高中地球科學/資源利用與保護
在西弗吉尼亞州的莫農加希拉國家森林（圖 20.1），科學家們有一個謎團需要解開：失蹤的植物**養分**之謎，這些養分是土壤中植物生長所需的物質。幾年來，那裡的樹木生長狀況一直不佳。土壤科學家認為，土壤中缺少許多樹木和其他植物生長所需的養分。他們進行了多年的研究，以確定養分消失的原因以及樹木為何無法正常生長的原因。
瑪麗·拉斯克是參與解決森林中失蹤養分之謎的土壤科學家之一。她收集了土壤樣本並對其進行了重要的養分測試。她發現土壤中的植物養分含量非常低，例如鎂和鈣。如果土壤中沒有這些養分，樹木就不能很好地生長。她想知道為什麼土壤中這些養分的含量如此之低。經過進一步的研究，她提出了一個假設，即附近工廠的空氣汙染會將化學物質排放到環境中，從而從土壤中去除養分。從某種意義上說，汙染正在“奪取”養分並將它們帶出土壤。
莫農加希拉國家森林的科學家們仍在研究失蹤的植物養分。他們試圖瞭解可以採取哪些措施來幫助保持土壤中的養分，以便樹木能夠更好地生長。這片森林是一項重要的自然資源。自然資源是指我們賴以生存的自然界中的事物。我們依賴莫農加希拉國家森林的原因有很多，包括
- 娛樂活動，例如遠足、露營和野餐。
- 這片森林是許多動物的重要棲息地，包括 9 種瀕危物種和 50 種不同的稀有植物。
- 森林中有 207 公里（129 英里）的溪流用於釣魚，特別是鱒魚釣魚。
- 獵人利用這片森林狩獵鹿、松鼠、火雞、兔子、貂和狐狸。
- 森林中包含我們使用的材料，例如煤炭、天然氣、石灰石和礫石。
- 森林擁有豐富的硬木樹木，用於**木材**，每年銷售額超過 700 萬美元。
像莫農加希拉國家森林一樣，我們出於多種原因利用地球的許多部分（圖 20.2）。我們依賴地球上的材料來獲取食物、水、建築材料、木材、娛樂和能源。然而，人類活動會破壞這些自然資源，就像工廠排放的空氣汙染正在加速西弗吉尼亞州土壤養分的流失一樣（圖 20.3）。我們需要**保護**我們的自然資源，以便它們永遠存在。當我們進行保護時，我們確保資源在未來可持續利用，既為了我們自己，也為了其他生物。
- 討論一些用於製造常見物品的自然資源。
- 描述一些保護自然資源的方法。
自然資源可以分為可再生資源和不可再生資源。可再生資源是可以再生的資源，這意味著可以以與使用相同的速度再次製造或種植新的材料。例如，樹木是可再生資源，因為可以種植新樹來代替被砍伐的樹木。其他可再生資源的例子包括土壤、野生動物和水。但是，一些資源，如土壤，再生速度非常慢，因此我們仍然需要保護它們。同樣重要的是要認識到，雖然這些資源在大多數情況下是可再生的，但我們仍然可以汙染它們、破壞它們或過度使用它們，以至於它們不再適合使用。魚被認為是可再生資源，因為我們可以捕撈一些魚，但留下一些魚繁殖併為以後使用創造新的魚。但是，想象一下，如果我們過度捕撈或一次捕撈過多的魚會發生什麼。如果我們過度砍伐樹木或野生動物資源，我們可能不會留下足夠的資源讓其自我更新。
不可再生資源是指以非常緩慢的速度自我更新的資源，實際上，它們無法再生。一旦我們用完它們，它們就永遠消失了——或者至少是相當長的時間。煤炭、石油、天然氣和礦物都是不可再生資源。這些材料的形成需要數百萬年的時間，因此，如果我們使用到枯竭的地步，新的資源在數百萬年內都不會形成。我們可能會耗盡這些資源。
CD、汽車、書籍、蘇打水罐、一碗麥片和家裡使用的電有什麼共同點？它們都是用自然資源製成的。例如，CD 和蘇打水罐是用我們從地球上開採的金屬製成的。一碗麥片來自我們在土壤中種植的小麥、玉米或稻米。麥片上的牛奶來自在草地上吃草的奶牛。我們依賴自然資源來獲取幾乎所有我們吃的東西和用來維持生命的東西，以及我們用於娛樂和奢侈的東西。在美國，每個人每年使用大約 20000 公斤（40000 磅）的礦物來生產各種各樣的產品，例如手機、電視、珠寶和汽車。表 20.1 顯示了一些常見物品、它們所使用的材料以及它們是可再生資源還是不可再生資源。
| 常見物品 | 使用的自然資源 | 這些資源是可再生資源還是不可再生資源？ |
|---|---|---|
| 汽車 | 15 種不同的金屬，例如鐵、鉛和鉻，用於製造車身 | 不可再生 |
| 珠寶 | 貴金屬，如黃金、白銀和鉑金；寶石，如鑽石、紅寶石、祖母綠、綠松石 | 不可再生 |
| 電子產品（電視、電腦、DVD 播放器、手機等 | 許多不同的金屬，如銅、汞、金 | 不可再生 |
| 服裝 | 種植纖維（如棉花）的土壤；植物生長的陽光；動物的毛皮和皮革 | 可再生 |
| 食物 | 種植植物的土壤；野生動物和農業動物 | 可再生 |
| 瓶裝水 | 來自溪流或泉水的淡水；製造塑膠瓶的石油產品 | 不可再生和可再生 |
| 燃料 | 從油井中開採的石油 | 不可再生 |
| 家庭用電 | 煤炭、天然氣、太陽能、風能、水力發電 | 不可再生和可再生 |
| 紙張 | 樹木、陽光、土壤 | 可再生 |
| 房屋 | 木材的樹木；建築材料的岩石和礦物，例如花崗岩、礫石、沙子 | 不可再生和可再生 |
隨著人口的增長，我們對自然資源的使用也在增加。人口增長導致對更多食物、更多衣物、更多房屋和汽車等的需求。人口增長給自然資源帶來了壓力。例如，佛羅里達州坦帕地區每週幾乎有 500 人遷入（圖 20.4）。坦帕的人口正在迅速增長。到 2010 年，坦帕地區可能會有超過 300 萬人口。坦帕的一條河流，希爾斯伯勒河，被抽取淡水以供所有居民使用。河水被抽取過多。由於附近墨西哥灣的海水開始取代被抽出的**淡水**，河流正變得越來越鹹。這會損害野生動物，並最終可能導致河水不適合人類使用。類似的例子在世界各地比比皆是。
從上表可以看出，我們依賴的許多資源都是不可再生資源。我們不可能永遠從地球上獲取這些資源。此外，不可再生資源的可用性也各不相同。有些資源非常豐富，而有些則非常稀缺。像鑽石和紅寶石這樣的珍貴寶石之所以有價值，部分原因是它們非常稀有。它們只存在於世界上的少數地區。其他材料，如礫石或沙子，則很容易找到和使用。無論資源是稀缺還是豐富，真正決定其價值的是獲取和開採的難易程度。如果某種資源埋藏在地球深處，或者以某種方式難以獲取，那麼我們就不會過多地使用它。例如，海洋中蘊藏著豐富的淡水資源，但水太鹹，不適合飲用，而且去除鹽分也很困難，因此我們不將其用於大部分用水需求。
不同國家的資源可用性也存在很大差異。例如，11個國家（阿爾及利亞、印度尼西亞、伊朗、伊拉克、科威特、利比亞、奈及利亞、卡達、沙烏地阿拉伯、阿拉伯聯合大公國和委內瑞拉）擁有全球近80%的石油（圖20.5）。然而，這些國家中沒有一個是世界上最大的石油消費國。事實上，最大的石油消費國——美國、中國和日本，都位於這個富產石油地區的外部。這種資源可用性和使用量的差異可能成為全球經濟和政治動盪的根源。擁有豐富資源的國家通常會將其出口到其他國家，而缺乏某種資源的國家則必須從其他地方進口。
在美國和大多數歐洲等發達國家，我們經常使用的自然資源遠遠超過維持生存所需的量。我們擁有許多由資源製成的奢侈品和休閒用品。我們也傾向於快速丟棄物品，因為我們有能力更換它們。丟棄材料不僅會導致更多的資源消耗，還會產生更多需要以某種方式處理的廢物。廢棄材料造成的汙染會破壞土地、空氣和水（圖20.6）。隨著城市和社群的擴張，我們使用越來越多的資源，產生越來越多的廢物。發展中國家的自然資源使用量通常較低，因為人們無力消費過多的資源。儘管如此，發展中國家在發展過程中也需要積極保護其資源，並採取可持續發展措施。
我們需要節約自然資源，以便我們能夠在未來繼續使用它們，並確保它們的安全使用。雖然可再生資源不會枯竭，但它們可能會退化或受到汙染。例如，水是一種可再生資源，但我們可以將其汙染到無法安全使用的程度。減少使用和回收利用材料是節約資源的好方法（圖20.7）。許多人也在研究如何找到可再生資源來替代不可再生資源。以下是一些我們可以採取的節約資源的措施：
- 減少購買物品（儘可能長時間地使用物品，問問自己是否真的需要新的東西）。
- 減少過度包裝（例如，喝自來水而不是購買瓶裝水）。
- 回收利用金屬罐、舊手機和塑膠瓶等材料。
- 購買由回收材料製成的產品。
- 透過不汙染環境來保持空氣和水的清潔。
- 防止土壤侵蝕。
- 種植新樹來代替我們砍伐的樹木。
- 減少駕車出行，乘坐公共交通工具、騎腳踏車或步行。
- 節約家庭能源（例如，在不需要時關燈）。
- 我們利用自然資源來滿足許多需求。自然資源為我們提供食物、水、娛樂、能源、建築材料和奢侈品。
- 許多資源在世界各地的可用性都存在差異。有些資源稀缺、難以獲取或供應短缺。
- 我們需要節約我們的自然資源，保護它們免受汙染和過度使用。
- 我們可以減少材料的使用或進行回收以節約資源。
- 我們還可以努力減少汙染和土壤侵蝕，以節約資源。
- 列舉五種我們從自然資源中獲取的常見物品。
- 我們依賴森林作為野生動物的棲息地。這如何使森林成為人類的重要資源？
- 如果大量的土壤侵蝕影響了我們的土壤資源，人類生活會受到怎樣的影響？
- 丟棄產品如何導致更多的資源消耗？
- 選擇步行或騎腳踏車而不是駕車出行如何有助於節約資源？
- conserve
- 保護事物並確保它們永遠存在。
- export
- 向另一個國家傳送。
- import
- 從另一個國家接收。
- non-renewable
- 不可再生資源；一旦用完，在人類一生中無法得到補充。
- timber
- 被砍伐用於建造或其他用途的樹木。
- nutrients
- 生物體生長所需的物質。
- renewable
- 可再生資源，可以再生新的資源來替代用掉的資源。
- 可再生資源是否可能變成不可再生資源？如何？
- 你每天使用多少資源？
- 哪種方式更可持續：使用可再生資源還是不可再生資源？為什麼？