知乎日报 ( ) • 2024-04-11 15:16
赵泠,莱布尼茨工作室监事会主席 查看知乎原文

人类可以用电解或太阳光将海水分解来制造氧气,但根据实际情况不一定有必要使用:

  • 地球大气里现存的氧气相当之多,按照 Walker, J. C. G.的估计有 1.4E18 千克,这是 14 后面有 17 个零的数字;每年,地球生物圈和大气圈·水圈·岩石圈交换约 3E14 千克氧气;在地球生物圈完全不进行光合作用而维持现有呼吸作用率的情况下,大气里现存的氧要等五千年[1]两万五千年才会耗尽。
  • 况且在这个情景里呼吸作用率不可能不变。
  • 将比较敏感的人憋死至少要将大气氧浓度从现在的 21%降到 18%以下,起码七百一十四年。人还可以从空气里浓缩氧,足够你等到人类完成大规模的地球工程——事实上你这辈子都不一定看得到人类开始搞这个工程,因为实在是没必要。
  • 如果要求人类只靠技术产生氧气,其实人类文明的总功率拿出约十分之一来制造氧气,效果就会超越地球生物圈的光合作用氧生产量,而且这个工程并不会很花时间去准备。
  • 况且人类文明的总功率还在成长,将今后新兴建太阳光发电、氢能源、裂变核能之类产业的生产路径改动一下就能产生巨大的氧气生成量,无需专门改动现有产业。

但是,粮食危机就是另一回事了,现代社会的资源分配是不平衡的,会有一些人等不到食物分配完成(后详)。

地球大气里的氧气主要来自浮游光合生物中的色藻和蓝菌。将这些生物改成不产氧光合作用并不是不行。

  • 色藻现归属 SAR 超类群,将其描述为浮游植物的教科书严重过时。硅藻和双鞭毛虫门(甲藻)提供了色藻主要的光合作用氧生产量,随季节变化占全球光合作用氧生产量的 20%[2]到 50%。
  • 蓝菌 Prochlorococcus 作为旧分类浮游植物,每年的活细胞数量随季节变化在 2.8E27~3.4E27 个[3],约 1.71 亿吨碳。此物种随季节变化提供全球光合作用氧生产量的 13%到 48%[4],与另一种蓝菌 Synechococcus 提供了约一半的海洋碳固定量。蓝菌早已算是细菌界的了。

但“不用考虑饿死”是不可能的。人和家禽·家畜所吃的植物没有产氧光合作用以外的能量来源,寄生植物依靠的是宿主的产氧光合作用,食虫植物是从昆虫等动物里获取氮和微量元素而不是作为能源,况且这些昆虫的生物量本质上还是产氧光合作用支持的。植物不可能靠不产氧光合作用维持现在的生物量,粮食危机不可避免。

不过,事实上人类的存续并不需要太多人口,而且人也可以食用加工过的色藻、细菌、古菌,在必要的场合单细胞农业可以支持成百上千亿的人口,麻烦的是建成之前某些地方就会呈现中国古籍里的描述[5]了。

总之,由于人类在这方面的能力强于地球生物圈的其余部分,无论经过多久,这件事都不能导致人类被“憋死”。