地球/8c. 未來解決方案
地球並沒有面臨任何危險，但它的居民卻面臨著危險。在這本書中，你已經接觸到科學的現實，它是基於你從我們在宇宙中的位置，在這個你出生和居住的獨特星球上旋轉所觀察到的敏銳觀察。作為我們唯一的家園，解決威脅我們長期繼續佔據這個宇宙中獨特位置的能力的問題至關重要。地球正在發生變化，它的氣氛中二氧化碳濃度不斷增加，氣候變暖，陸地表面被混凝土和鋪路覆蓋，森林被砍伐以種植作物，並種植了用於消費的植物的施肥行。隨著棲息地的喪失，物種滅絕的速度驚人，但地球將繼續旋轉，繞著太陽旋轉，無論我們是否在這裡。地球今天面臨的變化並不獨特，在地球 45 億年的歷史中，地球表面已經經歷過更糟糕的狀況，最終將在遙遠的未來被太陽吞噬。人類對其沒有風險。對於地球來說，末日還很遙遠，但對於地球的生命和居民來說，對於你持續的生存來說，變化無處不在。一旦像你這樣的生物消失了，你們都會留下一個富含二氧化碳的大氣層，植物會繁榮生長，但許多其他物種，包括你自己的物種，很可能會滅絕。海洋將發生轉變，受到不斷變化的水化學和酸化嚴重打擊，但它們不會沸騰。城市要麼會被巨大的沙丘吞噬，要麼會被根深蒂固的樹木和附著植物的生長拆除，慢慢侵蝕你留下的一個人造景觀。你過度繁榮的人類佔領留下的垃圾最終會被掩埋並變成石頭。在短短的 1 億年內，除了埋藏在岩石中的化石骨骼和貝殼文物之外，你曾經偉大的地球佔領將一無所存。地球將繼續繞著太陽旋轉，如果生命仍然存在，它將像往常一樣進化、適應和改變。我們今天面臨的真正悖論是，如何讓地球成為一個適合你自己的地方，一個人類可以在地球未來很長一段時間內繁榮昌盛的地方。
這就是你出現的地方。透過更多地瞭解地球和閱讀這本教科書，以及透過參加這門課程，你可以運用這些知識來幫助保護地球作為我們家園在宇宙中獨特的地位。
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自 20 世紀 60 年代以來，人們發起了一系列大型運動，號召人們瞭解保護地球資源以造福後代的重要性。1970 年設立地球日是其中一項努力。它的根源在於 1969 年的一場重大生態災難，一場大規模的石油洩漏事件，覆蓋了加州聖巴巴拉的海灘，油汙從洛杉磯北部文圖拉延伸到聖巴巴拉。石油從海上鑽井平臺破裂，無法封堵或停止，並持續洩漏到海洋中幾天。海灘和海灘上充滿了有毒的石油，導致加州魚類和野生動物死亡。對這場災難的憤怒迫使兩位美國參議員提議一項新的舉措，以提高公眾對環境的認識，並幫助推動法規的制定。這項工作由參議員蓋洛德·尼爾森（民主黨人）和參議員皮特·麥克洛斯基（共和黨人）發起。這項工作旨在教育人們瞭解地球的重要性以及保護環境，透過將一年中的某一天專門用於教學和教育公眾，並透過在全國許多大學校園和大學組織當地團體來實現。學習日擴充套件到高中和小學，所有學校都專注於學習地球知識。地球日倡議由一位年輕的活動家和熱心的揹包客丹尼斯·海耶斯領導。地球日的想法引發了保護環境的新全國運動，並在國際上傳播開來。這些倡議導致了抗議活動，並呼籲公民參與透過法律和法規，以確保環境安全和保護美國境內的自然區域。在驚人的新立法浪潮中，我們今天擁有的一些最重要的法律得以透過，包括建立了美國環境保護署。
環境保護署是第一個致力於保護地球自然資源的政府組織，包括保護你呼吸的空氣和飲用的水。該組織得到美國兩項最重要法律的支援，即《清潔空氣法》和《清潔水法》。這兩項法案側重於保護你健康生活所需的空氣和水。《職業安全與健康法》的透過以及禁止使用有毒和危險的殺蟲劑、殺菌劑和滅鼠劑有助於恢復人們對保障人類健康的信心。1973 年透過的《瀕危物種法》是最重要的法律之一。該法案保護美國瀕危動植物，幫助確保所有物種都擁有必要的棲息地以確保其生存。
在美國，取得這種進展並非易事。代表工業和跨國公司的遊說者一直在激烈地反對廢除這些法律，並要求恢復到像以前那樣不受監管地將汙染物排放到水體和空氣中，而沒有保障人類健康和幸福所需的自然資源的安全和健康。物種保護也面臨著挑戰，因為政府官員繼續接受賄賂，並且對那些在幕後談判中提供激勵措施和交易的公司放寬了規則和法律。為了繼續支援地球不斷增長的人口，良好的治理對於保護和儲存地球上的自然資源至關重要。但是你如何做到這一點呢？
一個國家的治理必須在方法上是科學的。不受公眾意見、迷信和宣傳的狂熱幻想的影響，以收集和支援實際資料為基礎，並進一步檢驗每個人的假設和每個人的信念，無論這些假設和信念對你或你的背景知識多麼可怕或明確。良好的治理源於對你、你的家人、你的朋友和你的愛人走向這個未知未來時所面臨的現實的承認。你有一點點聲音來表達你希望地球的未來是什麼樣子，你應該明智地使用那一點點聲音。
至關重要的是保護地球表面，並建立機構來保護地球上廣闊的區域，以保護其生物多樣性、森林和您賴以生存的清潔空氣和水，以及提供有益的娛樂資源。在美國，只有約 3.5% 的土地受到政府保護，限制或禁止公司從土地上提取資源。美國剩餘的 96.5% 的土地對資源開發開放。事實上，這包括約 28% 或 22.7 億英畝的土地，這些土地由美國政府以公共信託的形式持有。大部分土地由聯邦政府租賃用於石油和天然氣開採，這些開採會汙染空氣和水。大部分土地對礦物和煤炭開採開放，以及木材和農業砍伐。國會的一項簡單法案可以永久性地保護 28% 的美國土地，以確保該國的長期生存，保護空氣和水，並將對該國的整體健康產生重大益處。這項法案並非不可能實現，而且隨著該國資源枯竭，保護這些土地的經濟激勵措施將會增加，因為石油和天然氣田的開採變得不經濟，只剩下投機性破壞。各州管理著美國境內 9% 的土地，因此如果聯盟中的每個州都參與進來，就可以保護美國 37% 的土地——超過該國三分之一的土地，但這隻有在政府官員和立法者透過限制或取消租賃計劃和補貼來推動保護這些土地的情況下才能實現。一項如此簡單的國會法案將相應地減少排放到空氣中的碳氫化合物汙染物的排放量。
其他國家也需要遵循類似的計劃，以利用不斷增長的國家公園和保護區的國際網路來保護其邊界內的動植物和土地，並對非法提取自然資源實施嚴格的執法和處罰。人們普遍擔心，此類舉措會導致經濟增長放緩，但這些努力具有長期的益處，這對人類的長期生存至關重要。
墨西哥塔毛利帕斯州 El Cielo 生物圈保護區內鬱鬱蔥蔥的熱帶雲霧森林如今是一個保護區，但在 20 世紀 40 年代後期，保羅·馬丁曾在溼潤的空氣和覆蓋著苔蘚的岩石和藍綠色水池上方的猩紅色植被中攀爬。這片風景是一個被遺忘的地方，一個史前世界。對保羅·馬丁來說，這個地方充滿了魔力，充滿了色彩鮮豔的花朵、鳥類、蜥蜴和蛇。他滿懷熱情地研究著動物，記錄它們的棲息地和生態位，以及它們如何以如此奇妙的方式利用景觀中的自然資源。他將這些觀察結果記錄下來，記錄了該地區的生物多樣性，這最終幫助促成了該地區如今的保護。保羅·馬丁於 1957 年加入亞利桑那大學的教職工，開始研究更廣泛的滅絕主題，特別是最近的更新世晚期大規模滅絕，大約在 11,000 年前，當時美洲大陸失去了巨型駱駝、猛獁象、乳齒象、大地懶、雕齒獸和土豚等大型動物群，以及美洲獅、獵豹、劍齒虎和恐狼的消失。史前世界就存在於美國西南部的沙漠沙灘和充滿泥土的乾涸河床上。這個專案成為了他畢生的工作，記錄這些美洲大陸標誌性滅絕動物最後出現的準確年代，並確定它們是如何滅絕的。保羅·馬丁利用放射性碳測年，發現了深刻的現象——這些大型哺乳動物的滅絕與人類的到來同步。他提出的理論被稱為過度捕獵假說。過度捕獵假說認為，對這些近期的標誌性大型動物的過度捕獵和人類的過度開發導致了它們的最終滅絕。進一步的年代測定和研究細化繼續有力地支援這一觀點，特別是在小型哺乳動物，如齧齒動物在最近（距今 25,000 年前）沒有出現類似的滅絕現象。人類導致大型哺乳動物滅絕的觀點，尤其是對獵物的過度捕獵，這些獵物是早期美洲大陸人類獵人的食物來源，因此對他們至關重要，這種過度捕獵和過度採集自然資源在人類歷史上有著根深蒂固的淵源。保羅·馬丁的工作促使人們對現存動植物的保護負起更大的責任，對狩獵和採集活動實施更嚴格的限制，消除過度捕獵和過度採集景觀中自然存在的動植物所帶來的威脅。如今的大象、犀牛、長頸鹿、角馬、野牛、駝鹿和麋鹿都可能很容易因過度開發而滅絕。當保羅·馬丁遠眺廣闊的美國景觀時，他看到了曾經稱這片土地為家園的動物的鬼魂。2005 年，在他去世前不久，保羅·馬丁寫下了他關於對美國進行偉大重返自然的勇敢而模稜兩可的想法。他建議在美國建立大型自然保護區和國家公園，讓動植物能夠繁衍生息，並引進大型標誌性動物，以及支援這些動物群的野生動物園。保羅·馬丁看到了一個美好的未來，一個能夠在健康的景觀中支援這些偉大生物的國家，部分地球表面重返荒野狀態。
當今對人類生存的最大威脅是地球大氣層迅速變化。二氧化碳氣體濃度升高不僅導致地球不斷加速變暖，還會影響海洋化學成分和動物在地球上生存所需的呼吸空氣。人類在過去一個世紀中快速增加的碳氫化合物能源使用也導致了地球表面的深刻變化，因為遍佈的道路、高速公路、停車場和鋪面不斷覆蓋著地球的陸地表面。從外太空可以看見這些城市景觀的灰色區域，它們從城市中心向外延伸，形成長而纏結的高速公路和道路網路。
認識到這個問題已經催生了大量的新穎解決方案，特別是在應用於電動機、電池、儲能和太陽能的科技領域。太陽能是一種更容易獲得的能源，因為它可再生，而且白天持續時間足夠長，足以滿足能源需求。這種擺脫碳氫化合物使用面臨的挑戰來自捕獲這種能量和將其長期儲存的挑戰。在能量從一種狀態轉移到另一種狀態的過程中，能量會損失，但利用來自激發光電電池的電子流動，並將這種能量以化學形式儲存，仍然具有巨大的潛力，可以在不久的將來減少甚至消除碳氫化合物的使用。隨著碳氫化合物燃料價格上漲，人們將逐漸減少對其作為能源的使用，特別是在內燃機中。有人提議徵收簡單的碳稅，這將推動人們更加積極地採用電動機和可再生能源。美國能源資訊署估計，該國只有 12% 的能源來自可再生能源，其中 8% 來自核能，剩餘的 80% 來自碳氫化合物燃燒，包括石油液體的燃燒、煤炭固體的燃燒以及甲烷和其他碳氫化合物氣體的燃燒。美國交通運輸和工業能源使用佔最終用途的 72%，而住宅能源使用僅佔該國能源消耗的 16%。
如果為這些電動機提供動力的是太陽能和風能等可再生能源，用電池驅動的電動機取代內燃機將大幅減少碳氫化合物燃料的使用。核能也具有巨大的潛力，因為它在發電過程中不會排放二氧化碳汙染。透過深迴圈電子轉移和電池部件回收，可重複使用的電池還可以消除對碳氫化合物使用所需的天然資源的大規模消耗，而碳氫化合物使用需要燃燒材料來從中獲取能量，這種能量一旦釋放就無法再利用。減少和最終消除對石油和煤炭等碳氫化合物的使用和依賴，將對地球的可居住性產生積極的影響。
這聽起來可能很奇怪，但垃圾填埋場可能會成為資源開採的新礦場，因為它們含有更高水平的資源，而這些資源在自然界中變得越來越稀缺。但這需要將有害物質分離，並將可丟棄的廢物分類，以便回收和妥善處理。隨著金屬、玻璃（二氧化矽）和塑膠的傳統原材料來源變得越來越昂貴，金屬、玻璃和塑膠等材料的重複使用有可能變得越來越具有經濟意義。必須鼓勵廢物的可重複使用性。包裝稅和法規有助於降低成本和減少無用廢物的產生。對產品包裝的監督可以消除我們在日常購買的產品中產生的許多紙板和塑膠廢物。這並不意味著食品和飲料產品的包裝會被完全消除，但這些產生廢物的材料必須得到更合理的管理和監管，並制定具體方法來減少和重複使用公司生產的產品包裝。回收紙板包裝將極大地減少森林砍伐，並提供可持續的森林。據估計，美國每年需要約 10 億棵樹來供應紙板的年用量，相當於每位美國人每年需要 7 棵樹。減少紙板包裝和回收是必要的，因為這會造成寶貴自然資源，特別是地球森林和樹木的無謂浪費。隨著網際網路購買的產品和材料的運輸量的增加，紙板的需求量也大幅增加，其中大部分從未被回收利用，最終被填埋或傾倒在海洋中。根據美國環保署 2017 年的一項研究 (https://www.epa.gov/facts-and-figures-about-materials-waste-and-recycling/paper-and-paperboard-material-specific-data)，紙板的回收率從 1969 年的 17% 上升到 2017 年的 67%，但每年從樹木砍伐中獲得的所需原材料紙板總量仍然接近 2270 萬噸。隨著越來越多的森林得到保護，紙板和紙製品將需要來自回收材料或可以更高效重複使用的材料。隨著更多產品在城市之間運輸，可重複使用的運輸箱應該成為常態。
如今用於肥料的磷酸鹽、氮 (氨) 和鉀的來源通常來自富含這些元素的原礦或沉積物，但隨著目前消耗水平的持續，許多此類來源將很快枯竭或被限制開採，從而導致肥料價格上漲，作物產量下降。必要的關鍵變化之一是增加從人畜糞便和汙水中生產肥料的製造量。原汙水富含這些元素，可以捕獲和回收利用，去除細菌和病毒，作為肥料施用於作物。捕獲這些營養物質對於保護淡水和防止淡水湖泊和河流富營養化也很重要。每個城市都需要建立基礎設施，能夠處理廢物，並回收提取的磷酸鹽、氮和鉀用於農業。
能源效率是減少能源消耗（如碳氫燃料）最簡單的方法之一。對機動車每加侖英里數的監管可以節省消費者和汽車使用者的成本，同時大幅降低運輸車輛的運營成本。能源效率還可以降低建築物供暖和製冷的成本，以及電器和機械的成本。當燃料成本大幅增加時，產品的能源效率通常會迅速提高，例如 1970 年代初的石油峰值時期，節能型汽車開始主導市場。從經濟自由放任資本主義的角度來看，能源效率幾乎不需要政府監管，而是隨著資源枯竭或裝置運營成本過高而自然產生。如今，汽車的成本低於其整個使用壽命所需的燃料成本，隨著新型電動或混合動力發動機日益成為標準，這些燃料成本可以使運輸變得更加實惠，同時減少城市地區的空氣汙染，並減少二氧化碳排放。燃料排放標準很重要，因為它們可以幫助過渡到新技術和創新產品。
為了使地球適宜居住，成為人類未來成功的場所，人類與地球資源之間互動方式需要發生重大轉變。首先，透過更好的治理和消除腐敗的民選官員和政府委任人員。其次，停止將公有自然資源以盈利和剝削為目的私有化，並嚴格限制或消除這些剝削行為，從而保護土地。透過保護地球上三分之一的土地，森林可以充滿樹木和植物，幫助捕捉和減少二氧化碳，恢復荒野，減少滅絕，並減緩氣候變化過程。第三，保護野生動物，引入本地植物和動物，地球的一部分可以恢復到更加狂野和自然的狀態，這將有利於人類在星球上的生存。第四，努力減少並最終淘汰碳氫燃料，用太陽能、風能和核能等可再生能源取代它們。使用電動機或混合動力節能電機，而不是過時的內燃機，將有助於減少二氧化碳排放，恢復地球的大氣層。現有的技術可以使這項工作更加標準化。第五，重複使用和回收紙製品和其他廢物，以彌補日益枯竭的原材料，並使公共土地成為保護景觀的區域。這些材料的來源將不得不來自這些材料的重複使用和回收。只需採取五個簡單的行動，地球就可以轉變為一個更適合人類居住的可持續場所。
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