节日快乐。本周我们正在重印我们2020年的最高故事。本文首次在2020年6月在我们的“能源”问题上出现在线。
D.耳阵，
我要模仿Rudyard Kipling并告诉你一个如此的故事。Kipling是100年前世界上最受欢迎的作家之一。他写了《丛林故事》．也只是如此的故事开始时，他给女儿约瑟芬讲睡前故事。它们是关于动物如何形成自己著名的特征的，比如骆驼的驼峰和豹的斑点。吉卜林是一位出色的作家，但他的动物故事都是自己编的。我的故事是基于科学的，这意味着许多人，通过最近的许多实验，得出结论，事情可能就是这样的。
这也是一个关于进化的故事，这是大自然的研发部门。像Kipling一样，我给了某些事情的人类：细菌组织委员会和申请，研究和开发部门的答案，因为植物和恐龙。和研发部门（也就是说，进化）试图提出解决方案。我要打电话给进化“先生。研发。“当他发现问题时，R＆D先生以不同的方式测试了一些解决方案。但有时这些解决方案有无法预料的后果。所以在这里我们走了！
鸟类的肺怎么这么好?它们是从恐龙那里继承来的。但为什么恐龙有它们？
曾几何时，在1月的一个寒冷的日子里，我正在通过伦敦的丽晶公园慢跑，仔细通过鹅群，海鸥，鸽子和围绕着划船湖的鸭子踩踏。但是，也许是因为我刚刚读书（尼克车道氧)我的眼睛在这群鹅中认出了一对陌生的鹅:斑头雁，一男一女。
但是他们在1月份在伦敦在伦敦做了什么？在冬天，他们通常住在印度中部，夏天，他们住在哈萨克斯坦或蒙古。如果你看一下地图，你可以看到哈萨克斯坦和印度之间的障碍是喜马拉雅山脉，世界上最高的山脉。每年，数百万个酒吧头鹅迁移喜马拉雅山，一直在数百万年这样做。他们被认为飞往28,000英尺。他们飞过珠穆朗玛峰！他们如何做到这一点？
答案似乎是那个酒吧头鹅，就像所有的鸟类蜂鸟，鸵鸟，鸽子 - 有超级效率的肺部。它使我们的肺部 - 所有哺乳动物的肺部看起来像原始。我敢肯定的时候鸟儿聚在一起，他们八卦了我们的肺部的可怜！
所有哺乳动物，包括我们，都是通过同一个开口吸气和呼气。你能想象如果我们的消化系统也是这样运作的吗?如果我们把食物放进嘴里，经过消化后，以同样的方式流出来呢?这是想都不敢想的!幸运的是，对于消化，我们有一个单独的输入和输出。这就是鸟类的肺:一个内点和一个外点。它们的骨头中也有气囊和空腔。当他们吸气时，一半的好空气(含氧气)进入这些中空的空间，另一半通过后面的入口进入他们的肺。当它们呼出时，储存在中空位置的好空气也会从后面的入口进入它们的肺部，而坏空气(二氧化碳和水蒸气)则会从前面的出口排出。所以不管鸟类是吸气还是呼气:好的空气总是通过肺部朝一个方向流动，把所有的坏空气都赶在前面。
鸟类的肺怎么这么好?它们是从恐龙那里继承来的。鸟类是恐龙!当我在20世纪40年代长大的时候，生物学中有一个类别叫“鸟”，意思是鸟类。但是科学家们现在已经把鸟类归为一类叫做恐龙，而那些恐龙，像鸽子、海鸥和鹅，今天就在我们周围飞行。如果你想知道恐龙是什么味道，那就吃点鸡肉吧!
土地上的植物必须幸福地贴在岩石的表面上。但他们显然怨恨这一点。
恐龙有这个超级高效的肺系统，它们作为优势物种成功地在地球上行走，从大约2.5亿年前开始到大约6500万年前，当时一颗巨大的小行星撞击了墨西哥，它们中的大多数都灭绝了。除了鸟类。但恐龙为什么会有这种超级肺系统呢?
要回答这个问题，我们必须追溯到很久以前，植物从海洋来到陆地的时候，大约4.5亿年前。在此之前，植物只生活在海洋中:地球表面是一片沙漠。
一些先锋植物看到了机会，聚在一起说:“走吧!”然后迁移到陆地上。但一旦这些植物离开了水，它们发现了一些在海洋中从未遇到过的问题:重力。在海洋里，如果你是一株植物，你可以浮在水面上，因为植物的密度和水的密度相差不大。在海洋之外，植物的密度比空气大得多，所以重力可以把它拉下来。
所以在数千万年的时间里，陆地上的植物不得不像苔藓一样依附在岩石表面。但他们显然对此不满，并决定成立一个委员会，向R&D先生申请豁免。
研发先生： 你好。你怎么了？
个人电脑：我们的问题是引力。我们从来不得不在海洋中处理它，这对土地上的一个问题是一个问题。
研发先生为什么重力对你来说是个问题?
个人电脑：我们想做我们在海洋中所做的事情，这是吸收大量的阳光，也是最好的方法是拥有一个长茎，然后在树枝的末端有树枝并最大化我们的潜力吸收阳光。
研发先生：我明白你想要什么，但它会带我一段时间。百万年左右回来。
植物旋转他们的拇指了一百万年。
个人电脑好了，一百万年到了!你有发现什么吗?
研发先生是的，让我看看，我想我在抽屉里。这就是木质素。
个人电脑：什么是木质素？
研发先生：这是一种由碳和氢制成的刚性分子。如果将其吸收到身体的细胞中，它将与您已经拥有的软盘纤维素分子相互作用，这将产生一个非常坚固的结构，使您的细胞变得像砖一样。然后，您可以将一个单元格堆叠在另一个牢房上，您可以随时随地加强。
个人电脑:多高?
研发先生：超过300英尺。
个人电脑： 哇！
因此，植物愉快地吞下了木质素，并肯定，它完全正如研发先生所说的那样，在短时间内，秸秆，树干，分支机构，根，叶子开始在地球上弹出。
唯一的问题是，当这些树的自然生命结束时，细菌和真菌孢子准备分解它，磨刀。但当它们到达木质素时，它们的刀子卡住了:它们无法消化木质素。正是这种物质使木质素变得强大，打败了当时的细菌和真菌。所以，它们做了我们吃鸡肉晚餐时所做的事:它们吃光了所有的肉，留下了骨头，也就是木质素。
最终另一棵树死了，倒在了第一棵树的上面，然后同样的事情又发生了一次，然后又发生了一次又一次，就这样持续了几十万年，几百万年，几千万年。最后，超过1亿年的枯树、蕨类植物和未消化的木质素沉积在地球表面下。我们把这些发生的大部分时间称为石炭纪(产生碳)时代。
请记住如何进化有时会有无法预料的后果吗？嗯，这种木质素的沉积物在大气中产生了氧气浪涌。因为对于进入地球的每个烃原子，氧原子在衰减过程中不清楚。大量的碳（木质素）进入地球，因此大量的氧气在大气中建立起来。今天，氧气是21％的大气层。但大约300万年前，氧气超过30％。有这么多的氧气，昆虫有很低的呼吸方式，都能够得到巨大的。蜻蜓有三英尺的翅膀，千足八英尺长。两栖动物 - 青蛙等肺部效率低下，它们能够像餐厅桌一样大。
当时的微生物最终意识到了氧气的激增。昆虫和两栖动物似乎并不在意，因为它们依赖于丰富的氧气来源。因此，现在忧心忡忡的微生物组织了他们的委员会(MC)，去见研发先生。
研发先生：你好，我能为你做些什么？
马克：我们认为存在危险情况，因为每年的氧气水平都达到了更高，而且他们现在可能达到35％。
研发先生： 所以？
马克对于难以消化的木质素，没有什么能阻止它继续上升。
研发先生：我看到了你的观点，因为在43％的雷击会导致整个气氛点燃，因为它在易燃氧气中如此高。而整个生活在地球上的实验将结束。是的，我同意我们必须做点什么。给我一百万年，我会看到我能做什么。
一百万年以来，氧气浓度一直在上升。更令人担忧的微生物又回到了研发先生身上。
研发先生：坏消息是我没有任何物理给你。但我可以给你一个koan。
马克： 那是什么？
研发先生:公案是你能想到的对你的处境有帮助的东西。这句话是:“要想接受，必须先给予。”
马克： 这意味着什么？
研发先生当前位置我能告诉你的只有:想一想，你的问题就会迎刃而解。
所以微生物消失并辩论这是10,000年左右的这意味着什么。最后，有一个天才真菌细胞在半夜醒来，思考，“我有它！”对于这1000万年来，由于本发明的木质素，他们一直在努力咀嚼它，他们根本没有能力这样做：太难了，他们太软了。
但感谢这个蘑菇孢子的伊萨克牛顿，他们意识到他们必须做的事情。他们不得不发出一种溶解木质素的特殊化学酶，并在外部将其分成较小的碎片。所以他们发明了干腐烂。
衰变过程将氧气从大气中拉出并将其与烃结合，释放二氧化碳（CO2）和水（h2O)作为结果。当木头燃烧(快速氧化)，当我们消化食物(中度氧化)，当有机物质腐烂(缓慢氧化)时，就会发生这种情况。
一旦如何了解如何氧化木质素的秘诀就被理解，真菌孢子和细菌开始分解所有尚未僵化的死木，在过程中使用氧气，因此大气中的氧气水平开始迅速下降。在金钱时期（3亿年前）在二叠纪期间（2.5亿年前）结束时，它从高于30％的高度达到大约12％。这对地球上的大部分生命都是坏消息，因为它已经沉迷于这种异常高的氧气水平。地球上所有生命中的百分之九十五的氧气融化了氧气中如此低的气氛。这是地球生命史上最大的灭绝事件。
为了生存的生命形式中的5％，并使用他们留下的呼吸来追溯到研发先生，说：“我们需要帮助在这种少量氧气上生存。”
感谢这是蘑菇孢子的伊萨克牛顿，他们意识到他们不得不发出特殊酶。
500万年后，这是设计这一非常复杂的事情所花费的时间，研发先生用一个入口点和出口点提出一个肺部系统，空心骨骼和空气囊暂时存放氧化空气。与任何先前的肺系统相比，它是超级效率，并充分利用了有限的氧气。从研发先生收到此礼物的动物是恐龙。
它们的新肺非常高效，以至于在接下来的数千万年里，当氧气水平缓慢回升到20%时，恐龙就能变得非常大——比大象等陆地哺乳动物的肺都大。许多恐龙超高效的肺可以将氧气输送到它们庞大身体的每一个部位。中空的骨骼有助于减轻他们的体重。当鸟类从恐龙进化而来的时候，它们能够很好地利用这个超级高效的肺系统。这就是为什么恐龙能长得这么大，为什么斑头雁能飞越喜马拉雅山!
最后。
否则就该结束了。但是我们还要介绍一个角色，那就是VCP先生(非常聪明的灵长类动物)。大约400年前，VCP先生发现他可以在地球表面下挖掘并提取木质素化石，这些木质素已经变成了煤，然后将其燃烧，释放出它最初沉积时所储存的能量。这使得VCP先生的文明和人口以惊人的速度增长。这曾经是一个快乐的成功故事。现在，它已经开始成为一个大问题。
我们今天所使用的化石燃料——煤、石油、天然气——有90%都是在泥盆纪、石炭纪和二叠纪沉积下来的。所有的碳氢化合物现在都被释放到大气中。
因此，VCP先生的整个文明都是建立在燃烧化石燃料的基础上的，这是木质素结构的奇怪，以及很久以前的微生物——细菌和真菌——无法分解它的结果。这是一种"全球消化不良．” Which brings us to our big problem. By burning all these fossil fuels, Mr. VCP is releasing carbon dioxide into the atmosphere at a rate 500,000 times faster than it was deposited in the first place. This is causing the atmosphere of the planet to heat up so quickly that it will shortly be damaging, perhaps fatal, to Mr. VCP, unless his civilization figures out a solution.
所以贝拉，这就是我们现在的位置。
我想你知道VCP先生就是我们。也许如果我们没有开始燃烧化石燃料，文明就会沿着400年前莎士比亚时代的道路继续前进。那时，全世界都在使用太阳能——只是短期储存的太阳能:储存在我们用来做面包的谷物中，或者储存在马吃的干草中，以提供真正的马力。有时能量根本不会储存起来——我们只是享受太阳的热量，把蔬菜和肉晒干储存起来;或者是风吹着航行在世界海洋上的船只的帆;或是雨水落下，使水车转动，磨我们的粮食。太阳能储存时间最长的是树木中的木材(木质素!)，我们砍伐树木，用作燃料或制造木炭，供铁匠锻造钢铁。这些树最多有150到200年的历史。
对于这个问题，我们现在能做些什么呢?首先，我们所有人都需要认识到这确实是个问题，并希望说服位高权重的人对此做些什么。困难的是，大多数老年人在成长过程中都认为石油、煤炭和天然气是伟大的，很难教老狗学新把戏。你还年轻，你能比老年人更清楚地看到情况。
现在有许多良好的替代品到燃烧的化石碳氢化合物。风车。太阳能板。潮汐发电。甚至某种安全的核电等钍反应器。科学家们也在致力于发明的发明，可以将多余的二氧化碳从大气中拉出并将其转化为石灰岩（用：埃及金字塔由石灰石制成），甚至将其转化为燃料。但这些发明需要快速扩大。它们有点像火箭在20世纪20年代。但在40年来，男人骑了火箭到月球！
地球是关于另一个冰河时代*- 在波士顿，芝加哥，巴黎和许多其他地方厚厚两英里。但那现在不会发生。已经太厚了大气二氧化碳毯。我们需要像我们的身体一样对待地球。我们将温度保持在98.6。如果我们感到寒冷，我们燃烧了更多的“燃料”（食物），让我们温暖。如果我们过热，我们的出汗，让我们降温。如果我们是聪明的，并且有组织，我们甚至可能能够将地球转化为调节温度的星球。如果我们合作，我们可以在那里维持它很长一段时间了。为此，我们需要一个世界一致认为，这就是我们要做的事情，然后我们可以做到。 This is worth working for!
充满爱，来自伦敦的爷爷
Walter Murch一直在电影中工作超过50年，作为编辑，声音设计师，作家和导演。他编辑并对弗朗西斯Coppola进行了编辑和声音设计了许多电影（《教父三部曲》《对话》《现代启示录)和安东尼·明格拉(英国病人，才华横溢的Ripley先生，冷山)．他对科学的兴趣可以从他剪辑马克·莱文森的电影中看出来粒子热（2013），关于寻找Higgs Boson。
主导图像:Nitin Chandra / Shutterstock
更多的阅读
Beerling D。翡翠行星：植物如何改变地球的历史牛津大学出版社（2007年）。
R. Krulwich，《地球上大多数煤的奇异起源》国家地理（2016）。
车道,N。氧:构成世界的分子牛津大学出版社（2003年）。
沃德，P.D.，薄薄的空气：恐龙，鸟类和地球的古老氛围Joseph Henry Press，华盛顿州D.C.（2006）。
沃德，P.D. &基尔施文克，J.一种新的生活史：关于地球上生命的根治性和进化的激进新发现Bloomsbury Press，伦敦，英国（2015）。
*更正：本文最初陈述的地球计划恢复到其他大约500年的冰河时代，误生。地球今天一直处于一个“中间，”冰龄之间的时期，大约在过去的11,000年。据USGS的说法，最后四个中间爆裂都持续了大约20,000年，“最温暖的部分是相对稳定的10,000至15,000年持续时间。”
