●石頭 編

西伯利亞的景色，連綿的雪山望不到邊際，非常壯觀。

2016年9月，西伯利亞爆發(fā)了大規(guī)模的炭疽疫情，起因是凍土融化暴露了一只被凍土層已冰住75年的病死馴鹿，從而釋放了病菌。

生化電影里的情節(jié)來(lái)到了現(xiàn)實(shí)中，造成了幾千只馴鹿死亡，近百人就醫(yī)。俄羅斯當(dāng)局甚至準(zhǔn)備撲殺25萬(wàn)只馴鹿，而疫情爆發(fā)時(shí)的亞馬爾半島，馴鹿數(shù)量是30萬(wàn)只。

凍土被形容為一個(gè)大冰箱，里面冰凍著土壤、巖石、水以及各種有機(jī)生物。隨著近年來(lái)的全球變暖，一些永久性凍土開(kāi)始解凍，這將給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)各種各樣的潛在問(wèn)題。

我國(guó)多年性凍土占陸地面積22.4%

對(duì)于凍土，在北方生活過(guò)的人們并不陌生。當(dāng)大地被寒冬封住的時(shí)候，以往松軟的土地，變得如巖石一般僵硬，費(fèi)力刨開(kāi)之后，土壤中夾雜著白色的冰晶。這其實(shí)就是凍土。

只不過(guò)，這種凍土在寒冬之后，便開(kāi)始“舒展筋骨”——土壤中的冰融化，重新讓土壤變得柔軟濕潤(rùn)，這被稱為短時(shí)凍土或者季節(jié)性凍土，與之相區(qū)別的是那些任憑春夏秋冬四季輪換、晝夜交替，都永遠(yuǎn)將溫度保持在零攝氏度以下、從未解封的多年性凍土。

世界多年性凍土主要分布在歐洲及亞洲的北部、北美洲、北極洋淺大陸架，以及中低緯度地區(qū)的高山、高原。例如，落基山、安第斯山、乞力馬扎羅山及我國(guó)的青藏高原等。在我國(guó)，多年性凍土占陸地面積的22.4%，約215萬(wàn)平方千米。

凍土中含細(xì)菌真菌等多種微生物

一萬(wàn)年前滅絕的猛犸象，曾是陸地上最大的哺乳動(dòng)物，在如今的眾多影視作品中，人們也再現(xiàn)了其威猛的身姿，而在西伯利亞的永久凍土層中，人們多次發(fā)現(xiàn)其被冰封的遺體。

2012年4月，俄羅斯西伯利亞雅庫(kù)特地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一具幼年猛犸象尸體。這頭生活在1萬(wàn)多年前的猛犸象在冰雪覆蓋下，保存得幾乎很完美，眼睛、腳掌和體內(nèi)器官都在原來(lái)的位置上。

2013年6月，一支俄羅斯古生物學(xué)家小組在西伯利亞中部北冰洋沿岸的利亞霍夫群島發(fā)現(xiàn)了猛犸象血液冰凍樣本，人們甚至希望能借此復(fù)活這一史前巨獸。

實(shí)際上，廣泛存在于地球陸地的永久性凍土就像是地球的一個(gè)冰箱，里面保存著大量的有機(jī)物。然而，并不是所有的有機(jī)物都像猛犸象一樣讓人興奮，“冰箱”里有些東西，帶來(lái)的則是威脅。打開(kāi)這扇冰箱的“門”，有可能是打開(kāi)一個(gè)潘多拉盒子——就像本文開(kāi)頭提到的凍土中那只帶有炭疽病毒的馴鹿，時(shí)隔75年仍對(duì)人們?cè)斐闪司薮笸{。

早有研究指出，這種永凍層中“冷凍”的炭疽芽孢可保持活性達(dá)105年，如果掩埋深度增加，細(xì)菌或許能夠存活更久。

2014年，由于凍土帶融化，深埋在俄羅斯永久凍土里長(zhǎng)達(dá)3萬(wàn)年的巨型病毒被隔離并重新激活。這種“西伯利亞闊口罐病毒”的繁殖方式與天花相似。其中，阿米巴變形蟲(chóng)被團(tuán)隊(duì)選做實(shí)驗(yàn)材料，證明了這種病毒仍具有感染性，但對(duì)人畜無(wú)害。

但盡管如此，現(xiàn)在這個(gè)巨型病毒從永久凍土層里復(fù)活，其仍可能是潛在的傷害病原體，或包括人類從未接觸過(guò)的病毒。發(fā)現(xiàn)該巨型病毒的小組負(fù)責(zé)人、法國(guó)馬賽艾克斯馬賽大學(xué)的香特·埃伯加表示，可能還存在其他病原病毒的猜測(cè)也不是沒(méi)有道理的。

在凍土環(huán)境中，包括古菌、細(xì)菌、真菌在內(nèi)的多種微生物，都在進(jìn)行著各種代謝活動(dòng)。對(duì)加拿大近北極凍土層古菌群落結(jié)構(gòu)的研究表明，廣古菌占61%，泉古菌占39%。對(duì)凍土區(qū)活動(dòng)層與凍土層的調(diào)查顯示，細(xì)菌具有較高的生物多樣性，主要的優(yōu)勢(shì)類群包括放線菌、變形菌、酸桿菌、芽單胞菌。近期對(duì)北美北極凍土區(qū)真菌群落結(jié)構(gòu)組成與分布的研究顯示，該區(qū)真菌序列主要屬于子囊菌門和擔(dān)子菌門兩大類，分別占真菌總數(shù)的16.1%和83.9%。

不難想象，一旦這些“冰箱”里的細(xì)菌、病毒重見(jiàn)天日，將會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)巨大的威脅。

凍土融化可加劇全球溫室效應(yīng)

氣候變暖已然成為世界各國(guó)角力的重要議題，共同應(yīng)對(duì)溫室氣體排放導(dǎo)致的全球氣候變暖問(wèn)題也已深入人心。不斷升高的全球溫度除了讓冰川融化，促進(jìn)海平面上升之外，也使得這些永久性凍土開(kāi)始“蠢蠢欲動(dòng)”。

在西伯利亞，人們不斷發(fā)現(xiàn)由于凍土解凍而導(dǎo)致的地面沉陷，最終形成一個(gè)個(gè)大坑或融湖。而且，在這些解凍的凍土里面還涌現(xiàn)出大量的甲烷氣體。

隨著凍土融化，儲(chǔ)存于凍土中的土壤有機(jī)碳被釋放到活動(dòng)層，被土壤中的微生物充分利用，且由于土壤溫度的增高，其代謝進(jìn)一步加強(qiáng)，加速了土壤有機(jī)碳的分解，導(dǎo)致大量溫室氣體進(jìn)入大氣，從而可能會(huì)對(duì)全球氣候變暖產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔谩?/p>

冰凍的猛犸象尸體常見(jiàn)于西伯利亞凍土帶

據(jù)最新研究估計(jì)，凍土土壤的含碳量約占全球地下有機(jī)碳庫(kù)50%，超過(guò)了植被和大氣含碳量的總和。凍土是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最容易受到外界變化影響的碳庫(kù)，起著碳源與碳匯的作用。因此，其對(duì)于維持全球碳平衡具有至關(guān)重要的作用。

在自然界中，甲烷水合物在兩極地區(qū)的永凍層以及大陸架一帶的海床下均有相當(dāng)廣泛的分布，環(huán)境和溫度的變化促使甲烷氣體從中分離。與等量的二氧化碳相比，甲烷的增溫效果要高出10-20倍。

目前僅東西伯利亞北極大陸架海床中就有約500億噸的甲烷以水合物的形式存在，研究模型假定以現(xiàn)有北極凍土融化速度，這些甲烷將在10年內(nèi)全部揮發(fā)，若直接釋放到大氣層，將使全球溫度在未來(lái)15-35年內(nèi)升高2℃左右。這將加速全球變暖，導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家受到最嚴(yán)重影響。若不采取任何措施，僅俄羅斯北側(cè)東西伯利亞海下方的永久凍土融化就可能造成60萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)損失，而整個(gè)北極地區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)目將會(huì)更加難以想象。

凍土“可燃冰”能成為石油等接替能源

當(dāng)然，這些蘊(yùn)含在凍土中的有機(jī)碳以及甲烷，并不是完全有害的，甚至還可能解決人類燃料枯竭的問(wèn)題，其中最為熟知的便是“可燃冰”。

近日，經(jīng)10余年技術(shù)攻關(guān)，吉林大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出陸域天然氣水合物冷鉆熱采關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白，并在前不久獲得2016年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

天然氣水合物，又稱可燃冰，分布于深海沉積物或陸域永久凍土中，是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)。其燃燒后僅會(huì)生成少量的二氧化碳和水，污染性比煤、石油、天然氣小很多，但能量高于煤、石油、天然氣10倍。

迄今為止，在美國(guó)阿拉斯加北坡、俄羅斯西伯利亞以及加拿大馬更些三角洲的多年凍土區(qū)都發(fā)現(xiàn)并獲取了可燃冰樣品，且多發(fā)育在多年性凍土層300-600米深處。

并且，可燃冰儲(chǔ)量巨大，據(jù)估計(jì)，天然氣水合物中所含有機(jī)碳的總資源量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍，被國(guó)際公認(rèn)為石油、天然氣的接替能源。雖然可燃冰主要分布于海底，但是陸地上的永久性凍土中的蘊(yùn)藏量也不可小覷。

● 資料來(lái)源：《南方日?qǐng)?bào)》