自然区域。在令人惊叹的新立法浪潮中，我们今天拥有的该国最重要的法律中的一些得以通过，包括成立了 **美国环境保护署**。

环境保护署是第一个致力于保护地球自然资源的政府组织，包括保护你呼吸的空气和饮用的水。该组织得到了美国两项最重要的法律的支持，即《清洁空气法》和《清洁水法》。这两项法案侧重于保护你健康生活所需的空气和水。《职业安全与健康法》的颁布，以及禁用有毒和危险的杀虫剂、杀真菌剂和灭鼠剂，帮助恢复了对保护人类健康的信心。其中最重要的法律之一是1973年颁布的《濒危物种法》。该法保护美国濒危动植物，有助于确保所有物种都有必要的栖息地以确保其生存。

在美国，取得这一进展并非易事。代表工业和跨国公司的游说者一直在苦苦抗争，试图废除这些法律，并恢复到以前不受监管的将污染物排放到水体和空气中的做法，而不保证人类健康和幸福所需的自然资源的安全。物种保护受到了挑战，因为政府官员继续受到贿赂，规则和法律对那些在幕后谈判中提供激励措施和交易的公司进行了软化。为了保护地球自然资源，继续为其不断增长的人口提供支持，良好的治理至关重要。但是你如何做到这一点呢？

一个国家的治理必须在方法上具有科学性。不受公众舆论、迷信和宣传的狂热想法的影响，以收集和支持实际数据为基础，并进一步检验所有人的假设和所有人的信念，无论它们对你或你的背景知识多么可怕或明确。良好的治理来自于对现实的承认，即你、你的家人、你的朋友和你的爱人走向这个未知未来的过程中所面临的现实。你有一点发言权来说明你希望地球的未来是什么样子，你应该明智地使用那微弱的声音。

土地保护的重要性

保护地球表面至关重要，建立机构保护地球上的广阔区域，以保护其生物多样性、森林和您赖以生存的清洁空气和水，并为休闲提供有益资源。在美国，只有约 3.5% 的土地受到政府命令保护，限制或禁止企业从土地上提取资源。其余 96.5% 的美国土地对资源开采开放。事实上，这包括美国政府公信托管的约 28% 或 22.7 亿英亩土地。大部分土地由联邦政府租赁用于石油和天然气开采，污染空气和水。大部分土地对采矿和煤炭开采开放，以及砍伐树木用于木材和农业。一项简单的国会法案可以永久保护 28% 的美国土地，以确保该国长期生存，保护空气和水，并将极大地促进该国的整体健康。这样的法案并非不可能，随着该国资源枯竭，保护这些土地的经济激励措施会增加，因为石油和天然气田在开采这些资源方面变得不经济，并且只剩下投机性的破坏。各州管理着美国境内 9% 的土地，因此如果联邦内所有州都参与，美国 37% 的土地可以得到保护——超过该国三分之一的土地，但这仅限于政府官员和立法者通过限制或取消租赁计划和补贴来推动保护这些土地。一项简单的国会法案将以相同数量减少碳氢化合物产生污染物排放到空气中。

其他国家也需要遵循类似的计划，以利用不断壮大的国家公园和保护区网络，保护其边界内的动植物和土地，并对非法开采自然资源进行严格的执法和处罚。人们非常担心，这些举措会导致经济增长放缓，但这些努力具有长期效益，这对人类的长期生存至关重要。

野化和生物多样性保护

墨西哥塔毛利帕斯州埃尔塞罗生物圈保护区内郁郁葱葱的热带云雾森林如今是保护区，但在 20 世纪 40 年代末，保罗·马丁穿过潮湿的空气和覆盖着苔藓岩石和蓝绿色水池的深红色植被。这片景观是一个被遗忘的地方，一个史前世界。对保罗·马丁来说，这个地方充满了魔力，充满了丰富多彩的花朵、鸟类、蜥蜴和蛇。他勤奋而欣喜地研究着动物，记录它们的栖息地和生态位，以及它们如何以如此奇妙的方式利用景观中的自然资源。他将这些观察结果写成文章，记录了该地区的生物多样性，最终帮助保护了今天的景观。保罗·马丁于 1957 年加入亚利桑那大学的教职员工，开始研究更广泛的灭绝主题，特别是更新世晚期的大规模灭绝，大约发生在 11,000 年前，当时美洲大陆失去了巨型骆驼、猛犸象、乳齿象、大地懒、雕齿兽和 toxodonts 等巨型动物群，以及美洲狮、猎豹和剑齿虎以及恐狼的消失。史前世界就在美国西南部沙漠沙子和充满尘土的干涸河道中。这个项目成为了他毕生的工作，记录美洲大陆这些标志性灭绝动物最后出现的确切年代，并确定它们是如何灭绝的。保罗·马丁利用放射性碳年代测定法的工作揭示了一个深刻的事实——这些大型哺乳动物的灭绝与人类的到来相吻合。他提出的理论被称为过度捕猎假说。过度捕猎假说理论认为，过度捕猎和人类对这些最近过去标志性大型动物的开发导致了它们的最终灭绝。进一步的年代测定和研究的完善继续有力地支持这一观点，尤其是当小型哺乳动物（如啮齿动物）在最近过去（距今 25,000 年前）没有出现这种灭绝时。人类导致大型哺乳动物灭绝的观点，尤其是猎物动物（这些动物是食物来源，因此对美洲大陆早期人类猎人在史前时代很重要），过度捕猎和过度采集自然资源，在人类历史上根深蒂固。保罗·马丁的工作将保护现存动物和植物的巨大责任推向了对狩猎和采集的更多限制，消除了过度捕猎和过度采集自然界中存在的动植物所带来的威胁。今天的象、犀牛、长颈鹿、角马、野牛、驼鹿和麋鹿都容易被过度开发而灭绝。当保罗·马丁眺望广阔的美国景观时，他看到了曾经称这个地方为家园的动物的鬼魂。2005 年，在他去世前不久，保罗·马丁写下了他关于美国伟大野化的勇敢而模棱两可的想法。他提议在美国建立大型保护区和国家公园，让动植物可以在那里繁衍生息，并引进大型标志性动物以及支持这些动物群的野生公园。保罗·马丁看到了一个未来辉煌的国家，可以在健康的景观中支持这些伟大的生物，使地球表面的一部分回归到荒野生存状态。

太阳能和碳氢化合物的终结

当今人类生存面临的最大威胁是地球大气层快速变化。二氧化碳气体浓度上升不仅会导致地球越来越快地变暖，还会影响海洋化学和动物在地球上生存所需的空气可呼吸性。上世纪人类碳氢化合物能源使用量的快速增长也导致了地球表面的深刻变化，因为公路、高速公路、停车场和路面网络迅速扩展，覆盖了越来越多的地球陆地表面。这些城市景观的灰色区域从外太空就可以看到，从市中心蔓延到长长的、交织在一起的高速公路和道路网络。

认识到问题的存在，催生了大量新颖的解决方案，尤其是在应用于电动机、电池、储能和太阳能的科技领域。太阳能是一种更容易获得的能源，因为它可再生，并且在白天持续时间足够长，足以满足能源需求。这种碳氢化合物使用终结面临的挑战是，既要捕获这种能量，又要将其存储起来以供长期使用。能量从一种状态转移到另一种状态时会发生能量损失，但利用激发的光电电池产生的电子流，并将这种能量以化学形式存储，仍然具有巨大的潜力，可以减少甚至在不久的将来消除碳氢化合物的使用。随着碳氢化合物燃料价格上涨，人们将越来越少地使用它们作为能源，特别是在内燃机中。有人提议征收简单的碳税，这将推动人们更多地使用电动机和可再生能源。美国能源信息署估计，该国只有 12% 的能源来自可再生能源，其中 8% 来自核能，其余 80% 来自碳氢化合物燃烧，包括石油液体的燃烧、煤炭固体的燃烧以及甲烷和其他碳氢化合物气体的燃烧。美国交通运输和工业能源使用量占最终使用量的 72%，而住宅能源使用量仅占该国能源消耗量的 16%。

如果这些电动机使用的能源来自太阳能和风能等可再生能源，那么用电池供电的电动机取代内燃机将大大减少碳氢化合物燃料的使用。核能也具有巨大潜力，因为它在发电过程中不会排放二氧化碳污染。电池也是可重复使用的，通过深循环电子转移和电池组件的回收利用，也消除了碳氢化合物使用所需的天然资源的大规模消耗，而碳氢化合物使用需要燃烧材料以从中获取能量，而这些材料一旦释放能量就无法再利用。减少并最终消除对石油和煤炭等碳氢化合物的使用和依赖，将对地球的可居住性产生积极影响。

回收和减少浪费

这听起来可能很奇怪，但垃圾填埋场可能会成为资源提取的新矿产机会，因为它们包含着越来越稀缺的自然资源，但这也需要分离危险物质，并将一次性垃圾分类以便回收和妥善处理。金属、玻璃和塑料等材料的再利用有可能变得越来越重要，因为传统的金属、玻璃（二氧化硅）和塑料原材料来源变得越来越昂贵。必须鼓励废物的可重复使用性。包装税和法规可以帮助降低成本并减少无用废物的产生。对产品包装的监督可以消除我们购买的日常产品带来的大部分纸板和塑料废物。这并不意味着食品和饮料产品的包装将完全消除，但这些产生废物的材料必须得到更合理的管理和规范，并制定具体的措施来减少和重复利用公司生产的产品包装。回收纸板包装将极大地减少森林砍伐，并提供可持续的森林。据估计，目前美国每年需要约 10 亿棵树来满足纸板的年度使用量，相当于每位美国人每年需要 7 棵树。减少纸板包装和回收至关重要，因为所有这些都会造成宝贵自然资源的浪费，特别是地球的森林和树木。互联网购物产品的运输和材料的出现对纸板的需求量很大，其中大部分从未被回收利用，最终被填埋或倒入海洋。根据美国环境保护署 2017 年的一项研究 (https://www.epa.gov/facts-and-figures-about-materials-waste-and-recycling/paper-and-paperboard-material-specific-data)，从 1969 年到 2017 年，纸板的回收率从 17% 上升到 67%，但每年从树木砍伐中获得的纸板总需求量仍接近 2270 万吨。随着越来越多的森林得到保护，纸板和纸制品将需要来自回收材料，或者可以更有效地重复利用的材料。随着越来越多的产品在城市之间运输，可重复使用的运输箱应该成为常态。

目前，肥料中使用的磷酸盐、氮（氨）和钾的来源通常来自富含这些元素的原矿石或沉积物，但许多这些来源将在目前的消费水平下很快枯竭或受到限制，因为露天开采或剥离采矿会导致肥料价格上涨，并降低作物收益。必要的关键变化之一是扩大从人类废物和污水中制造肥料的规模。原污水中富含这些元素，可以捕获并循环利用，并清除细菌和病毒，用作作物肥料。捕获这些营养物质对于保护淡水和防止淡水湖泊和河流富营养化也至关重要。每个城市都需要建立基础设施，以便能够处理废物，并将提取的磷酸盐、氮和钾用于农业。

能源效率

能源效率是减少能源消耗的最简单方法之一，例如碳氢燃料。对机动车燃油经济性的法规导致消费者和汽车使用者节省了更多的钱，但也大大降低了运输车辆的运营成本。能源效率还可以降低建筑物供暖和制冷的成本，以及电器和机械的成本。当燃料成本大幅增加时，产品的能源效率通常会迅速提高，例如在 1970 年代初石油高峰期之后，更加节能的汽车开始主导市场。从经济自由放任资本主义的角度来看，能源效率几乎不需要政府监管，相反，随着资源枯竭或设备运营成本过高，能源效率可以自然而然地实现。如今，一辆汽车的成本低于在其整个生命周期内运行该机器所需的燃料成本，随着新型电动汽车或混合动力汽车越来越成为标准，这些燃料成本可能会使交通变得更加实惠，同时还能减少城市中心的空气污染并减少二氧化碳排放。燃料排放标准很重要，因为它们可以帮助向新技术和创新产品过渡。

总结

为了使地球适宜居住，并成为人类未来成功的场所，人类与地球资源之间互动方式需要发生重大转变。首先，要通过更好的治理，消除腐败的民选官员和政府任命的代理人。其次，结束对私营公司进行公共拥有的自然资源的拨款和租赁，以获取利润和进行开发，并保护土地，严格限制或消除这些开发行为。通过保护地球上三分之一的土地，森林可以充满树木和植物，这些树木和植物将有助于捕获和减少二氧化碳，恢复荒野，减少灭绝，并减缓气候变化进程。第三，保护野生动物，并引进本地植物和动物，地球的一部分可以恢复到更加野生和自然的状态，这将有利于人类在星球上的生存。第四，推动减少并最终消除碳氢燃料，并将其替换为太阳能、风能和核能等可再生能源。使用电动机或混合动力节能电机而不是过时的内燃机将有助于减少二氧化碳排放，并恢复地球的大气。现在已经存在技术来使这成为标准。第五，重复利用和回收纸制品和其他废物，以弥补日益枯竭的原材料，以及被划为景观保护区的公共土地。这些材料的来源将必须来自这些材料的重复利用和回收。只要采取五个简单的行动，地球就可以转变为一个更可持续的人类居住场所。

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