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森林与气候(3)

2020年6月26日  来源:大自然的社交网络 作者:【德】彼得·渥雷本 提供人:xiezi96......

如果夏季的气温过高,树木还会出现其他的问题。正常情况下,橡树可以对它们所处的小环境进行自我调节——它们会共同排汗,就像上文提及的,在炎热的气候里,树木会蒸发巨大的水量。排放出的湿气可以将空气温度降低好几度,由此树木能获得一个它们感觉舒适的温度。但如果出现持续数月的干旱期,那么它们在地下的储备水总有一天会用尽。于是第一棵缺水的树,会通过“树木互联网”发出警告,以此劝告它所有的同伴:最好节约使用仅剩的水。

如果天气持续干旱,太阳在天空中继续炙热地燃烧,那么树木只能启动应急方案来获取帮助。首先是一部分的树叶慢慢变为黄褐色,然后逐渐掉落。通过这一步,树木可以稍稍减少它们散发水气的面积,但是与此同时,它们生成糖分的能力也极大地降低了。也就是说,树木的饥渴被饥饿所取代,这是这个应急方案的小弊端。

当过了干旱期,雨水重新降落时,树木还是无法在盛夏和晚夏阶段重新长出叶片——通常叶片的生成只发生在6月末之前。结果就是:在第二年的春季,树木需要耗尽它所有的储备能量,用于生成新的叶片。如果这时树木受到害虫的侵袭,它将没有多余的力气来抵御这一侵害。此外,现代化森林经济又给树木带来了第二重风险:作业中所使用的大型机械会压实土地,这样会造成土地蓄水能力的下降,因为土地中的空腔被成吨的重量压塌了。类似地,在木材收获期,这个树木的“水箱”会被进一步压平,因此树木在炎热夏季里缺水的情况就变得愈发严重。此外,温室效应也会使这个区域的缺水状况更加恶化。

目前的气候变迁,不仅使大气温度有所提升,还激发出人们各种各样的想法:有的人认为,这是人类的终结,也是这个生机勃勃世界的终结;另一部分人则表示反对,他们认为这是自然现象,由此产生的波动现象也属常见。而后者所说的是一个众所周知的事实:所有人应该都听说过这两个名词——冰河期和间冰期,这两个时期会在一段很长的时间间隔内交替出现。虽然我坚持认为,人类的所作所为已经造成了巨大影响,是气候转变的罪魁祸首,但我还是愿意先从对立观点的角度来分析一下。让我们来看一下自然中二氧化碳的循环过程,而且是很长一段时间间隔内的循环。

在大约五亿年前的寒武纪,地球上就已经出现了我们遥远的亲戚——脊椎动物。它们必须克服当时所在环境的二氧化碳浓度,而那时二氧化碳浓度的数值对我们来说简直就是天文数字。我们目前正在将空气中二氧化碳的浓度从280ppm(parts per million,指百万分比浓度)升高到超过400ppm,而在寒武纪这一数值超过了4000ppm。在那之后二氧化碳浓度先是大幅度下降过一次,之后在大约两亿五千万年前,又一次大幅度增长至大约2000ppm。那时地球的环境由于高温而崩溃了吗?

我们再来看看很多科学家所预言的未来:如果我们所处环境的二氧化碳浓度继续上升至一个数值,那么人类在这个数值下将无法继续存活。而这个数值,仅仅比工业化以前的二氧化碳浓度高出几百ppm。这样的说法当然不正确,否则现在连一个人类的个体都没有了。最终,二氧化碳浓度发生改变的速度,以及物种对这种改变做出适应性调整的可能性,才是真正的关键所在。也正是这个关键点决定了这一类型的气候变化,到底是一个灾难,还是一件好事。

事实上,这类改变的速度基本上都非常缓慢,尤其当它还与板块构造理论——即大陆的漂移相关。当地球的板块快速移动时,比如说非洲板块漂移到欧亚板块下方,在板块冲突地点,陆地会向上折叠形成山脉。这样的山脉耸起得越高,它的岩石被风化的速度就越快——这一点从阿尔卑斯山脉中,各个山脚和山坡周围的碎石堆里,可以明显看出。风化所产生的物质,会以沙砾和尘土的形式被水流运走,并随后再一次淤积起来,同时被运走的也包括二氧化碳,因为它与被转运的物质固定在一起。在地质构造运动不活跃的阶段,由粉碎的岩石所产生的新鲜沙尘数量也会相对较少。而这时火山参与了进来,它们会喷出炙热的岩浆,并且通过高温,将固定在岩石中的二氧化碳重新释放出来。因此,在地质构造运动的平静期,被释放出的二氧化碳数量,要多于被风化物质带走的数量。而当地球非常活跃地推动它的大陆板块互相碰撞时,这一结果又会反过来。

这听起来是不是很复杂?我也这么认为,但是这个巨大的循环非常重要,它可以帮助我们整体理解二氧化碳的来源。火山可以将岩石中的二氧化碳返还到空气中,如果这一过程不存在,那么我们将会面临一个完全不同的问题:我们的二氧化碳会在某时某刻耗尽,而这将是个灾难。对于我们来说,氧气之所以被称为最重要的物质,是因为我们需要氧的帮助,来燃烧我们身体细胞中的碳化合物。如果没有碳元素,那么我们最重要的呼吸运动就失去了意义。碳元素在植物中是以糖分和淀粉的形式存在的,而植物的碳元素则需要从周围的空气中获取。所以我们必须清楚一点:二氧化碳是不可以耗尽的。

然而从一个非常长远的角度来看,二氧化碳的耗尽是可以预见的,因为从几亿年前起,除了波动的状况外,二氧化碳的浓度是持续降低的。而且地表的温度越高,这个过程进行得就越快——热度可以加快岩石风化侵蚀的速度,从而加速沙尘带走二氧化碳的进程。

在这里,关键词是几亿年:是的,二氧化碳的浓度正在持续下降,而且有极大可能将会长期下降,当然,这气体还不至于完全耗尽,因为火山总还是会排出一些。而生物也会通过自身的调节,来适应二氧化碳浓度的降低,就像它们今天已经做的那样。而对于我们来说,更具有决定性意义的,是一些短时间内的改变,即那些破坏了完美生态平衡的突变。这类突变在整个地球发展史上屡见不鲜,而它们造成的后果就是,每次都有一些物种随之突然灭绝。目前,我们一直将目光集中于空气中二氧化碳浓度的数值,就好像一只兔子凝视着一条蛇,其实,这数值的变化速度才具有决定性的意义,也才是我们最需要担心的。基本上,更高的温度并不是什么坏事,前提是大自然还有能力对此做出相应的调整。

然而对于树木而言,问题就变得特别严重。树木群体性的迁徙是非常缓慢的,它们通过风或者鸟类,将它们的种子运送到目的地,依靠这样的方法,想要在短短几年内向北方迁徙数百公里,不是那么简单就可以做到的。那些通过松鸦运送的山毛榉坚果,首先必须能生根发芽,正常生长;经过很长一段时间后,才能成熟并繁衍它们自己的后代。这样一段向北迁徙的旅途,会因此几次三番地被长达几百年的间歇期打断。因此它们的平均旅行速度,只有大约每年400米。也就是说,树木这种向北的逃避行动会持续几千年——这么长的时间,是山毛榉、橡树和其他类似物种所没有的。而那些已经身处北方的物种,就必须考虑一下,如何应对这正处于改变中的环境。

比如那些可以通过释放出萜烯来呼风唤雨的大片针叶林,它们就必须在气候变化的那段时间内更加奋发努力了。然而恰恰在北方地区,针叶林可以说是发展迅猛,太阳在天空中燃烧得越炽烈,云杉和松树就会排放出越多的颗粒物,用以生成冷却的云层。这类森林目前可以进化出如此高效的自我救助手段,实在是非常惊人。但是对于树木来说,要在短时间内对人类活动造成的环境改变做出回应,当然是不可能的,除此之外它们活得实在是太久了,快速反应就更无从谈起。基因的改变只会出现在连续几代的遗传过程中,而对于树木来说,这种改变基因的可能性,只会出现在母树结束了它的生命并且为其后代腾出空间的时候,根据树种的不同,这种可能性几百年才出现一次,有些树种甚至需要上千年。如果环境波动在一棵树的整个生命过程中成了一种规律,而不再是意外,那么这棵树,或者更准确地说,这整片森林就必须寻找出一个对策,来恢复原本的平衡。

为此树木必须能够从一个地点离开并转移到另一个地点,但是它们无一例外地不具备这样的能力。这是一个真正进退两难的境地,因为每一个物种都只适应某一种特定的环境,也只有在那个环境下它才能茁壮成长。椰子树需要永恒的热带气温,在冰冻环境下它的处境会相当凄惨;而与之相反,我们家乡的阔叶树就无法忍受一个没有冬眠期的植物生长模式。好吧,人们可以说:其实每一个物种都准确地生长在气候条件与它完美匹配的地点。只不过由于地球拥有如此多元化的气候条件,所以进化出一万种阔叶树和针叶树都是可能的。

然而目前的气候条件经常在改变,而这改变对于树木来说相当快。这情况也出现在欧洲,这里的气温在过去的几百年间有过非常明显的波动,尤其在那个被人们称为“小冰河时期”的阶段。科罗拉多大学波尔得分校的科学家们认为,大量的火山爆发是出现那段寒冷期的主要原因。

从1250年开始,有四座赤道附近的火山几乎同时喷发,它们排入大气层的火山灰,迅速地覆盖了整个地球,太阳辐射也因此受到阻碍。研究人员认为,由此带来的后果是全球温度的降低以及冰川面积的扩大。而冰川的反射效果导致温度进一步降低。全球气温平均下降了2.5摄氏度,这个改变的幅度相当大。您可以想象一下,如果我们今天的平均气温上升2摄氏度会造成多么严重的后果。直到1800年之后,气候才开始慢慢回暖。而对树木来说,那段寒冷的日子给它们带来巨大的压力,因为所有个体都必须待在原地,默默地忍受那疯狂年代。而且,气候并不仅仅是变冷了,真的不是,在这期间极端炎热的夏季也经常反复出现。

对于树木来说,两个能力可以帮助它们忍受这忽高忽低的气温变化:一个能力是大部分的树种可以适应很大的气候范围。从西西里岛一直到瑞典南部您都能找到山毛榉踪迹,而桦树的分布可以从拉普兰德一直延伸到西班牙。另一个能力是同一树种内的遗传宽度非常广,以至于在一片森林中您总能找到某一棵树,这棵树对于新的气候条件适应得比其他大部分树都好。在气候不稳定的情况下,这类适应得更好的树木会加速繁殖,并且重建一片新的森林。

当然,就目前的气候波动程度来说,无论是山毛榉的能力,还是针叶树的造云活动,效果都不算理想。一旦天气变得太热,树木就会得病,然后迅速地被小蠹虫杀死——这些小虫子尤其喜爱虚弱的云杉和松树。

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