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拿什么拯救你 我的地球 话题一 地球也怕热 “全球变暖”已经从媒体的反复宣传轰炸变成了每个人都体会到了的切身感受：异常的气候变化混淆了四季，频繁的自然灾害导致生灵涂炭，冰架崩裂海冰融化让我们必须不停地修改两极地图……而科学家则用一张图来直观地描述了全球温度变化，这张形似“曲棍”的图警告我们，放任温室气体排放，一旦二氧化碳浓度突破警戒线，地球将面临灭顶之灾。 遏止全球变暖 刻不容缓 极地告急 验证升温“曲棍”图 话题二 人类的警醒 尽管我们尚不知道大气中二氧化碳浓度的临界点，即增加多少二氧化碳才是安全的，但不管怎样，我们知道这个会令气候产生不可逆转变化的临界值是存在的，并且气候越温暖，我们就离危险越接近。于是，从碳交易到碳封存，从政策到技术，全球都行动了起来，开始尝试多种方法来减少二氧化碳排放量。 足球走向绿色 实践碳封存技术 吸收温室气体的大烟囱 虚假的碳交易 埋藏气候变化 否决“气候门” “度”量气候变化 把碳“锁”进玄武岩 IPCC审查工作流程 控制全球变暖的捷径 话题三 海洋环境的恶化 如果有外星人，他们也许会将地球叫做“蓝星”：地球表面%是蓝色的海洋。海洋环境直接关系到人类的生存。然而，海洋却正在面临越来越多的威胁：赤潮、漏油、来自陆地的污染……这些问题综合起来又会怎么样？全球不同研究机构、不同学科的多名研究人员提出了“海洋健康指数”这个概念，来告诉大家，我们的海洋到底处于一个怎样的状态？她是否还健康？ 海岸“死亡地带”逐渐扩大 窒息生命的海洋 沉船有毒 漏油猛如虎 死于塑料 日本地震后遗症 我们的海洋健康吗 话题四 动物王国的告急 《创世记》中，上帝授意诺亚建造方舟，以从大洪水中拯救陆上苍生。我们面临的情况也许一点也不比故事中的大洪水时好：世界自然保护联盟（IUCN）发布的年濒危物种红色名录显示，在被评估的,个物种中，有,个物种受到威胁。当然，上帝的授意是不存在的，我们必须自己行动起来，建造“方舟”，来保护这些物种——也许，这同时也是在拯救我们自己。 秃鹫的新食谱 禁渔有理 禁捕小鱼破坏生态 让鱼类安全通过水电站 两栖动物方舟 寻找鳄鱼杀手 禁售蓝鳍金枪鱼 除草剂导致动物变性 乌龟拯救小岛生态 秃鹫困境 给美洲豹安家 话题五 生态系统的拯救 大自然是一场交响音乐会：在名为环境的会场里，每个物种都有它们自己的位置，它们所发出的声音合奏就成为了一场优雅而又壮阔的交响乐演出。然而，人类活动已经破坏了大自然的交响乐，生命也许会从生机勃勃到沉寂无声。我们该怎样让这美妙的交响乐重新奏响？ 湿地的终结 河口的生态危机 商业化保护红杉林 变调的自然交响乐 蚯蚓“吞噬”森林 给地球设定安全界限 话题六 环保技术的开发 科技使我们的生活得到了前所未有的便利，但这些便利也让我们付出了代价：在穿上干净衣服时，去污剂却进入了河流中；渴了随时能买到瓶装水，但那些塑料瓶却会留在环境中，几百年也不会分解……幸而我们意识到了这些问题，依然是科技——也许还有一些政策来帮忙——让我们能够亡羊补牢。 让去污剂更安全 环保，别漏了蓝天 塑料瓶回收再回收 加快绿色专利审批 细菌“吃”掉塑料 话题七 新能源带来新希望 石油资源的利用遭遇到了难题：能够很容易开采出来的石油资源已经越来越少了，人类社会不得不使用更昂贵的设备，加入更复杂的化学剂，以及投入更多能量去开采那些不怎么容易开采的石油——且不说燃烧化石燃料是大气中二氧化碳含量升高的主要原因。我们是时候将目光从石油身上移开了。从地热能到风力发电，从太阳能电池板到新型锂电池，从纤维素乙醇到细菌炼油厂，这些新能源也许还不算完美，却为我们带来了延续的——用时髦的词来说是可持续的——希望。 用之不尽的地热资源 灌木丛中的绿色黄金 用草制造乙醇 纤维素乙醇潜力巨大 去太空采集太阳能 巧妙提升光电池效率 叶绿素发电 细菌炼油厂 让风力稳定供电 植物：未来能源工厂 空中发电站 利用病毒发电 物超所值的新电池 话题八 能源安全关系生命 年日本大地震令日本福岛第一核电站严重损毁，大量放射性物质泄漏到外部。人们重新记起了苏联切尔诺贝利核事故的恐怖，以及美国三里岛核事故之后向加拿大购买电力以维持当地居民供电的耻辱。一时间，世界各国纷纷暂停本国的核电项目，重新审视能源安全的问题。核是一把双刃剑，它能以极高的效率为社会运转供能，同时也存在极大的风险，我们必须将它牢牢控制在反应堆里。 最新的核电站安全吗 封死反应堆 福岛核电站的归宿 埋葬“来自地狱的元素” 內容試閱： 【序】集成再创新的有益尝试 欧阳自远 中国科学院院士　中国绕月探测工程首席科学家 《环球科学》是全球顶尖科普杂志《科学美国人》的中文版，是指引世界科技走向的风向标。我特别喜爱《环球科学》，因为她长期以来向人们展示了全球科学技术丰富多彩的发展动态；生动报道了世界各领域科学家的睿智见解与卓越贡献；鲜活记录着人类探索自然奥秘与规律的艰辛历程；传承和发展了科学精神与科学思想；闪耀着人类文明与进步的灿烂光辉，让我们沉醉于享受科技成就带来的神奇、惊喜之中，对科技进步充满敬仰之情。在轻松愉悦的阅读中，《环球科学》拓展了我们的知识，提高了我们的科学文化素养，也净化了我们的灵魂。 《环球科学》的撰稿人都是具有卓越成就的科学大家，而且文笔流畅，所发表的文章通俗易懂、图文并茂、易于理解。我是《环球科学》的忠实读者，每期新刊一到手就迫不及待地翻阅以寻找自己最感兴趣的文章，并会怀着猎奇的心态浏览一些科学最前沿命题的最新动态与发展。对于自己熟悉的领域，总想知道新的发现和新的见解；对于自己不熟悉的领域，总想增长和拓展一些科学知识，了解其他学科的发展前沿，多吸取一些营养，得到启发与激励！ 每一期《环球科学》都刊载有很多极有价值的科学成就论述、前沿科学进展与突破的报告以及科技发展前景的展示。但学科门类繁多，就某一学科领域来说，必然分散在多期刊物内，难以整体集中体现；加之每一期《环球科学》只有在一个多月的销售时间里才能与读者见面，过后在市面上就难以寻觅，查阅起来也极不方便。为了让更多的人能够长期、持续和系统地读到《环球科学》的精品文章，《环球科学》杂志社和外语教学与研究出版社合作，将《环球科学》刊登的科学前沿精品文章，按主题分类，汇编成“科学最前沿”系列丛书，再度奉献给读者，让更多的读者特别是年轻的朋友们有机会系统地领略和欣赏众多科学大师的智慧风采和科学的无穷魅力。 “科学最前沿”系列丛书包括七个分册： 1. 天文篇——《太空移民，我们准备好了吗》 2. 医药篇——《现代医学真的进步了吗》 3. 健康篇——《谁是没病的健康人》 4. 环境与能源篇——《拿什么拯救你，我的地球》 5. 科技篇——《科技时代，你OUT了吗》 6. 数理与化学篇——《霍金和上帝，谁更牛》 7. 生物篇——《谁是地球的下一个主宰》 当前，我们国家正处于科技创新发展的关键时期，创新是我们需要大力提倡和弘扬的科学精神。“科学最前沿”系列丛书的出版发行，与国际科技发展的趋势和广大公众对科学知识普及的需求密切结合；是提高公众的科学文化素养和增强科学判别能力的有力支撑；是实现《环球科学》传播科学知识、弘扬科学精神和传承科学思想这一宗旨的延伸、深化和发扬。编辑出版“科学最前沿”系列丛书是一种集成再创新的有益尝试，对于提高普通大众特别是青少年的科学文化水平和素养具有很大的推动意义，值得大加赞扬和支持，同时也热切希望广大读者喜爱“科学最前沿”系列丛书！ 【前言】科学奇迹的见证者 陈宗周 《环球科学》杂志社社长 1845年8月28日，一张名为《科学美国人》的科普小报在美国纽约诞生了。创刊之时，创办者鲁弗斯?波特（Rufus Porter）就曾豪迈地放言：当其他时政报和大众报被人遗忘时，我们的刊物仍将保持它的优点与价值。 他说对了，当同时或之后创办的大多数美国报刊都消失得无影无踪时，快满170岁的《科学美国人》却青春常驻、风采迷人。 如今，《科学美国人》早已由最初的科普小报变成了印刷精美、内容丰富的月刊，成为全球科普杂志的标杆。到目前为止，它的作者，包括了爱因斯坦、玻尔等148位诺贝尔奖得主——他们中的大多数是在成为《科学美国人》的作者之后，再摘取了那顶桂冠。它的读者，从爱迪生到比尔?盖茨，无数人在《科学美国人》这里获得知识与灵感。 从创刊到今天的一个多世纪里，《科学美国人》一直是世界前沿科学的记录者，是一个个科学奇迹的见证者。1877年，爱迪生发明了留声机，当他带着那个人类历史上从未有过的机器怪物在纽约宣传时，他的第一站便选择了《科学美国人》编辑部。爱迪生径直走进编辑部，把机器放在一张办公桌上，然后留声机开始说话：“编辑先生们，你们伏案工作很辛苦，爱迪生先生托我向你们问好！”正在工作的编辑们惊讶得目瞪口呆，手中的笔停在空中，久久不能落下。这一幕，被《科学美国人》记录下来。1877年12月，《科学美国人》刊文，详细介绍了爱迪生的这一伟大发明，留声机从此载入史册。 留声机，不过是《科学美国人》见证的无数科学奇迹和科学发现中的一个例子。 可以简要看看《科学美国人》报道的历史：达尔文发表《物种起源》，《科学美国人》马上跟进，进行了深度报道；莱特兄弟在《科学美国人》编辑的激励下，揭示了他们飞行器的细节，刊物还发表评论并给莱特兄弟颁发银质奖杯，作为对他们飞行距离不断进步的奖励；当“太空时代”开启，《科学美国人》立即浓墨重彩地报道，把人类太空探索的新成果、新思维传播给大众。 今天，科学技术的发展更加迅猛，《科学美国人》的报道因此更加精彩纷呈。新能源汽车、私人航天飞行、光伏发电、干细胞医疗、DNA计算机、家用机器人、“上帝粒子”、量子通信……《科学美国人》始终把读者带领到科学最前沿，一起见证科学奇迹。 《科学美国人》追求科学严谨与科学通俗相结合的传统也保持至今，并与时俱进。于是，在今天的互联网时代，《科学美国人》及其网站，当之无愧地成为报道世界前沿科学、普及科学知识的最权威科普媒体。 科学是无国界的，《科学美国人》也很快传向了全世界。今天，包括中文版在内，《科学美国人》在全球用15种语言出版国际版本。 《科学美国人》在中国的故事同样传奇。这本科普杂志与中国结缘，是杨振宁先生牵线，并得到了党和国家领导人的热心支持。1972年7月1日，在周恩来总理于人民大会堂新疆厅举行的宴请中，杨先生向周总理提出了建议：中国要加强科普工作，《科学美国人》这样的优秀科普刊物，值得引进和翻译。由于中国当时正处于“文革”时期，杨先生的建议6年后才得到落实。1978年，在“全国科学大会”召开前夕，《科学美国人》杂志中文版开始试刊。1979年，《科学美国人》中文版正式出版。《科学美国人》引入中国，还得到了时任副总理的邓小平以及国家科委主任方毅（后担任副总理）的支持。一本科普刊物在中国受到如此高度的关注，体现了国家对科普工作的重视，同时，也反映出刊物本身的科学魅力。 如今，《科学美国人》在中国的传奇故事仍在续写。作为《科学美国人》在中国的版权合作方，《环球科学》杂志在新时期下，充分利用互联网时代全新的通信、翻译与编辑手段，让《科学美国人》的中文内容更贴近今天读者的需求，更广泛地接触到普通大众，迅速成为了中国影响力最大的科普期刊之一。 《科学美国人》的特色与风格十分鲜明。它刊出的文章，大多由工作在科学最前沿的科学家撰写，他们在写作过程中会与具有科学敏感性和科普传播经验的科学编辑进行反复讨论。科学家与科学编辑之间充分交流，有时还有科学作家与科学记者加入写作团队，这样的科普创作过程，保证了文章能够真实、准确地报道科学前沿，同时也让读者大众阅读时兴趣盎然，激发起他们对科学的关注与热爱。这种追求科学前沿性、严谨性与科学通俗性、普及性相结合的办刊特色，使《科学美国人》在科学家和大众中都赢得了巨大声誉。 《科学美国人》的风格也很引人注目。以英文版语言风格为例，所刊文章语言规范、严谨，但又生动、活泼，甚至不乏幽默，并且反映了当代英语的发展与变化。由于《科学美国人》反映了最新的科学知识，又反映了规范、新鲜的英语，因而，它的内容常常被美国针对外国留学生的英语水平考试选作试题，近年有时也出现在中国全国性的英语考试试题中。 《环球科学》创刊后，很注意保持《科学美国人》的特色与风格，并根据中国读者的需求有所创新，同样受到了广泛欢迎，有些内容还被选入国家考试的试题。 为了让更多中国读者能了解到世界前沿科学的最新进展与成就，开阔科学视野，提升科学素养与创新能力，《环球科学》杂志社与外语教学与研究出版社合作，编辑出版了这套“科学最前沿”丛书。 丛书内容从近几年《环球科学》（即《科学美国人》中文版）刊载的文章中精选，按主题划分，结集出版。这些主题汇总起来，构成了今天世界前沿科学的全貌。 丛书的特色与风格也正如《环球科学》和《科学美国人》一样。中国读者不仅能从中了解到科学前沿，还能受到科学大师的思想启迪与精神感染。 在我们正努力建设创新型国家的今天，编辑出版这套“科学最前沿”丛书，无疑具有很重要的意义。展望未来，我们希望，在“科学最前沿”的读者中，能出现像爱因斯坦那样的科学家、爱迪生那样的发明家、比尔?盖茨那样的科技企业家。我们相信，“科学最前沿”的读者会创造出无数的科学奇迹。 未来中国，一切皆有可能。 【文摘】禁售蓝鳍金枪鱼 撰文：迈克尔?莫耶（Michael Moyer） 翻译：蒋青 INTRODUCTION 蓝鳍金枪鱼的经济价值在金枪鱼甚至全鱼类中首屈一指，是最受欢迎的食用鱼之一。由于生长缓慢和过度捕捞，如今全球蓝鳍金枪鱼的数量已经大大减少。欧盟渔业专家警告说，如果不限制捕捞，蓝鳍金枪鱼可能会灭绝。一项拟议中的贸易禁令或许可以让蓝鳍金枪鱼“走出”我们的菜单。 2010年1月，日本东京筑地鱼市一条重321.8千克的巨大蓝鳍金枪鱼卖出了17.5万美元的高价。售出当天下午，鱼市不远处一家名为“久兵卫”的米其林星级餐厅里，食客们济济一堂，大快朵颐，享用着从全世界最昂贵的鱼身上切下的最肥美的鱼腩——“吞乐”（toro，日文中指蓝鳍金枪鱼的肚皮肉，此处为音译）。 过不了多久，日本的食客们就要为金枪鱼支付更昂贵的账单了。2010年3月，在卡塔尔多哈举办的一次濒危物种国际贸易公约（Convent ion on International Trade of Endangered Species，CITES）会议上，人们计划推出一项提案，要求禁止所有针对北方蓝鳍金枪鱼（Thunnus thynnus）的贸易行为，将这种鱼与白犀牛、亚洲象之类的大型动物明星同等对待。日本进口的蓝鳍金枪鱼数量占到大西洋和地中海蓝鳍金枪鱼渔获总量的大约80%，与此同时，这种鱼的种群数量已经大幅下降到了一个极低的水平，以至于许多科学家推测它们正走向灭绝（参见《环球科学》2008年第4期《拯救蓝鳍金枪鱼》一文）。 对这样一种具有重要商业价值的动物施行国际贸易禁令是一项前所未有的举措，提案方已经做好了迎接强烈反对声浪的准备。按照CITES的要求，一个物种的数量要降至不足历史水平的20%，或者短期内数量下降率高得异常，才能对其实行全面贸易禁令。在蓝鳍金枪鱼长达数十年的一生当中，它们会从地中海巡游到墨西哥湾，要想统计它们的总数绝非易事，但最近由联合国粮食及农业组织（United Nations Food and Agriculture Organization）和国际大西洋金枪鱼保护委员会（International Commission for the Conservation of Atlantic Tunas，ICCAT）组织的多个科学委员会都一致认为，北方蓝鳍金枪鱼符合这一标准。 CITES列出的另一个条件是：执法人员必须能够识别出不同种类的金枪鱼。这项任务几乎与查核种群数量一样困难。蓝鳍金枪鱼有三种，分别是北方蓝鳍金枪鱼、太平洋蓝鳍金枪鱼和南方蓝鳍金枪鱼。然而，就连训练有素的分类学家都很难将北方蓝鳍金枪鱼和太平洋蓝鳍金枪鱼区分开。这个问题一直延伸到人们的餐桌上。2009年末，美国哥伦比亚大学和美国自然历史博物馆的一个研究团队检查了从纽约和丹佛两个城市的寿司餐馆里偷偷带出来的68份金枪鱼样品。他们发现，31家餐馆中有19家都认不出或认错了他们所提供的金枪鱼种类——比如把大眼金枪鱼（bigeye）当成蓝鳍金枪鱼（或把蓝鳍金枪鱼当成大眼金枪鱼）。他们还发现，在9份被宣传为“长鳍金枪鱼” （wh i t e tu n a） 的样品中， 有5份根本不是金枪鱼，而是玉梭鱼（escolar，也叫蛇鲭）。这种鱼含有一种不可食用的蜡脂（wax ester），能够引发腹泻，在意大利和日本已被禁售。 传统的DNA分析手段无法识别不同种类的金枪鱼，因为它们的基因实在太相似了。因此，研究人员引进了一种新方法。传统的DNA条形码（DNA barcoding）技术将DNA序列打碎成由碱基对组成的杂乱的包，然后比较这个包与对照包的相似度。新方法则着眼于全基因组中一个特殊位置处DNA序列的核苷酸顺序。这种方法能够明确无误地鉴别任何金枪鱼样品——哪怕它们被摆在寿司饭团上面。 “某些基于DNA的识别方法将成为确保CITES禁令得到有效执行的重要组成部分，”这项研究的合作者之一雅各布?洛温斯坦（Jacob Lowenstein）说，“它有可能在不久的将来成为监管机构的标准方法。”即使CITES的提案失败了，仍有大量监管工作要做。 ICCAT负责设定大西洋和地中海海域蓝鳍金枪鱼的捕捞配额，可以说，他们的工作做得相当糟糕。“金枪鱼捕捞者因为普遍担心蓝鳍金枪鱼减产，所以在20世纪60年代组建了ICCAT，并定期召开会议，”美国蓝色海洋研究所（Blue Ocean Institute）所长卡尔?萨菲纳（Carl Safina）说，“从它成立之日起，金枪鱼的数量除了下滑外，还是下滑。” 尽管ICCAT设定的捕捞配额已经远远高于其科学顾问团建议的数值，偷捕和走私的行为却依然猖獗。以2007年为例，尽管科学家建议ICCAT在金枪鱼产卵期内应暂停地中海的渔业活动，并将渔获量控制在1.5万吨以下，ICCAT还是规定“东大西洋、地中海海域渔获上限为2.95万吨”。结果，渔民当年的捕获量约达6.1万吨，而且大多数都捕自地中海的产卵区。用萨菲纳的话来说，“这根本是在对蓝鳍金枪鱼发动全面战争。”

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