全球變暖加劇
2020-04-24 00:31
科學(xué)大觀園 2020年8期
隨著全球氣候變暖的加劇，極端酷熱的天氣現(xiàn)象會越來越頻繁。事實上，在酷暑中煎熬的不僅僅是人類，許多地球生物也在與不斷變暖的氣候做斗爭。
北極熊面臨食物危機
每年的2月27日是“國際北極熊日”。這個節(jié)日的設(shè)立，旨在喚起人類對北極熊的生存環(huán)境和北極生態(tài)問題的關(guān)注，但北極熊的日子越來越不好過了。
去年6月，俄媒披露，有北極熊現(xiàn)身于俄羅斯的北方工業(yè)城諾里爾斯克——距離它們的自然棲息地有數(shù)百公里遠。這一現(xiàn)象在當(dāng)?shù)貫?0多年來首見不說，來到鎮(zhèn)上的北極熊，竟然跑去了垃圾堆覓食……
在這看似奇怪的現(xiàn)象背后，折射的是全球北極熊面臨的生存危機。經(jīng)過幾十萬年的演化，生活在天寒地凍環(huán)境的北極熊已經(jīng)演化為純?nèi)馐硠游?。為了度過夏天漫長的無冰期，它們必須要盡可能多地在冰化掉之前吃下足夠多的食物，儲存足夠厚的脂肪。而令北極熊頗為滿意的脂肪來源，就是脂肪含量同樣不俗的海豹。
當(dāng)然，北極熊也會偶爾食用海草、漿果和鳥蛋等食物。但這多是在它們等待海洋結(jié)冰，或在初夏時分冰面開始破碎時的過渡時期的飲食，對生成脂肪過冬的幫助不大。
然而全球變暖卻在讓冰川融化，冰層結(jié)冰期推遲、冰期縮短。
NASA在2019年發(fā)布的北極冰層的動態(tài)變化圖顯示，北極海冰在1984年至2019年間減少了95%：1984年，有超310萬平方公里的面積被4年以上的冰層覆蓋，如今僅有11.6萬平方公里。
因此，伙食與海冰息息相關(guān)的北極熊不得不越來越多地開始在陸地，乃至“上天”尋找食物：2010年，有科學(xué)家報告稱，加拿大北部的北極熊為了吃海鳩的蛋而爬上了巖壁;2011年，俄國北極地區(qū)的游客也曾看到北極熊從海鷗棲息的懸崖上爬下來，估計也是剛吃了鳥蛋。但吃了鳥蛋的北極熊還是餓得只剩皮包骨——畢竟與海豹相比，鳥蛋的熱量太低了。更可悲的情況是，餓著肚子的北極熊可能會攻擊人類，甚至吃掉自己的孩子。
其實北極熊原本可以活得很滋潤。作為一種能在惡劣酷寒環(huán)境下生存的動物，北極熊的活動范圍主要在北極圈附近，加拿大、俄羅斯、挪威、格陵蘭、美國等國都有北極熊的重要棲息地。
北極惡劣的自然條件難以供養(yǎng)大量高等生物，因此一只熊的活動范圍可以非常之大，小到200平方公里、大可達96萬平方公里。
而北極熊的行動力也相當(dāng)靈活，奔跑速度可以達到40公里的時速、游泳速度可達到每小時10公里，一天可游約97公里遠。
相比于北極狐、北極狼、海豹等其他極地生物，北極熊的海陸綜合能力最為突出，因此它也處于北極食物鏈的頂端。
即便擁有如此令熊驕傲的身份，它們還是正面臨著全球變暖帶來的嚴重危機。
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會去年9月發(fā)布的《氣候變化中的海洋和冰凍圈特別報告》表明，由于溫室氣體排放，全球平均氣溫已經(jīng)比工業(yè)化前升高了 1℃ ，并正在給包括海洋和冰凍圈在內(nèi)的生態(tài)，乃至人類自身造成嚴重后果。
而溫室氣體排放的罪魁禍首，來自我們?nèi)祟?。溫室氣體中，以二氧化碳排放帶來的影響最為顯著，而二氧化碳的來源，很大一部分是人類生產(chǎn)生活排放的廢氣和化石燃料的使用。另外，亂砍濫伐也會導(dǎo)致植物對二氧化碳吸收量的減少，惡化二氧化碳的排放程度。
早在2008年時，北極熊國際協(xié)會（PBI）的首席科學(xué)家Steven Amstrup博士就表示，如果全球暖化的速率不減，在本世紀中期時北極熊的數(shù)量會銳減2/3，到本世紀末可能會面臨全面滅絕的風(fēng)險。
只有當(dāng)人類真正看到北極熊生活環(huán)境的變化，才更能站在北極熊視角，感同身受地去保護它們。
Amstrup博士表示，阻止北極熊消失的唯一途徑是穩(wěn)定氣候，而穩(wěn)定氣候的唯一方式是阻止大氣中溫室氣體的增加——這很大程度上取決于我們?nèi)祟愒趺醋觥?h3>鳥類的“生物鐘”被打亂
隨著地球變暖，科學(xué)家們在世界各地看到了早春和晚秋的跡象。植物花開得更早，雪融化得更快，現(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)鳥類也在改變它們的遷徙模式。自然界最壯觀的自然現(xiàn)象之一正在發(fā)生明顯的、漸進性的變化。
鳥類遷徙在很大程度上是對氣候變化的反映，這是一個全球現(xiàn)象，鳥類每年的遷徙日期可以用當(dāng)?shù)氐臏囟葋砗唵芜M行判斷：春天越早，遷徙的時間越早，遷徙的季節(jié)也越長，氣候變化的地理差異決定了春季遷徙進程的區(qū)域差異。
2019年12月發(fā)表在《自然·氣候變化》雜志上的一項研究表明，氣溫上升導(dǎo)致鳥類每年春天遷徙的時間提前了一點，與20年前相比，春天遷徙的候鳥通過某些站點的時間提前了。
在春季，鳥類以相對較快的速度遷徙到繁殖地。然而在秋天，到達越冬地的壓力并沒有那么大，所以遷徙的速度往往更慢，更有節(jié)奏。
2016年，美國堪薩斯州立大學(xué)的吉娜·巴頓（Gina Barton）和布雷特·桑德科克（Brett Sandercock）分析了北加州舊金山灣鳥類觀測站22年的觀測數(shù)據(jù)，研究了遷徙時間與包括厄爾尼諾現(xiàn)象在內(nèi)的3種氣候變化指數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)果也顯示，在過去22年里，隨著時間的推移，鳥類在早春遷徙時間提前，秋季遷徙后延，春季和秋季鳥類遷徙時間都發(fā)生了兩天多的變化。這項研究發(fā)表在《禿鷹：鳥類學(xué)應(yīng)用》上。
阻止北極熊消失的唯一途徑是穩(wěn)定氣候，而穩(wěn)定氣候的唯一方式是阻止大氣中溫室氣體的增加——這很大程度上取決于我們?nèi)祟愒趺醋觥?/blockquote>
溫度和遷移時間密切相關(guān)，遷移時間的最大變化發(fā)生在變暖最快的地區(qū)。2019年2月發(fā)表在《生態(tài)指標》上的一項研究發(fā)現(xiàn)，由于氣候變化，歐洲和加拿大的候鳥已經(jīng)大大提前了它們春季遷徙的時間。鳥類在歐洲比在加拿大提前了更多的遷徙時間，因為歐洲春季的氣溫上升得更快。50年來，候鳥的春季遷徙平均提前了一周左右，遷徙季節(jié)的持續(xù)時間也延長了。在歐洲或北美的冬季，短途移民的進步最大：大約每10年提前1.5～2天。在熱帶地區(qū)過冬的長途遷徙動物也提前了它們開始遷徙的時間，但每10年只提前了大約0.6～1.2天。
遷徙時間并不是全球變暖影響候鳥的唯一指標。2020年1月，發(fā)表在《生態(tài)學(xué)快報》上的一項研究發(fā)現(xiàn)，隨著時間的推移，鳥類的身體越來越小，而它們的翼展越來越長。研究人員認為，體形越小，隨著氣候變暖，動物的體溫流失得越快。翅膀長度增加代表了一種代償性適應(yīng)，以維持遷徙。因此，盡管越來越多的證據(jù)表明氣候變化會顯著影響鳥類的行為，但這項研究也強調(diào)了一個事實，即在科學(xué)家了解其長期后果之前，還需要進行更多的研究和監(jiān)測。
鳥類的遷徙對生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要，因為它們控制著昆蟲的數(shù)量和種子的傳播。當(dāng)鳥類來得太晚或太早時，昆蟲的分布就會發(fā)生變化，擾亂農(nóng)作物的生長。這些轉(zhuǎn)變的后果是未知的，但肯定是重大的。
遷徙時間的改變會危及鳥類的交配習(xí)慣，限制和改變它們的飲食，如果它們飛得太早，就會被寒冷冬天的“殘余物”殺死。當(dāng)季節(jié)性節(jié)奏不同步時，植物開花或昆蟲出現(xiàn)的時間可能與候鳥遷徙的時間錯開，生態(tài)模式的連鎖反應(yīng)就會被打亂。
保育中心員工在給北極熊幼崽喂奶。圖海昌海洋公園
海洋生物向兩極遷移
3月27日，《科學(xué)》刊登的一項關(guān)于過去50萬年洋流強度的新研究表明，全球變暖可能不會在短時間內(nèi)改變洋流，相反它可能會引發(fā)古代事件的重演——當(dāng)時多次氣候變暖導(dǎo)致洋流強度長達一個世紀的強烈波動，播下氣候混亂的種子，讓歐洲時而變冷，時而變暖。
另一項研究則分析了過去一個世紀里340種廣泛分布的海洋生物的豐度趨勢，結(jié)果顯示溫度上升還導(dǎo)致海洋生物種群大小發(fā)生廣泛變化，而且各物種均存在一種其數(shù)量在兩極側(cè)增加、中心側(cè)減少的普遍模式。相關(guān)論文3月26日刊登于《當(dāng)代生物學(xué)》。全球分析顯示，隨著氣候變暖，哺乳動物、浮游生物、魚類、植物和海鳥都在大量變化：在較冷的邊緣地帶，海洋生物表現(xiàn)良好，因為氣候變暖打開了以前無法進入的棲息地，而在較暖的邊緣地帶，由于環(huán)境變得太熱而無法忍受，物種數(shù)量正在減少。
該研究建立在氣候變化對海洋生物分布、豐度、季節(jié)性影響的早期論證之上。根據(jù)先前的研究，英國布里斯托大學(xué)進化生態(tài)學(xué)家Martin Genner認為，相比后側(cè)（中心方向），海洋生物可能在其物種范圍的邊緣（兩極方向）生活得更好。
于是，他們決定利用現(xiàn)有的全球生物分布數(shù)據(jù)庫檢驗這一假設(shè)，對文獻中可用數(shù)據(jù)全面搜索的結(jié)果顯示，物種范圍兩極側(cè)的物種豐度增長最為顯著，而物種范圍中心側(cè)的物種豐度下降最為顯著。這也說明了海洋生物并沒有適應(yīng)變暖的環(huán)境。因此研究人員推測，自前工業(yè)化時代至2050年，預(yù)期海洋溫度將上升1.5℃，這將導(dǎo)致海洋生物，包括那些對沿海地區(qū)人們生計有重要意義的生物的豐度繼續(xù)變化。
“這種現(xiàn)象的普遍性令人驚訝，從浮游生物、海洋無脊椎動物到魚類及海鳥，我們在所有被觀察的海洋生物群體中都發(fā)現(xiàn)了相同的趨勢。”Genner說，“這意味著氣候變化不僅導(dǎo)致了物種豐度出現(xiàn)變化，同時也從本質(zhì)上影響了局部地區(qū)的物種表現(xiàn)?！?/p>
這些發(fā)現(xiàn)表明氣候變化正在以各種不同尋常的方式影響著海洋，甚至反過來影響局部氣候。
Genner表示，因為棲息范圍中心的水域溫度太高，帝企鵝的數(shù)量明顯減少，而歐洲鱸魚的數(shù)量則在其物種范圍的兩極迅速增加，而這在歷史上是極為罕見的，“雖然一些海洋生物可能隨著海洋變暖從中獲益，但這些發(fā)現(xiàn)也指向了一個海洋生物會逐漸減少的未來”。
◎ 來源|綜合微信公眾號“地球知識局”、南方周末、中國科學(xué)報
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