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失控的亚马逊雨林,可能反过来助长全球变暖

作者:科普中国 日期:2021-04-20 14:16:57 点击数:

在我们印象中,植物会通过光合作用吸收二氧化碳,因此森林应该是遏制地球变暖的有力武器。

然而,3月11日,由30多位科学家联名发表在《森林与全球变化前沿》杂志上的一篇论文却认为,目前的亚马逊雨林正在助长地球暖化的趋势。

其实今年一月份,《自然-气候变化》杂志发表的一项研究就指出,在热带雨林的某些局部,目前释放的二氧化碳已经超过了吸收的份额。

但二氧化碳的吸收和排放其实只是亚马逊热带雨林影响气候变化的一个方面。更加令人忧心的是:发生在亚马逊的所有人为和非人为事件,比如森林砍伐、资源采集、河川蓄水等,都在对地球暖化施加着后果难料的影响。

 

失控的亚马逊雨林,可能反过来助长全球变暖(图1)

亚马逊雨林是全球最大、物种最多的热带雨林,被称为“地球之肺”“绿色心脏”。|维基百科  

人类活动打破了雨林本来存在的脆弱平衡,使得局面向着失控一步步发展。最终,葱茏茂密的亚马逊雨林可能在广阔区域内,转变为干燥的稀树草原。

亚马逊雨林:不光固碳,也产温室气体

亚马逊雨林堪称地球上生物多样性的极致,这里生息着不计其数的动植物和微生物,彼此间通过错综复杂的关系形成极为精妙的生态系统。

雨林中的植物,特别是高大的乔木通过光合作用将空气中的二氧化碳转化为碳水化合物。这一过程的效率虽然只有大约6%,但考虑到地球从太空中接受的大量太阳能和巨大的植物总量,亚马逊雨林蓄积的总碳量达到2000亿吨,大约是人类4到5年的总碳排放量。

 

失控的亚马逊雨林,可能反过来助长全球变暖(图2)

亚马逊雨林中栖居着不计其数的物种,形成极为复杂精妙的生态系统。图中为蓝箭毒蛙、子弹蚁、吼猴、皇狨猴、绯红金刚鹦鹉、大叶蛙。|维基百科

然而,不光是植物,亚马逊雨林同样是水的世界,这里有着地球上最为丰沛的降水。来自大西洋的水汽以降雨的形式倾注到这片大地,植物光合作用过程中,又将大量释放吸收的水分,这些水分会再次以降水的形式回到雨林。大西洋水汽在南美大陆上西移过程中,平均一个水分子要在亚马逊雨林地区循环五次以上。

 

失控的亚马逊雨林,可能反过来助长全球变暖(图3)

亚马逊雨林有着地球上最为丰沛的降水。| 维基百科

雨季来临时,亚马逊河流域水位会上升数米,洪水随之淹没大量林地。富含水分和养分的土壤中,各种产甲烷菌活性增强,将土壤中的有机物大量转化为甲烷,使得整个亚马逊流域的甲烷排放量达到全球甲烷排放量的3.5%。

从绝对数量上来说,甲烷排放量不能和二氧化碳相提并论,但甲烷的暖化系数却是二氧化碳的25倍以上,它们贡献了至少16%的温室效应,是不可忽视的碳排放来源。


 失控的亚马逊雨林,可能反过来助长全球变暖(图4)

几种主要温室气体对全球变暖的影响对比。|作者自制

放肆的人类,失控的雨林

如果我们同时把人的因素考虑进来,亚马逊流域的碳排放问题会越发复杂化,彻底乱成一锅粥。

例如,人类以增加耕地为目的进行的湿地干燥和森林采伐活动,看似会让湿地面积减少,从而控制雨林地区的降水强度,但这种做法会导致土壤板结,同时释放出一氧化二氮。一氧化二氮的释放量本身并不大,但它的暖化系数却达到了甲烷的几十倍,二氧化碳的三百倍。从份额上来说,一氧化二氮造成的温室效应大约占到全局的7%。

采伐过程中最常采用的手段其实就是放火。在遮天蔽日的森林大火中,大片雨林化为灰烬,无定形碳和炭黑随之释放到大气中。这些细小的黑色颗粒大量吸收日光,造成局地升温。而失去的大量森林又导致水汽蒸腾锐减,局地气候日益干燥高温,这又会助长一氧化二氮的释放。

另一方面,人类为了发展航运、水电等产业,在亚马逊流域兴建了大量水坝,这些水坝当然有很多积极意义,但水坝建设造成的湿地面积增加又会导致甲烷排放增加。

因此,无论人类如何处置或者利用亚马逊的水系和湿地,似乎总有温室气体冒出来扮演“刺头”角色,让人类不知该何去何从。  

 失控的亚马逊雨林,可能反过来助长全球变暖(图5)

亚马逊雨林的大量砍伐会助长温室气体一氧化二氮的释放。|维基百科

失去平衡,雨林可能变草原

亚马逊雨林对于全球变暖到底扮演着怎样的角色,一直以来都是困扰学术界的难题。

最近这篇论文的作者指出:采伐森林当然会影响二氧化碳的吸收,但如果我们通盘考虑全局,就会发现,想要看清亚马逊雨林到底有没有促进全球变暖,确实是一个非常高难度的课题,二氧化碳的排放和吸收只是其中的一个方面。

正是基于这样的原因,本次研究没有将二氧化碳作为单一指标,而是综合考虑了各种因素,特别是将除却二氧化碳的其他全部因素通通叠加,评估它们到底有多大的影响强度。

研究结果明确显示,人类的各种生产形式,比如资源采集、河川蓄水、农作物种植及家畜繁育,无一不在改变自然的生态和气候系统,并且其中大部分情形都会促进全球暖化。

此外,甲烷的确是亚马逊流域最需要被关注和监控的温室气体,并且它目前最大的自然来源仍然是雨林系统的自身运作。在过去,雨林能够抵消自身释放甲烷带来的温室效应,但人类活动正在严重削弱这种能力。由此带来的后果将不光是日益失控的排放,雨林本身也将面临命运转折。

根据分析,随着森林采伐的进一步加剧,亚马逊雨林的水分循环将会呈现和现在迥异的行为,最终导致亚马逊雨林在广阔的区域内转变为更加干燥的稀树草原。当雨林采伐面积达到20%~25%,这种转换就将发生。而根据巴西政府的一项评估,目前的亚马逊雨林采伐率已经达到了17%,形势岌岌可危。


失控的亚马逊雨林,可能反过来助长全球变暖(图6)

目前的亚马逊雨林采伐率已经达到17%。人类活动正在严重削弱雨林抵消温室效应的能力。|来源:维基百科

事实上,生态系统虽然脆弱,但物种的适应能力以及生态系统的重建能力常常超出人类预期。从这个意义上说,即便受到再多扰动,雨林也不会陷于荒芜。

但任何对雨林生态和气候的些微改变都可能开启不断恶化的循环,对整个南美甚至全球产生影响。至于这种影响的规模和程度能有多大,我们仍然所知甚少。

 

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