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小小泥炭藓,气候助推器

 大科技杂志社 2020-01-05

经过近两年来证据的不断积累,怀疑全球气候变暖是一场骗局的人越来越少了。多数人现在关心的是,“变暖的速度有多快?变化会不会让我们措手不及?”而要回答这些问题,我们先要搞清楚,目前的气候变化有没有接近转折点。因为一过了转折点,就走向一条不可逆转的道路,到时候再去阻止,就事倍功半。而要搞清楚这一点,则需要科学家充分估计导致气候变暖的各种因素。这样,一种我们过去很少注意的生态系统——泥炭藓湿地,就进入了科学家的视野。

顾名思义,这种湿地上长着一种叫“泥炭藓”的植物。这种植物几乎遍布北半球的所有沼泽和湿地。泥炭藓是一种苔藓类植物,叶子细小,永远长不高,总是紧贴着地面生长,像绿毯一样覆盖在沼泽和湿地上。

这些湿地形成于1.2万年前的最后一个冰期。几千年以来,一代又一代,湿地里积聚了大量的生物质碳。要是没有这些湿地,它们就会跑到大气中去。

吸聚碳的巨大“海绵”

这些生物质碳是怎么积聚起来的呢?

我们知道,对于一般的植物,死后暴露在空气中,不久细菌和真菌等微生物就会滋生繁殖起来,这就是通常所说的“烂了”或“霉了”。这些微生物以分解死去的植物为食,分解产物一般是二氧化碳和甲烷,而众所周知,二氧化碳和甲烷都是温室气体,甲烷甚至还是一种比二氧化碳还厉害20多倍的温室气体。

但是在泥炭藓湿地上,活着的泥炭藓会不停向它们所生长的环境释放酸性物质,使得环境的PH值保持在3.5左右,——这个酸性够用来腌制蔬菜了。再加上湿地的气温常年在4℃左右,酸性和寒冷的双重作用,让大多数微生物难以立足。在湿地生态系统中,就缺失了“分解者”这一环节。于是,死去的泥炭藓不断积累,使得湿地成了吸聚碳的巨大“海绵”。

泥炭藓这一物种可能比地球上任何植物都储存了更多的生物质碳。尽管泥炭藓湿地只占陆地面积的3%,但它积聚的碳占整个陆地碳总量(包括所有被森林、草原、湿地以及煤、石油等化石燃料所固定的碳)的1/3。同样一块面积,泥炭藓湿地所固定的碳是热带雨林的5倍。1公顷泥炭藓湿地所储存的碳,相当于325辆宝马车一年的碳排放。所以,泥炭藓湿地是我们对抗全球气候变暖的秘密同盟军,而别忘了,经营和维持这类特殊生态系统的是泥炭藓。

但是随着气温升高,泥炭藓湿地可能会“变节”成我们的敌人,固定在这里的碳可能会被释放出来,从而加快气温升高的步伐。这正是我们目前所担忧、并希望搞清楚的:它们会“变节”吗?如果回答是肯定的,那么如何阻止它们“变节”?

“固碳”和“排碳”作用

让我们先来看看,泥炭藓湿地为何可能“变节”成我们的敌人。

泥炭藓是一类非常原始的植物,生命力非常脆弱。在它们的身体里,没有一般植物用来运输水和养分的脉管;因而它们的根不能从泥地中吸取水分和营养物质,只能起到固定作用,说句不好听的话,所起的作用跟塑料绳子差不多;水和养分全靠叶片从雨水或潮湿的空气中直接吸收,所以,这种植物总是非常矮小。当气温上升时,这就成了它们的致命弱点。当大气中的二氧化碳浓度升高时,湿地里其他植物,像莎草之类,将生长得更加茂盛,势必将挡住它们的阳光,切断它们的能量来源,使得它们很容易死亡。

事情似乎还不止于此。泥炭藓所营造的这个生态系统可延伸至地下几米深处。在湿地地底下,平均来说,每1平方米所含的植物的根,总长可达30千米,——当然,这些根像你的肠子一样,是弯弯曲曲,盘根错节地纠缠在一起的。而当气温升高时,在湿地上,植物的根所扮演的角色就有可能发生根本性的变化。

众所周知,当大气中二氧化碳浓度升高时,树木会利用更多的二氧化碳进行光合作用,长势会更好。但科学家还发现,几乎所有多余的碳,不是被植物用于制造更多的叶子,而是长出更多的根。这些细根密密麻麻,绝大多数不超过头发丝的粗细,在土中扎得很深,从而加强了土壤的固碳能力——若单考虑这一点,听起来似乎还是个好消息。

但在湿地,事情变得有点复杂。一方面,当气温升高之后,湿地里除泥炭藓以外的植物,固然会长出更多的根,增强了湿地的固碳能力;但另一方面呢,这些细根会分泌一些容易被微生物分解的糖分,从而养活更多的微生物。而从人类的角度来说,泥炭藓湿地上滋生更多的微生物绝不是一件好事。这些微生物将分解湿地上死了数千年没有烂掉的泥炭藓,释放出大量二氧化碳和甲烷等温室气体,给全球气候变暖再添一把火。

“朋友”还是“变节者”?

目前,科学家急于想知道,在气温升高之后,泥炭藓湿地在“固碳”和“排碳”两方面,哪个更占优势,以及优势有多大。

2013年,美国在其位于明尼苏达州北部的密西西比河湾附近,划出一块泥炭藓湿地,用于科学研究。工人们在湿地上搭建了密封的玻璃棚。2014年春,科学家把玻璃棚内泥炭藓湿地的气温升至9℃,——这一气温正是科学家预计,到本世纪末在较高二氧化碳浓度的条件下,这里可能会达到的。他们将在这块密封的地皮上,研究空气中温室气体浓度的变化,以及调查湿地上微生物和植物细根生长的情况。

现在,细致的实验和研究还正在进行。在对抗全球气候变暖的战争中,泥炭藓湿地究竟依然是我们的同盟军还是会变节成为我们的敌人,要等到这一研究的结果出来之后才能知道。

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