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氣溫升高攝氏二度將會造成大麻煩

商周出版_96
・2013/07/26 ・3931字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

2052單書封地球平均溫度在二○五二年升高攝氏二度的結果,人類將會在未來幾十年內,經歷愈來愈多更麻煩的氣候問題。這將會是一些極端氣候現象,像是,異常的大洪水,一再發生的乾旱,在新地點發生土石流,以及路線怪異的龍捲風、颶風和暴風。另外還會發生珊瑚白化、森林死亡,以及新的病蟲害。以上的每一種災害,都會引來眾怒並製造出對未來的恐懼。但在大部分情況下,短期的行動成本都會被視為高得難以接受,並因此而導致「考慮周詳」的決定,決定把重大行動延後。這些極端氣候導致的無窮盡災難所造成的後果,將會十分緩慢地創造出一個贊同採取真正行動的政治上的絕大多數。只有在幾十年後,全球社會才會投票支持進行額外的自願性投資,以大幅減少廢氣排放。

全球氣溫上升如果超過攝氏二度,將足以造成我們周遭正常環境的重大改變。最明顯的改變,將會是北極夏天出現冰融;極區之外的大部分冰河都縮小了;海平面上升一呎(主要是熱擴散引起的,並不是融冰的關係);氣候區分別向南北兩極移動一百公里;沙漠向外擴大、侵犯到熱帶的新地區,以及北方永凍土層的加速溶化。全球暖化甚至將摧毀美學價值:其中之一,可能就是奄奄待斃的生態系統出現醜陋的混合(例如,白化枯死的珊瑚和常綠的森林被甲蟲破壞死亡),以及生物棲地因為受到更接近赤道的物種的入侵,而造成生物棲地的恐慌(例如,寒帶的西洋菜〔watercress〕出現在溫帶地區)。

「未來之一瞥 5-3:陷入困境的北極海域」說明了全球暖化將會如何導致各個地區出現驚人的影響。

未來之一瞥 5-3

陷入困境的北極海域

達格.賀森(Dag O. Hessen)

這則故事裡的主要演員都很小,一般只有幾公釐(mm)長。事實上,他們是屬於浮游生物的哲水蚤Calanus是螃蟹和龍蝦的親戚)。這提醒了我們,重要的演員不一定都是體型很大的。在北極海域,哲水蚤的數量很大,它們並且扮演著很重要的角色。它們屬於高貴的有機體族群,並且很明確地贏得關鍵物種(keystone species,又稱基石物種)的頭銜。只要了解,北極海域的海水溫度升高後,會對哲水蚤產生什麼影響,就可以讓我們充足了解未來高緯度海域生物的狀況了。

生態與經濟體系有一些共同點,包括要預測它們的未來是很困難的,因為它們的每一件事都仰賴另外的每一件事情。它們兩者的共同點就是,多重互相作用回饋循環──也就是因果關係的循環,不時會產生違反直覺的反應。有時候,改變是緩慢的。在其他時候,似乎小小的影響也可以引發大反應,並可能啟動一連串無法逆轉的大規模改變。

到二○五二年時,北方海域將會處於這種轉型期的半途,沒有人能夠真正說出這樣的轉變有多大。這有一部分是因為非線性生物系統的緣故。這個意思是說,生態系統對某一特定改變(像是溫度)產生的反應,也許不會是逐漸發生的,也不容易預測。在跨過某個時間點或門檻之後,可能會出現突然、劇劇性和明顯隨機出現的變化,這是因為物種轉換,或是在重要生態過程中的轉換,對整個系統造成一連串影響。這有一部分是因為:這是一個食物網,實際上真的就是一個網絡。例如,物種B也許很能忍受氣溫升高,但如果它的獵物(物種A)不能忍受高溫,那麼,物種B可能會因為失去了A,而受到因為天熱而引發的崩潰的影響──產生的一連串影響,可能還會影響到物種C、D、E等更多物種。或者,考慮海洋溫度上升的另一種潛在的回饋循環:熱吸收增加了,因為減少了雪和冰的覆蓋;永凍土溶化,造成二氧化碳和甲烷釋出;海洋酸化造成生物固定住二氧化碳的能力減少等等。我真的不知道這種情況會把我們帶向何處,但從二○五二年以後,將會是一個未知的未來──或者,更像是航入了未知之海(mare incognitum)。

但我倒是知道,到了二○五二年,北海的溫度最有可能比今天平均上升攝氏一.五度。夏天的海水表面也許會上升超過攝氏二度。同樣的情況將一路發展到北冰洋(北極海),到二○五二年時,北冰洋在夏天將完全沒有冰,夏天並且可能出現相對較高的氣溫。因此,為什麼當冰冷的北極海域被加熱到似乎更舒適的溫度時,哲水蚤──這是專吃浮游生物的橈足類(Copepods)生物──和它們的同伴們反而會受苦呢?高溫不是會帶來高生殖力嗎?

不一定如此。首先,某些物種就是只能在低溫中生活得很好,因為它們演化的結果就是能夠適應低溫。但是,第二,水溫升高後會對浮游生物造成一些意外的副作用。我們預期,當海洋變溫暖時,浮游生物的生殖力和平均體形將會大幅減小

這至少有一部分原因,是因為缺乏營養浮游生物的海水表面將會被更快速的加熱,這使得它更難和含有豐富營養及浮游生物的深層海水混和。所以,高溫代表了哲水蚤的食物會減少──因為被混和進入表層海水的浮游生物更少了,而像哲水蚤這樣的橈足類生物,都是在表層海水中覓食的。這也表示食物更小了,部分是因為,在營養物極其有限的環境中,體形較小的物種要比體形較大的物種更能適應,但也因為細胞在氣溫升高時會變得更小。哦,當然了,哲水蚤也許很小,但藻類甚至更小,而更小的藻類代表哲水蚤很難一口就吃飽。

也許更糟的是,到二○五二年時,北極海域的海水的酸度也會改變,從歷史上一向很穩定的大約八.二左右,下提高到七.九。這可不是小的變化。我們將會看到,像哲水蚤這類甲殼類生物,以及其他有鈣化能力的有機體,包括植物和動物,都將會開始受苦,因為它們在建造它們的外骨骼時將會很困難。

但我們也不要太想不開。到二○五二年時,北極暖化將會透過一連串的後續效應而影響到整個系統。新物種將會出現。不僅會出現新的橈足類和藻類物種,也會出現新的魚種。本來會在當地出現的鱈魚、鯖魚和鯡魚將會往更北方移動。很多底棲植物群和動物群將會從南方向北方入侵,取代部分的老居民。有些物種會比較好,但很多卻反而更糟。各種水母將會大為繁殖,因而犧牲了一些魚群。還有,我幾乎忘了鳥類。你可能再也看不到海雀和海鸚鵡在挪威西海岸孵化。到二○五二年時,這些鳥兒將會離去,飛向更北方。

有人也許會這麼期待,當冰從北極海撤退後,將會釋放出更多新土地,不僅可以供石油和天然氣探勘,也增加了海洋生物的生產量。好吧,我很擔心,這種樂觀想法太天真了。首先,海洋深處並不像上層海水那般充滿豐富的生命力。第二,這種奇特的冰下生態系統,是這種高極區海洋生態系統中很重要的一部分,但將來會消失無蹤。在現在的極區春天,你會發現,在大塊浮冰下面有著青綠的地毯。這些都是冰藻類,含有豐富的多元不飽和脂肪酸,十分營養。哲水蚤和它們的同伴在進入繁殖高峰時,就是聚集在這些冰下牧場裡覓食的。但當冰開始提早融化時,冰藻和哲水蚤的繁殖期將會愈來愈無法配合。如果哲水蚤的數量因此而減少,這就代表魚類的主要食物也跟著減少了──接著,就會影響到海鳥、海豹、北極熊和其他動物。這樣的影響會向外擴散。到了二○五二年,這個本來十分優秀的食物網,將只剩下很少的殘餘。

不過,還有更多新聞在一旁等待,等待在二十一世紀的後半段裡出現。到那時,格陵蘭的冰棚將會融化得更多,會造成其他不愉快的情況出現。更大的程度來說,灣流(Gulf Stream)輸送帶是被淡水和鹽分較高的海水之間的密度差異所造成的鹽度傾斜度推動的。如果在二○五二年後,淡水的注入中斷了這種流動,我會說:「你什麼都都還沒有看到呢。」

如果命運之神對我不錯,我將能夠在二○五二年,以一個很老的老頭子的眼光親眼見識這個世界,但這將讓我在我的臨終之前的日子裡很不愉快地發現:我,以及另外多位科學家,在二○○○年之前就大聲嚷嚷的這些憂慮,終於被證明是正確的。我是生物學家,對於人類在過去二十五年遵循的軌道,儘管有很明確的警告,還是讓我對人類的理性行為覺得很奇怪。更精確來說,我感到奇怪的是,我們的自私居然能夠獲勝,在演化上短視的理性,把目前的個人利益放到最大,超越了本來能夠用來避免發生危機的智性或是更多的理性。

幸運的是,我可以用比較積極的語氣來結束這篇短文。我們將不會經歷到生態系統崩潰(這是我實在不喜歡的一個流行名辭,因為生態系統可以進行激烈改變,並且是以很不愉快的方式進行,但不會崩潰)。這個星球在以前曾經經歷過可怕的瓶頸,而生命總會找到它自己的出路的,但很明顯的,這要犧牲掉現在存在的很多生命形式。很明顯的,那兒會一直有各種細菌、藻類,甚至蟑螂存在。我相信,哲水蚤將會在某些棲息地生存下去,而人類其實也是相當堅強的。我真正擔心的是會自我強化的反餽──它們可能早已經開始了。到了二○五二年,我相信,即使是最全心全意的樂觀者也將會了解到,人類正面臨嚴重的挑戰。但我也相信,不管在社會、技術和心理方面,我們仍然被禁錮在「一切如常」的舊思維裡。

因此,我也許會在二○五二年覺得自己很幸運,在那時候,我在地球上的日子即將結束──但卻可以看到我的曾孫能夠在院子裡玩耍,這會讓我感到有點兒安慰。

達格.賀森(挪威人,一九五六年出生)是生物學教授。他發表過多篇有關於演化和生態學的科學論文,包括氣候變遷問題。他也出版過幾本大眾科學書籍和文章,並且積極參與有關氣候變遷的公開辯論。  

我沒有理由,也沒有資格不同意「陷入困境的北極海域」所呈現的未來場景。真正讓我擔心的是,在讀到這篇短文描述全球暖化在這個特定生態系統──北極區──所帶來的種種驚人影響時,像這樣的「驚奇」,可能也正在我並不熟悉的其他生態系統裡發生。

氣候變遷對各地區造成的影響,彼此之間是有很大的不同。整個場景的一端將是「新北方」──加拿大北部、阿拉斯加、西伯利亞、俄羅斯和斯堪的那維亞半島北部──將享受到很多好處:氣候變得較暖和,出現新的貿易航道,以及更快速的農業和森林成長。另一端則是地勢較低的島國,將會被海水所淹沒,而且沒有地方遷移他們的人民。介於兩端中間的,則是傳統生產糧食的地區,將會失去原有的雨水與陽光都很充足的穩定氣候型態──有些地區變得十分乾旱,有些地區又會變得太多雨水。

 

摘自《2052》,由商周出版。

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極端氣候的問題就在眼前,我們可能面臨什麼樣的未來?——《圖解全球碳年鑑》
商業周刊
・2022/10/04 ・5452字 ・閱讀時間約 11 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

沒有比現在更急迫需要預測未來。上千名氣候科學家和經濟學家共同建立並測試嚴謹的電腦模型,來估計地球在一、兩個世代後的樣貌。

政府間氣候變化專門委員會(IPCC),由世界各地的志工科學家組成,他們評估目前關於氣候變遷的科學知識——過去、現在和未來的風險與可能性——從而找出共識。

他們發表一系列報告,為 2050 年及其後的世界,做出 5 個可能的結果,這些情況是根據複雜的運算,測量溫室氣體排放、土地使用和空氣汙染對氣候的影響。

做出 5 個可能的結果,這些情況是根據複雜的運算,測量溫室氣體排放、土地使用和空氣汙染對氣候的影響。圖/Pixabay
圖/商業週刊

經濟成長、人口以及溫室氣體排放的未來軌跡,預期將使地球的平均溫度上升。情況的名稱是根據共享社經路徑(Shared Socioeconomic Pathways, SSP), 依照 1 到 5 編號,每個編號有個比過去更負面的結果。

5 個未來會面對的暖化問題

5 種情況的暖化程度,在以下幾個方面存在顯著差異:

  • 氣候的激烈程度
  • 海平面上升
  • 熱浪
  • 降雪和降冰的減少
  • 未來的行動和政策

這些情況說明問題如何隨時間加劇,以及改變目前的做法對未來可能的巨大影響。

IPCC 過去的估計已經證實太過樂觀,因此最近 IPCC 的報告預測,全球地表溫度將提早 10 年升溫超過 1.5° C,儘管如此,自從出版那份報告以來所收集的資料,顯示近期的暖化程度要比過去所做的大膽估計更加嚴重。

二氧化碳排放量。圖/商業週刊
情況升高攝氏 /華氏說明
1. 極低排放量(SSP1-1.9)1.4° C /2.5° F2050 年前後,全球二氧化碳排放減到淨零,符合巴黎公約(Paris Agreement)中,維持全球暖化(最多)高於工業前溫度1.5° C,而後穩定在1.4° C 直到2100 年。永續作法被即刻採行,改變經濟成長和投資,人們感受的氣候變遷效應,相較其他情況顯著較輕微,速度也較慢。
2. 低排放量(SSP 1-2.6)1.8° C /3.2° F全球二氧化碳排放大幅降低,但不足以在2050 年以前達到淨零排放。2100年結束時,升溫穩定保持在大約1.8° C。
3. 中排放量(SSP2-4.5)2.7° C /4.9° F邁向實踐永續的進展緩慢,與歷史趨勢相近。二氧化碳排放量維持在目前水準,本世紀結束前達不到淨零。2100 年前溫度上升2.7° C。
4. 高排放量(SSP3-7.0)3.6° C /6.5° F排放量和溫度穩定上升,大約是目前的兩倍,各國趨向彼此競爭,要求更多糧食供給的保障,且提高對糧食供給的警覺。2100 年以前平均溫度已經上升3.6° C。
5. 極高排放量(SSP 5-8.5)4.4° C /7.9° F2050 年以前二氧化碳的排放將加倍,能源消耗增加以及過度使用化石燃料加速經濟成長,但是……2100 年以前全球平均溫度將升高4.4° C。
表/商業週刊
IPCC 假設的情況。圖/商業週刊

了解 IPCC 勾勒出未來的 5 種情況

想像集體行動的後果,是前進的必要的一步,政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的 5 種情況,清楚勾勒未來的樣貌。

他們的報告顯示,人類具備科學的理解、技術的能量和金融手段,將碳排放量限制在 1.5° C,但也清楚說明勇敢行動和政治意志極為重要。

溫度上升 0.5° C,差別就很大

情況 1——正負 1.5° C

這是唯一符合《巴黎公約》,維持全球溫度比工業化前溫度高 1.5° C 目標的情況。

在這情況中,極端氣候比較常見,但世界避免了氣候變遷的最糟衝擊。依然會有健康風險以及氣候改變的風險,但嚴重度會比其他情況好很多。不過,將升溫限制在 1.5° C,將需要能源、土地、基礎建設、交通運輸、工業系統等,作出前所未見的轉變。

將升溫限制在 1.5° C,將需要能源、土地、基礎建設、交通運輸、工業系統等,做出前所未見的轉變。

情況 2——正負 2° C

在低碳排放的情況,世界在 2030 年後不久就會違反 1.5° C 的公約,但還是設法達到巴黎公約中,2100 年以前將溫度上升維持在比工業化前水準高 2°C 以內。

全球二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體的排放,如同在「情況 1」中被大幅削減,但不如「情況 1」快速,2050 年之後才達到淨零排放。如同「情況 1」,也需要透過造林、碳捕捉等方法,移除大氣的二氧化碳。

溫度上升 0.5 度或許看似差別不大,但是 IPCC 的報告清楚指出,每增加 0.5 度,對人類和自然系統的負面影響將顯著提高。

舉例來說,極度高溫的天氣事件,如熱浪、火燒、洪水和乾旱,將會愈來愈激烈且頻繁,有時會同時發生,加上海平面上升和海水酸鹼度提高,不僅使人類等物種失去居住和棲息的地方,也會因為作物產出下降和漁獲量減少,而導致糧食不足。IPCC 估計,這個情況會比「情況 1」多出高達數億人受到氣候相關風險的負面影響。

關注的區域情況1情況2差異
全球暖化全球意味地表溫度相對工業化前的水準上升1.5° C2° C0.5° C 以上
嚴重的熱浪每5 年全球人口至少一次暴露在嚴重熱浪中14%37%糟2.6 倍以上
海平面上升2100 年以前,全球人口每年都有海平面上升的風險6,900 萬7,900 萬多1,000 萬
海冰平面北極海夏季無冰的頻繁度每100 年至少一次每10 年至少一次糟10 倍
失去生物多樣性脊椎動物失去至少一半地理範圍的脊椎動物4%8%糟2 倍
生物多樣性昆蟲):失去至少一半地理範圍的昆蟲6%18%糟3 倍
生態系統轉變受生態系統轉變影響的全球陸地區域7%13%糟1.9 倍
失去珊瑚礁與目前相比,形成礁的珊瑚減少70-90%99%糟1.2 倍
農作物產出下降暴露在作物產出下降的全球人口數3,500 萬3.62 億糟10.3 倍
表/商業週刊

情況 3——政治和經濟的力量沒辦法短期內做出決定

這是假設政治和經濟的力量,使得難以在短期內採取明快的大動作。

由於累積的二氧化碳排放量與全球地表溫度上升之間有接近線性的關係,因此升溫 1.5° C 的上限有可能在 2030 年代初就被超越,距離本年鑑出版不到 10 年。

在這情況中,溫室氣體排放到 2050 年都沒有降低,預期本世紀末的升溫將大約 2.7° C。上一次氣溫高於工業化前的水準 2.5° C,估計是在 3 百多萬年前。

暖化會呈現地區性差異,平均而言陸地的暖化將比海洋嚴重,北半球緯度愈高的暖化會比南半球嚴重,北極對暖化的敏感度高於南極,自從工業化年代以來,北極的暖化速度比世界其他地方快了 2 倍。

降雨量會增加。在所有全球暖化超過 1.5° C 的情況中,預期降雨量將會增加,特別是陸地。全球地表平均溫度每上升 1°C,中數降雨量將增加 1% 至 3%(全球和年皆然)。

儘管整體的降雨量增加,但會因緯度而有地區性差異。高緯度和潮濕的熱帶地區,降雨量會增加,但是乾旱地區,包括部分的亞熱帶如地中海、南非、部分的澳洲和南美洲,降雨量會減少。

高緯度和潮濕的熱帶地區,

降雨量會增加,

但是乾旱地區,降雨量會減少。

凡是升溫超過 1.5° C 的情形,到本世紀結束前,9 月將更有可能沒有北極海冰,當暖化到達 2° C 時,這個可能性幾乎是確定發生。圖/Pixabay

北極海冰會融化。凡是升溫超過 1.5° C 的情形,到本世紀結束前,9 月將更有可能沒有北極海冰,當暖化到達 2° C 時,這個可能性幾乎是確定發生。全球地表溫度上升,將使冰河和大冰原的面積更大幅度縮小,導致全球海平面中數(global mean sea levels,GMSL)上升,在前面 3 種情況中,預期在整個 21 世紀將加速,海洋在這些情況下也會變得更酸,這是因為排放量增加使海洋吸收更多碳的緣故。有些系統將會永遠地被改變,持續的全球暖化將可能永久造成:

  • 海平面上升
  • 大冰原喪失
  • 永凍土的碳排出

情況 4——只顧國家利益,沒有同心協力

這個情況是,隨著全球氣候變遷惡化,國際的協調將受挫。各國沒有同心協力來解決問題,反而只顧國家利益,而以關於能源與糧食保障為主。

由於高度仰賴化石燃料來解決燃眉之急,導致溫室氣體排放穩定成長。到 2100 年前,二氧化碳排出幾近加倍,每年超過 800 億公噸,空氣汙染控制不力,加上非二氧化碳的排出量持續增加,導致地球暖化惡化。

溫度遽升。由於各國達不到氣候誓約,21 世紀的溫度可能上升 2° C,不到 10 年可能跨越 1.5° C 的門檻。

降雨和乾旱的區域擴大。在全球暖化超過 2° C 的情況(情況 4 和情況 5),全球平均降雨量將比 1995-2014 年間增加 2.6%。

降雨和乾旱的區域擴大。在全球暖化超過 2° C 的情況(情況 4 和情況 5),全球平均降雨量將比 1995-2014 年間增加 2.6%。圖/Pixabay

海洋改變。到本世紀末,全球海面溫度上升 2.2° C,上升的海洋溫度可能影響大西洋經向翻轉環流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC),這是最大的洋流系統,如果 AMOC 停止將造成廣泛影響,例如季風轉變和歐洲與北美州的降雨減少,AMOC 可能永久停止。海洋溫度上升導致 GMSL 上升,主要是因為熱擴散,凡是升溫跨越 2° C標記的情況,就會提高南極大冰原崩解的可能,也造成 GMSL 在 2100 年前後上升至少 1 公尺,有些預測認為會超過 2 公尺。

如果 AMOC 停止將造成廣泛影響,例如季風轉變和歐洲與北美州的降雨減少,AMOC 可能永久停止。

情況 5——二氧化碳的年排放加倍

面對氣候緊急事件惡化下,化石燃料的開發和能源使用勢必更積極,導致溫室氣體排放大幅增加。2050 年以前,二氧化碳的年排放加倍,在本世紀前超過 1,200 億公噸。

再生能源技術的進步加上人們的接受度上升,使這情況不太可能發生。但是碳循環回饋可能影響大氣濃度,從而製造地球反應的循環而導致這種情況,此外基於全球地表溫度升溫在 10 年內預期將跨越 1.5° C,而短期的暖化現象比估計的還要嚴重,因此即使可能性較低也不容忽視。

在這情況中,溫度上升 1.5° C 被認為在近期內很可能發生,大約是 2027 年前後。幾十年內升溫可能來到 2° C,本世紀末之前無法想像的升溫 4.4° C 可能發生。人類從未曾生活在如此氣候狀況下。

這個情況與其他不同的,在於假設強度的空汙控制,以及預測中長期除了甲烷以外「臭氧前兆」的下降,預測甲烷將上升到 2070 年。

跟其他情況相同的是,較大程度的暖化,預期會擴大區域性暖化趨勢的差異。例如相較 1995 至 2014 年的溫度範圍,部分亞馬遜或其他熱帶陸地將升溫 8° C,其他熱帶陸地區域可能升溫 6° C。

降雨量急遽上升,在暖化程度較大的情況下,預期高低降雨量的差異將擴大,冰原將消失,海平面和溫度將上升,世界失去格陵蘭和南極最大冰原,將導致海平面上升與冰河消失。由於冰原的成長緩慢但融化快速,失去任何面積可能無法逆轉。

海洋吸收愈來愈多熱,變得愈來愈暖,於是水往外擴。海平面上升近 1 公尺可能影響居住在海岸區、島嶼以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。

海平面上升近 1 公尺可能影響居住在海岸區、島嶼以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。圖/Pixabay

海平面上升近 1 公尺

可能影響居住在海岸區、島嶼

以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。

我們沒有丟掉任何東西,

只是把我們的問題變成別人的問題。

⸺賽門.西奈克(Simon Sinek),暢銷作家

上網搜尋,種一棵樹

安裝一個簡單的應用程式,

就可以在你每次上網搜尋時種一棵樹。

——本文摘自《圖解全球碳年鑑:一本揭露所有關於碳的真相,並即時改變之書》,2022 年 9 月,商業周刊,未經同意請勿轉載。

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氣候變遷下,熱帶雨林該如何及時自我更新?——《熱帶雨林:多樣、美麗而稀少的熱帶生命》
日出出版
・2022/09/17 ・3308字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

沒有森林能「永遠」存在,但我們總覺得森林特別穩定不變,至少如果它是自然形成的。

森林給人穩定不變的感覺。圖/Pexels

可是眾所皆知,當前氣候變遷的趨勢給了所有林主一項大任務:他們得及時改造自己的森林,使它能應付更熱、更乾、更多風暴且更有利昆蟲大量繁殖的氣候。而「原始森林」被認為是最佳模範,因為它兼具抵抗力(即復原力)與持久性(即穩定性)。

不過,真的是這樣嗎?

「原始森林」不等於「非常古老」

提出這個批判性問題是必然的,因為有關地表森林(不論是非熱帶或熱帶)在後冰期是如何形成或擴張,有著各種不同的論點。這些森林其實大多沒有我們想像的那麼老,只有真正位在熱帶最深處的某幾個地方,還可能有冰河時期開始前就存在的雨林——儘管如今的物種組成已不同。

以我們的時間概念來說,它們確實非常老。不過它們也最穩定嗎?這點我們不得而知。因為找得到這種森林的地方,雨經常下得特別多,而這對想改變森林利用形式以帶來收益的人來說,並不特別具有吸引力。某些熱帶地區以外的雨林,例如北美西海岸附近以及智利最南方,也都基於非常類似的因素,得以保留至今。

但是我們所說的「穩定性」究竟是什麼?我們對它又有何期待?當一個棲息空間在我們眼前幾乎沒有發生任何改變,一直保有它原本的樣子,那就是穩定。這種說法非常易懂,但它其實含有一個潛在的重大錯覺。

因為「在我們眼前」意謂著,這種持久性是以人類的生命為標準來界定。如果把人的壽命大致設定為七十五年,那我們的一生,其實最多只能經歷到大部分樹種自然壽命的五分之一,以橡樹來說,甚至大概只有十分之一;不過反過來說,人的一生也相當於連續五代以上的「狗」生,或上百代的老鼠、各種各樣的昆蟲及無數開花植物。

簡而言之,我們判斷的依據是人類的時間,而不是各種生命自己的時間。大象的平均壽命與人類大致相當,所以如果年紀已達人類耆老標準,我們就會把牠當人瑞一樣來照顧。

然而一座同樣歲數的森林其實還很年輕,或頂多剛成熟到可以砍伐的狀態——如果那是一座中歐平原上的人工雲杉林。再舉個更極端的例子,我們的湖泊很年輕(非常!),它們幾乎全都形成於末次冰期結束之後,與人類移入過去滿是巨大冰層與凍原的土地並開始擴散的時間相當。然而像多瑙河或萊茵河這樣的河流則非常古老,至少要比那些湖泊老上好幾百倍。

至於亞馬遜河,如前面所說,從今天的非洲西流並注入太平洋的時間,更長達數百萬年之久。

因此一座森林究竟有多老,應該得參照它樹木的平均自然壽命,這才是它自己的時間尺度。這樣一座在河流動力作用下已呈穩定狀態的歐洲河岸森林,才能與熱帶河岸低地的雨林進行比較對照。所以「原始森林」不該與「非常古老」畫上等號。

「原始森林」不該與「非常古老」畫上等號。圖/Pexels

發現於婆羅洲與亞馬遜許多地方的那種驚人的樹種多樣性,我們可以把它理解為是後冰期的變動作用還在進行,尚未找到它的終點;另一種可能性則是它的森林發展演替已達最終狀態,即所謂的頂極群落(Klimax Gesellschaft),理由是熱帶雨林的生長完全不受季節限制,不像熱帶以外的地區有冬天,或某些熱帶、副熱帶地區有長短不一的乾季。

所以要回答有關穩定性的問題,其實並不容易。

維持雨林氣候兩大要素——雨與火

熱帶雨林裡大部分的樹種都長得很慢,並製造出質地非常堅硬的木材(有些在水中甚至浮不起來!),就這點而言,把熱帶雨林歸為「強韌且耐久」還算合理,至少跟橡樹天然林一樣強韌。但是它為何得如此強韌?撇開人類之外,還有什麼會危及森林?

雨與火這兩個最重要的環境因素,雨林早就已經處理得宜,就這兩個自然因素來說,熱帶雨林確實相當強韌穩定。它能維持自己的雨林氣候,就像在亞馬遜地區所運作的那樣。

透過水分的蒸散作用,它製造了自己的水循環系統,此系統一年當中所產生的降雨量,數倍於來自海洋的水氣。不過要製造自己的氣候,前提是雨林的面積得夠大。每年數千公釐的驚人雨量,也保護它免於被火神侵擾。雨林成功地讓自己避開了林火,即使林火是森林的自然本質之一,且影響著森林的「生命週期」,就這層意義來說,雨林確實可被視為(非常)穩定。只有長期的且嚴重偏離每年或每十年平均雨量變動率的降雨變化,才能自然而然地改變它,就像過去冰河世紀冷、暖期交替時所發生的那樣。從現在人類的觀點來看,那些時期也都是穩定且漫長。

林火是森林的自然本質之一,且影響著森林的「生命週期」。圖/Pixabay

與穩定性密不可分的另一個問題是復原力,也就是森林對抗影響較短暫且較局部的變動之能力。風暴、洪水或面積大小不一的人類開發利用,都屬於這類變動。那些高聳的雨林樹種因為根系很少深扎,只能擴展在接近表層的土壤裡,在風暴來襲時通常尤其脆弱。

一場普通的雷雨風暴,就足以讓它連根拔起,可是在面積廣大的雨林裡,又幾乎天天有劇烈雷雨,因此這類風暴倒木已屬尋常事件,也是雨林自我更新的方法——正如沿河兩側經常持久不退的氾濫。這裡在主要雨季時,洪水可能會上升十~二十公尺,淹沒兩岸面積驚人的森林區。有時這些樹從樹冠以下,得泡在水中長達數星期之久。

高聳的雨林樹種因根系很少深扎,一場雷雨,就足以連根拔起。圖/Pixabay

然而水這個要素,雖然在這裡的樹底下經常多到氾濫,對樹頂經常曝露在風吹日曬中的葉子來說,卻因高溫酷熱反而有短缺的問題。熱帶地區一年到頭太陽總高掛天空,日照強度幾乎沒什麼變動,而這迫使樹木的葉子變得像皮革一樣厚,葉面不僅硬實,還帶有一層具保護作用的蠟質,類似熱帶乾燥氣候區的植物。

這意謂著雨林的樹木所面對的環境條件,在樹冠層與根部之間簡直有著天壤之別,幾乎是從副熱帶半乾燥區到水陸兩棲世界那樣極端。而歐洲相較之下跟這種處境最像的(儘管程度上差很多),或許是我們河邊常見的細葉柳樹;它們同樣也得忍耐數星期的河水氾濫,與夏季的連日高溫。

強韌且極具抵抗力

就這些環境現實而言,認為熱帶雨林極具抵抗力確實毫無疑問。它的韌性,是森林與自己所面對的非生物環境間長期交互作用的結果。而且不僅如此,它對動物與真菌的侵襲也很具抵抗力。硬木要遠比軟木更不易遭受真菌、白蟻或甲蟲幼蟲的攻擊,而且它的嫩芽與樹皮裡,含有各式各樣且多半具毒性的成分,也保護森林免受一般害蟲的大量侵襲,像中歐地區目前有許多森林正遭到舞毒蛾(Schwammspinner)肆虐那樣。

一地如果絕大部物種的個別數量天生就很稀少,照理說也就不會有大量繁殖的現象。從這裡我們可以這樣推論(或許完全合理,但不見得普遍適用):高生物多樣性促進了森林的穩定性,反之則會使其變得脆弱且不穩定。在氣候潮濕的熱帶,那些替代原生雨林的再生林較少是不穩定的,然而開發為林業與農業用地的雨林區卻相反,這裡會因不利的氣候發展、昆蟲與其他生物反常繁殖、以及病原侵襲而極度瀕危。

在大致了解雨林的穩定性與韌性後,我們應該更能完整探討人類對熱帶雨林的利用,與砍伐森林並以農地取代原始森林所導致的後果。而這些後果,引發全球性的憂慮與關注。

——本文摘自《熱帶雨林:多樣、美麗而稀少的熱帶生命》,2022 年 8 月,日出出版,未經同意請勿轉載。

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怎麼證明澳洲人吃剩的蛋殼,來自 5 萬年史前巨鳥?
寒波_96
・2022/09/14 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

古代人對生態環境的影響,不容易回答。人類抵達澳洲的年代早於 5 萬年,在此之後,澳洲有一批大型動物滅團,但是與人類的關係多少,專家們各有主張。有時候,甚至連人類是否接觸過某種動物都無法肯定。

一項 2022 年發表的研究,證實一款滅絕的史前大鳥確實與人類發生關係,而且材料相當特別:蛋殼中的古代蛋白質。[參考資料 1, 2, 3]

澳洲南部 5 萬年前的牛頓巨鳥與古巨蜥(Megalania)想像圖,兩者皆已滅絕。圖/Peter Trusler

澳洲 5 萬年前鳥蛋殼,是塚雉還是巨鳥?

用於分析的材料是澳洲南部出土的一批蛋殼,有被煮食的痕跡;它們距今大概 5 萬年左右,可以推測是古代人的食物。蛋殼來自哪種鳥呢?

活跳跳的鳥類可以根據外貌識別,去世後只剩骨頭的鳥類,也能靠著型態差異分辨。而鳥類產下的蛋,不同鳥蛋的外觀有別,厚度等特徵也有所不同,有時候光是憑藉蛋殼,便能判斷物種。

有專家主張這批古代人吃剩的蛋殼來自牛頓巨鳥(Genyornis newtoni),這是一款不會飛的大鳥,身高超過 2 公尺,體重 220 到 240 公斤,一顆蛋有 1.5 公斤重。

牛頓巨鳥在人類抵達澳洲後就消失了,但是沒什麼人類獵捕的骨頭證據。倘若蛋殼真的產自巨鳥,可以推論這款鳥類的消失與人有關。然而,也有專家認為這批蛋殼來自塚雉(megapode)。塚雉體型比牛頓巨鳥小很多,只有 5 到 7 公斤重。

澳洲南部尋獲史前鳥蛋殼的遺址位置。圖/參考資料 1

由史前蛋殼中的蛋白質,判斷未知鳥類的演化位置

5 萬年前成為人類大餐的鳥蛋,究竟何許鳥也?這項研究搜集多種鳥類的蛋殼型態作比較,也寄希望於遺傳學。蛋殼的成分主要由碳酸鈣等礦物質構成,不過其中也有少量 DNA、蛋白質;可惜出土蛋殼中無法取得足夠的古代 DNA。

生物去世後,遺傳物質開始崩解,蛋白質的結構比 DNA 更穩固,生還機率更高。好消息是,蛋殼中仍保有一些蛋白質片段,而且足以判斷親戚關係。

組成蛋白質的氨基酸序列取決於 DNA 編碼,只要知道基因的 DNA 序列,便能得知蛋白質的序列。定序 DNA 比蛋白質容易太多,絕大部分時候假如不知道 DNA 序列,便不會知道蛋白質。

但是聰明的讀者馬上會想到,我們知道牛頓巨鳥的基因組嗎?假如不知道,即使獲得蛋殼中的蛋白質片段,又該如何比對呢?

儘管缺乏牛頓巨鳥的基因組,好消息是,隨著基因體學發達,已經有大量鳥類物種的定序資訊,像是 Bird 10000 Genomes(B10K)計畫。所以可以根據各種鳥類的蛋白質序列差異,畫出演化樹,再將蛋殼中取得的蛋白質置於其中一起比較,便能判斷未知鳥類的分類位置。

加入蛋殼鳥後,各種鳥類以蛋白質差異建構的演化樹。鴕鳥(Struthio camelus)、鴯鶓(Dromaius novaehollandiae)屬於古顎類(Palaeognathae),和蛋殼鳥分屬不同群。蛋殼鳥(undetermined ootaxon)被歸類為雞雁小綱(Galloanseres)旗下,很早分家的分枝;塚雉(Alectura lathami)屬於雞形目(Galliformes),演化位置和蛋殼鳥差異不少。圖/參考資料 1

大鳥家族史:牛頓巨鳥、鴕鳥、恐鳥為各自獨立巨大化

依照可供分析的氨基酸變異,蛋殼鳥被歸類到雞雁小綱(Galloanseres)中很早分家的演化位置;而塚雉屬於雞形目(Galliformes,旗下有雞、火雞、珠雞、孔雀等一大堆鳥類),分家的時間要更晚得多。

藉由蛋殼殘存的遺傳訊息,無法判斷它是誰的最近親,不過肯定絕對不會是塚雉及其近親。因此論文判斷,蛋殼應該為牛頓巨鳥的蛋蛋。

倘若真的是牛頓巨鳥,或者說是 Genyornis 屬旗下的鳥類,這項分析也有助於釐清它的分類位置。說起不會飛的大鳥,大家都會想到鴕鳥、澳洲的鴯鶓(emu),還有紐西蘭已經滅團的恐鳥(moa);它們全部都屬於古顎類(Palaeognathae),和牛頓巨鳥所屬的雞雁小綱是平行關系。

澳洲的牛頓巨鳥及其近親們,目前被歸類為 Dromornithidae,屬於雞雁小綱旗下已經滅團的一支。所以大鳥與大鳥之間其實不是太近的親戚,是各自獨立巨大化的。

人類與 Genyornis 屬鳥類的體型比較。圖/prehistoric wildlife

竊蛋人對巨鳥滅團有責任

不少恐龍愛好者聽過,當年出土竊蛋龍與恐龍蛋化石時,還以為它們是盜獵其他恐龍的蛋,所以取名為竊蛋龍。後來才發現是誤會,它們懷抱的其實自己的蛋,可惜汙名已定,無法改名。人類盜獵大鳥的蛋無庸置疑,同理可稱之為「竊蛋人」。

鳥類靠生蛋繁衍後代,對其他動物而言卻是營養豐富的食物,人類只要有機會當然也不會放過。史前人類除了吃鳥蛋,也會將蛋殼加工製成工具與裝飾品;鴕鳥蛋殼的大量利用,甚至還能用來探討長達數萬年的非洲文化演化。

這回新研究以新奇的分析手法證實,5 萬年前的澳洲人會採集牛頓巨鳥的巨蛋來吃。由此推測,這款澳洲大鳥的滅絕,竊蛋人多半脫不了關係。

最後值得一提,由古早樣本取得非特定古代蛋白質(例如膠原蛋白、AMELY 以外的其他蛋白質)的分析辦法,繼古代 DNA 之後也成為古生物學、古人類學的新利器。澳洲的巨鳥蛋殼以外,雲南的步氏巨猿、西班牙的前人、青藏高原東側,甘肅的夏河丹尼索瓦人等材料,其中殘存的蛋白質片段都帶來寶貴的演化線索。

延伸閱讀

參考資料

  1. Demarchi, B., Stiller, J., Grealy, A., Mackie, M., Deng, Y., Gilbert, T., … & Miller, G. (2022). Ancient proteins resolve controversy over the identity of Genyornis eggshell. Proceedings of the National Academy of Sciences, e2109326119.
  2. The first Australians ate giant eggs of huge flightless birds, ancient proteins confirm
  3. Egg-eating humans helped drive Australia’s ‘thunder bird’ to extinction

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。