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热力学定律:再继续破坏植物,人类危险了

时间: 2015年07月21日 | 作者: | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
研究者称,如果我们再以这个速度继续破坏地球上的植物,人类文明可能就会变得彻底不可持续了。

John Schramski是佐治亚大学工学院的副教授。图片来源:Peter Frey/University of Georgia

 

美国佐治亚大学(UGA)的研究者最近在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表文章称,如果我们再以这个速度继续破坏地球上的植物,人类文明可能就会变得彻底不可持续了。

 

“你可以把地球想象成一个电池,在几十亿的时间里缓慢放电,”论文第一作者,佐治亚大学工学院副教授John Schramski说,“太阳的能量都储藏在植物和化石燃料中,但我们人类消耗能量的速度比它自我补充的速度快得多。”

 

地球曾经是没有生命的不毛之地,直到几十亿年之后才出现了最简单的有机体,可以将太阳光转化为自己的能量,它们出现之后就带来一大批植物与动物物种的爆炸,将地球变成了今天有着郁郁葱葱的森林和极端复杂多样生态系统的世界。

 

这项研究的计算基于热力学基本定律,它属于物理学范畴,研究热与机械能的关系。植物(或者说生物量,biomass)中储存着化学能,能用于食物和燃料,但农业的发展和城市的扩张正在逐渐毁坏植被及其储存的能量。

 

科学家估计在两千年前地球的活生物量中包含大约1万亿吨的碳,而从那时起,人类的诞生和发展已经让该数目缩减了一半,而其中或有超过10%是在过去的这一世纪所破坏的。

 

“如果再不扭转这一趋势,我们最终就会到达一个临界点,地球‘生物量电池’的放电不再能够支持我们的可持续发展。”Schramski说。

 

Schramski和佐治亚大学工学院的另一位副教授David Gattie,以及新墨西哥大学的James H. Brown合作,证明绝大部分生物能的损失都来自于砍伐森林,而大规模机械化农业生产以及人口快速增长带来的食物需求更加剧了这一过程。生物量被破坏得越来越多,地球储存的能量就越来越少,而这些能量对于维持地球的复杂食物网与生物地球化学平衡来说是不可或缺的。

 

“如果地球越来越不适宜居住,人类可依赖的能量来源越来越少,一旦经历干旱、传染病和社会动荡,我们的生活质量和存活率就会显著下降。”Schramski说。

 

论文认为,如果人类没有灭绝,生物量又低于可持续发展的阈值,人类人口就会急剧下降,被迫回到狩猎采集或种植的状态。

 

“我并不是一个热心的环保主义者,我所经受的训练和做的工作都是基于热力学的,”Schramski说,“热力学定律是绝对的、无可争议的,我们地球上可用的生物质能已经十分有限了,一旦它们被用完,可没有什么东西用来替代。”

 

Schramski和同事们希望大家意识到生物量的重要性,停止对生物量的破坏,并发展可再生能源,以此减缓迈向严重后果的步伐,这些措施都需要马上开始实施了。

 

“我认为自己是个现实乐观主义者,”Schramski说,“我对着这些数字看了无数遍,希望找到证据表明我算错了,现实并没有这么严峻,然而最终丝毫没能找到。”(撰文:James Hataway  翻译:丁家琦)

 

http://phys.org/news/2015-07-destruction-earth-life-humans-jeopardy.html

 

论文链接:http://www.pnas.org/content/early/2015/07/14/1508353112