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超越周期

探讨全球变暖和生物多样性如何相互关联,揭示过去对气候变化的反应以及迫在眉睫的灭绝危机。

作者:Carl Zimmer
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上周我写了一篇文章,讨论了一项新的研究,该研究表明全球变暖可能在未来几十年内引发大规模灭绝。特别是,我剖析了一些针对该研究提出的反对意见,并指出它们与实际科学无关。一些发表评论的人提出了一个我没有怎么谈论的问题:在不久的过去,生物多样性是如何应对快速气候变化的?毕竟,在过去 250 万年(被称为第四纪)中,地球的气候变得特别不稳定。它在持续数万年的冰河时代中来回摆动。这种冷暖循环还伴随着突发的剧烈变化,例如约 12,700 年前发生的、持续了 1200 年的年轻干旱期。当平均温度下降 10 度或更多,并保持寒冷 1000 多年后,气候几乎完全从最后一个冰河时代恢复过来。然后地球又突然变暖,有些地方在十年内升温高达 15 度。如果全球变暖导致物种分布范围缩小直至灭绝,那么 11,500 年前不应该发生大规模的死亡事件吗?巧合的是,我还偶然发现了一篇由伦敦大学古生物学家 G. R. Coope 撰写的、即将发表在《英国皇家学会哲学汇刊》上的论文。30 多年来,他一直在研究保存了数千年甚至数百万年的甲虫壳。(图片中闪闪发光的东西来自早已死去的甲虫。)在第四纪,甲虫物种已经迁徙得很远——例如,从英国到西藏。但 Coope 几乎没有发现甲虫大量灭绝的证据。“它们表明,在整个冰河时代的气候波动中,昆虫物种表现出 remarkable 的稳定性。” Coope 难道不应该看到反复出现的大规模灭绝吗?我决定就这个引起争议的论文的合著者、来自利兹大学的Oliver Phillips 提出这些问题。“这里有几个相当复杂的问题,” Phillips 在一封电子邮件中回复道。“由气候变化引起灭绝将与许多因素有关。” 发生的速率很重要,转变的起点和终点也很重要。不仅如此,而且您称之为物种的“进化经验”也很重要——这造就了 Phillips 所说的“物种适应、迁徙或仅仅是生存的遗传能力”。这种复杂性意味着您不能简单地说 5 度的上升就会导致一定数量的物种灭绝。考虑到在热浪中 5 度的突然上升可能会杀死数千人。在冬天,5 度的缓慢上升可能根本不会杀死任何人。“如果我们比较未来一个世纪(或多个世纪)的场景与第四纪的历史,两者既有相似之处也有不同之处,” Philips 说。“对于每个因素,未来是否会与过去相同?” 在两个重要方面,答案似乎是否定的:我们正在从哪里开始,以及我们正在走向哪里。这一轮全球变暖并非始于冰河时代的深处(甚至不是年轻干旱期寒冷的时期)。相反,我们可能正在使一个温暖的世界变得更温暖。事实上,如果预测属实,我们实际上将在 100 年内将地球推离第四纪冰河时代周期所经历的温度范围。地球在 5000 多万年里一直在逐渐降温,而过去 250 万年的冰河时代摆动只是这股下降浪潮上的涟漪。在未来的几个世纪里,地球可能会升温到数千万年未见的水平。当世界在冰河时代末期变暖时,巨大的冰川从温带地区退去,显露出新的栖息地,而孤立的热带物种能够随着热带地区变得茂盛湿润而扩散。这与现在发生的情况并不完全可比。冰河时代周期已经持续了很长时间,许多研究人员——包括 Coope——怀疑包括人类在内的许多动植物已经进化出了适应这些波动的能力。例如,甲虫可以通过改变它们的分布范围来承受新冰河时代的到来或突然变暖。但它们可能只适应了第四纪主导的所谓气候包络线内的调整。它们现在具有在比它们开始经历的更冷的温度下才起作用的多功能性。“这个逻辑是我们用来应对气候包络线方法的基础,” Phillips 解释道。值得注意的是,甲虫化石记录中唯一显示它们遭受重创的时间是在第四纪初期,当时地球突然冷却并进入冰河时代周期。“因此,化石记录的教训是,当我们经历一个远远超出地质学上最近的界限的重大转变时,我们就会发生重大灭绝,” Phillips 说。未来气候变化可能对比生物多样性更加残酷的一个事实是,它发生在与 11,500 年前或地球历史上任何其他时期都截然不同的世界中。我们人类正在以各种方式重塑地球。Phillips 说,这“可能是这里的‘杀手’因素,而且是我们甚至没有在论文中包含的因素。” 如果森林的新家园变成了农田,它们就无法跟随气候迁徙。生物入侵正在破坏生态系统,使它们更难应对气候变化等压力。而除二氧化碳以外的其他化合物(例如氮)的流动,正在以前所未有的方式改变生物圈。总而言之,我们正进入一个地质新时期。告别第四纪,欢迎来到人类世——一个自然界的一切都未受人类影响触及的时代。

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