袋鼠被人們普遍認為是澳大利亞的代表動物,和熊貓在中國的地位一樣。相信小夥伴們都在抖音上看過袋鼠和當地人打架的視頻,可是大家可能不知道的是袋鼠除了精通拳擊以外,我們如果想要降低溫室效應(Greenhouseeffect),也有可以從袋鼠身上學習的地方。
"溫室效應"是當今人類生存的大敵。長期以來,科學家們一直在研究改善溫室效應的方法,希望能阻止氣候退化的步伐,為人類争取一個穩定或更好的生存環境。袋鼠放屁在減少溫室氣體排放的研究中一直發揮着重要作用。
地球表面是如何維持讓人類舒适存活的溫度呢?
溫室效應中的"溫室"一詞常常是誤導性的。喜歡種花種草的人建造的溫室通常有一個透明的玻璃或塑料屋頂。陽光會穿透屋頂來加熱溫室裡的土地和空氣。由于溫室基本上是密閉的,熱空氣不易外洩,室外冷空氣不易外洩,室溫室内溫度高于室外。
然而,地球大氣的溫室效應并不是因為大氣就像溫室的玻璃屋頂,阻止了冷空氣和熱空氣在地球表面氣體和大氣之間的對流。"溫室"一詞僅供參考。太陽表面的溫度大約是6000度k(K是絕對溫度)。它發出的電磁波的大部分波長都在紫外線和可見光的範圍内。
當這些電磁波到達地球大氣層時,大約一半會被大氣層反射或吸收,另一半則會通過大氣層到達地表。這些到達地表的電磁波有的會被地球表面反射,有的會被地球吸收,所以地表的溫度會上升到20攝氏度左右。在這個溫度下,地球發出的電磁波向上移動到大氣中,大部分波長屬于紅外波段。
大氣層裡的氣體可以分成兩類,一類叫作非溫室氣體,包括氮、氧和氩,另一類叫作溫室氣體,包括水蒸氣、二氧化碳、甲烷、一氧化氮和臭氧。對太陽放射出來的紫外線和可見光電磁波,以及地球放射出來的紅外線電磁波來說,非溫室氣體是"透明"的,換句話說,這些電磁波穿過非溫室氣體時不會引起什麼反應。至于溫室氣體呢?
對太陽放射出來的紫外線和可見光電磁波來說,溫室氣體同樣是透明的;但是對地球放射出來的紅外線電磁波來說,溫室氣體的分子會吸收紅外線電磁波的熱并發生震動,然後再把被吸收的熱重新放射出來。這些重新被放出來的電磁波,不一定會往大氣層外面走,而是四面八方地發射,一部分往大氣層外面走,一部分沖撞到其他溫室氣體的分子,讓它們發生震動,一部分回過頭來往地球表面走。這就解釋了一個模糊而籠統的概念。
向袋鼠學習解決溫室效應之道
了解什麼是溫室效應之後,就應理解溫室效應本身不但不是件壞事,相反的,它能幫助地球表面維持一個适合人類生活的溫度,唯有當大氣層中的溫室氣體增加,才會引起地球暖化的現象。科學家遠在19世紀初期就已經發現、也逐漸驗證了溫室效應的現象。
二氧化碳是一種重要的溫室氣體。燃燒煤和汽油、制造水泥和毀壞森林都會增加大氣中的二氧化碳。根據科學家收集的數據,近半個世紀以來,大氣中的二氧化碳一直在持續快速增加,這确實造成了地球的嚴重變暖。
同時,甲烷也是一種重要的溫室氣體。如果與二氧化碳相比,甲烷對全球變暖的影響更大,但二氧化碳的影響在時間上更為長期。(準确地說,如果我們比較大氣中同樣質量的二氧化碳和甲烷,20年内甲烷在地球表面的熱量是二氧化碳的72倍,100年是二氧化碳的25倍,500年是二氧化碳的7.6倍。)
地球上的甲烷有好幾個重要來源。首先,地球上終年被冰凍在攝氏零度以下的陸地,地理學名詞叫作"多年凍土"(permafrost),多年凍土多半分布在南北極,占地球陸地面積20%,裡頭就儲存了甲烷。多年凍土融化時,甲烷就會被釋放出來。
如果地球的溫度上升,多年凍土融化的程度超乎尋常地增加,釋放出來的甲烷自然随之增加,也是科學家對于地球暖化可能引起的惡性循環隐憂之一。再者,在低窪的溼地和種植農作物的水田裡,微生物也會制造甲烷,特别是反刍動物如牛、羊和鹿,牠們在消化食物時,體内的微生物會經由發酵過程産生甲烷,并透過打嗝和放屁的生理反應把甲烷釋放出來。
而估計畜牧業産生的溫室氣體約占所有溫室效應的18%。因此,面對這個問題有不同的思考方向,一是減少肉類的食用,從能源消耗的觀點來看,飼養肉牛、肉羊的效率相當低,且有甲烷排放的問題。二是改良動物的飼料,減少動物體内甲烷的産生。
三是向袋鼠學習
科學家發現,袋鼠排出體外的氣體不含甲烷,因此科學家想要找出袋鼠的消化系統裡有什麼微生物能幫助消化食物的同時,不産生甲烷,如果能把這些微生物移到牛和羊的消化系統裡,是否會有同樣的結果。
澳大利亞科學家說,袋鼠放屁不含甲烷,也不會導緻全球變暖,因此他們試圖讓牛羊擁有袋鼠般的胃,以減少溫室氣體排放。
科學家想把袋鼠的屁移植到牛羊身上,因為牛羊身上會釋放出大量的甲烷,然而袋鼠卻不會。研究人員說,這種細菌還能使消化過程更加有效,從而使農民節省數百萬美元的飼料成本。
盡管人們的普遍印象是,空氣污染主要來源于工業國的廢氣排放,但事實上,在一些國家,牲畜排放量占溫室氣體排放總量的相當大比例。
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