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地球的氣息從哪裡吹來?在《超凡地球》上,生命與非生命的絕妙互動

本文由 國家地理 合作企劃,泛科學共同執行

  • 文/陳柏成,持續在自然科學領域探索的研究生。

仰望宇宙在千萬數不盡的星星之中,地球的存在非常獨特。其中最重要的,在於它孕育了千千萬萬的生命。

在茫茫宇宙之中,地球十分獨特。圖/國家地理提供

如果有幸能從太空看見這顆美麗的藍色星球,你會發現到,支持生命的大氣,在整顆星球比例上,還不及蘋果皮厚度的薄薄一層。大氣中有近五分之一的成分為氧氣,眾生仰賴呼吸,而這在其他星球上還不曾被發現過。地球上存在了怎樣的魔力,讓這顆星球上的氣息如此與眾不同?大氣層又如何受到其間孕育的生命所影響、改變?

亞馬遜雨林的樹木供應了很多氧氣?事情沒有那麼簡單

有「地球之肺」美名的亞馬遜雨林,便是塑造大氣成分功不可沒的一個重要角色。

有趣的是,亞馬遜雨林之所以重要,並非在於眾多的樹木行光合作用,為整個世界提供了足夠的氧氣;因為當雨林提供氧氣之時,整個雨林系統同時也消耗了氧氣,因此並不會有足夠多餘的氧供給到整個地球1 2

廣大生命世界賴以生存的氧氣,是怎麼來的?圖/國家地理提供

那麼亞馬遜雨林還有什麼方式,可以幫助地球帶來氧氣?關鍵便在於其大量蒸散釋放的水氣。

雨林的植物們透過蒸散作用,將大量的水氣逸散至空中,會使雨林上空形成一片廣大的流動「雲河」;當這些流動的雲河撞擊安地斯山脈後,受地形作用抬升凝結成雨滴,迅速留下山坡後回到亞馬遜盆地。而在這移動的過程中,藉由侵蝕岩石,將其化為沉積物後沖入海洋,成為海中矽藻(Diatom)的最佳養分(包含氮、鋅、磷、二氧化矽等來源)。

亞馬遜雨林一景。豐富的生態,孕育了形形色色的物種。 圖/wikipedia

所以矽藻,才是主要供給地球氧氣的角色之一3 !矽藻為地球貢獻了約 20-40% 氧氣。

從這樣的例子,我們便可以發現在地球上,看似不相干的生態系統之間,其實往往存在比我們想像更深的關聯。

在地球上,看似毫不相關的系統也充滿了關聯。圖/國家地理提供

對地球生態敲~重要的矽藻,還有哪些任務呢?

值得一提的是,矽藻對於地球整體生態的穩定來說,佔有十分重要的地位;一來在於地球上有超過 20% 的二氧化碳固定是由矽藻提供4 5,同時它也供給了超過 40% 的海洋初級生產力6 。沒有了矽藻,那麼我們的地球就會如同褪色的衣裳,不再亮麗。

矽藻存有多種不同的樣貌。 圖/wikipedia

要知道,矽藻普遍存在於各海域之中。那麼那些存活在遠離熱帶雨林地區水域的矽藻,還可以從哪裡獲得養分?其中一個例子便是來自於冰河的崩解。每當冰河崩解一次,就會有數千噸的冰掉進水裡,其中冰河沿途攜帶的那些岩石碎屑,就是矽藻最棒的食物來源。

當矽藻獲得的養分耗盡之後,假若沒有持續穩定的供給,矽藻便會漸漸凋零死亡,並堆積在海底。經過數百萬年後,海床上升、海平面下降,原本的海底就會變成一片富含鹽的沙漠。而當風將這些富含矽藻殼的塵土吹到雨林,便又成為了促進雨林生長的養分。事實上,現生亞馬遜雨林重要的養分來源之一,就是來自非洲沙漠的塵土。

冰河崩解掉落水裡,裡頭所攜帶的岩石碎屑,成為了矽藻最棒的一餐。 圖/wikipedia

由雨林到海洋矽藻,再由矽藻到大氣中的氧氣。讓我們看到了地球上的生命與環境間的互動是如此的息息相關。

獨一無二的地球,生命與非生命的互動

當我們仔細探索地球,就會發覺地球上的每一個生命的存在都必須藉由彼此,才能共存於這片土地之上。在這宇宙之中,也唯有地球,是目前科學家發現存有如此多樣生命的地方;因為這裡富含氧氣、水分,具備了各式生物所需的必要元素。再加上生命之間、與環境間細緻而多樣的互動,才得以孕育出這個,充滿變換、令人震撼的世界。

快來和我們一起探索這個美麗的地球吧!圖/國家地理提供

編按:希望繼續了解地球生命與非生命的超凡互動嗎?國家地理雜誌 2018 年最新節目《超凡地球》邀你一同繼續探索共屬我們的這顆,美麗的星球。

參考資料:

  1. National Geographic.(2018). World’s ‘largest river’ is actually in the sky – as biggest myth about Amazon Rainforest dispelled in new documentary. Mirror
  2. Geraldo Lino.(1993). Myths surrounding the Amazon region. Executive Intelligence Review
  3. Andrew Alverson.(2014). The Air You’re Breathing? A Diatom Made That. Live Science
  4. Falkowski, P. G., Barber, R. T., and Smetacek, V. V. (1998) Biogeochemical Controls and Feedbacks on Ocean Primary Production. Science 281, 200-207
  5. Field, C. B., Behrenfeld, M. J., Randerson, J. T., and Falkowski, P. (1998) Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components. Science 281, 237-240
  6. Sarthou, G., Timmermans, K., Blain, S., and Treguer, P. (2005) Growth physiology and fate of diatoms in the ocean: a review. J Sea Res 53, 25-42

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