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昆明召开的COP15有多重要?先从5500万年前的神秘高温事件说起…

时间:2022-09-06 19:38:06 | 浏览:520

10月11日,联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)第一阶段会议将在云南省昆明市拉开序幕。 2021年正值全球生态环境遭气候变暖影响凸显之际,本次会议无疑是联合国最重要的一次会议,也是我国今年承办的最重要的一次国际会议

10月11日,联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)第一阶段会议将在云南省昆明市拉开序幕。

2021年正值全球生态环境遭气候变暖影响凸显之际,本次会议无疑是联合国最重要的一次会议,也是我国今年承办的最重要的一次国际会议。本次大会将以“生态文明:共建地球生命共同体”为主题,倡导推进全球生态文明建设,强调人与自然是生命共同体,强调尊重自然、顺应自然和保护自然,努力达成公约提出的到2050年实现生物多样性可持续利用和惠益分享,实现“人与自然和谐共生”的美好愿景。

在大会开启之际,外界最关注的是:全球变暖究竟对地球、人类以及其他生物意味着什么?今天,让我们回到大约5500万年前,一起感受“古新世·始新世极热事件时期(PETM)”,或许能让当下的我们有所启示。

PETM始于恐龙灭绝后的1000万年

在恐龙大灭绝的1000万年后,全球平均气温突然出现急剧攀升,在这段被称为“古新世·始新世极热事件时期(PETM)”中,温室气体的大规模排放导致全球气温升高了至少5度。

在这段全球气候异常的时期,由于大气和海洋的动荡,全球生态环境发生了剧变

据悉,导致这场全球气候变化的根源并非来自大气,而是来自海洋之下。对此,有古生物学家和地质学家推测,在古新世或恐龙灭绝后的时期,全球气候发生了一定程度的自然变暖,导致大量甲烷结晶沉积转化为了气体。海床将过量的甲烷气体排放到水和空气中,这种比二氧化碳更强的温室气体让地球迅速变暖,导致平均温度在不到2万年的时间里飙升超12度,并在此后7万多年的时间里保持稳定水平,随后又开始了漫长而缓慢的下降。

在这段全球气候异常的时期,由于大气和海洋的动荡,全球生态环境发生了剧变:极地没有冰,短吻鳄跑去北极附近杂草丛生的沼泽中定居;亚热带森林遍布大陆一路扩展至北纬地区;大部分深海生物灭绝,陆地动物减少并向北迁移到气候较冷地区繁衍生息,包括灵长类等一些新动物群体开始在这里占有一席之地……

在这段全球气候异常的时期,大部分深海生物灭绝,陆地动物减少并向北迁移到气候较冷地区繁衍生息

关于这段古老的“全球变暖”时期发生的一切,充分体现在了化石记录之中。而眼下,在全球变暖加剧之际,这些记录或许可以帮助人类了解其对生态环境的影响。

生物灭绝从海洋开始

在这场全球变暖中,海洋生态遭受了最致命的打击。

从某种意义上说,地球上的海洋就像一个巨大的传送带。通常情况下,冷空气和海水在南半球混合,形成密度大、温度低的“深水”,并且不断保持运动。然而,在更温暖的PETM时期,高温气候导致北极降雨更多,从而削弱了洋流,改变了海洋生态环境。

PETM中海洋生态遭受了最致命的打击

在不到5000年的时间里,北大西洋的冷空气和海水开始混合,水流的变化使海洋变暖。而更高的温度加速了水中生物的新陈代谢,它们对食物的需求随之增加。然而与之形成悖论的是,水温越高,含氧量越少,这导致大量深海生物灭绝。简而言之,温暖的PETM时期将海洋生物置于一个艰难求生的境地:动物需要更多的食物来维持生存,而氧气的缺乏则使生存环境更加恶劣,营养物质也持续匮乏,破坏了海洋食物链。

这段气候变化的影响持续了近10万年,一些生物因无法跟上变化而灭亡。比如,一种名为“底栖有孔虫”的深海物种,便因这种变化出现了一次大规模的死亡。长期以来,底栖有孔虫一直是许多小型海洋生物的主食,由于在化石记录中大量存在,它们也是研究进化和灭绝的古生物学家的最爱。

显微镜下拍摄的有孔虫

科学家的研究发现,这段时期有超过35%的“底栖有孔虫”灭绝,这是这一物种在过去9000万年中唯一一次重大危机。古生物学家推测,它们的消失给海洋生态链造成了巨大影响。

逐渐“缩水”的哺乳动物

6600万年前,在一颗小行星摧毁所有的非鸟类恐龙前,地球上最大的带毛生物仅有11磅(约4.98千克)重,相当于美洲獾的大小。大约100万年后,随着新生态位被大规模灭绝所清除,最大的带毛生物约和一只德国牧羊犬体型相当。

驼鹿

动物们在温暖的森林里繁衍生息,形成了食草动物、食肉动物、杂食动物等新形态。然而,在PETM时期的高温下,一些动物体型开始缩小,这与生物学家在如今的哺乳动物身上发现的现象相似。例如,在寒冷的气候中,驼鹿通常比南方的同类重约80磅(约36.28公斤)。

这是因为,动物体型越大,保持体内热量的能力越强,相对于整体质量而言,体表暴露在自然环境中的比例越小,动物失去热量的速度越慢。但在炎热的季节,保暖就显得不那么重要,排出多余的热量成为了生存的关键,而小型生物的表面积与体重比更大,就更容易排热。例如,一种被称为Sifrhippus sandrae的早期马类,在PETM时期萎缩了近三分之一,而一种被称为Cantius abditus的早期灵长类动物,在PETM时期的中期至末期,体型变小了约10%。

昆虫“求存”多样性提升

与哺乳动物不同,对昆虫而言,PETM时期无疑是个好时节,温暖的气候促使干燥的热带森林向北扩散。由于许多昆虫属于变温动物(它们的体温、生理需求与栖息地的气候有关),气候变暖为大量微小生物的出现打开了新大门。

气候变暖为大量微小生物的出现打开了新大门

这些证据都被保留在这个时期的化石之中。科学家称,5000多块来自PETM时期之前、期间和之后的植物化石显示,昆虫的数量和危害的多样性都在上升。与此同时,对美国怀俄明州大角盆地进行的一项研究则显示,这段时期留下的化石中,一半以上的树叶都被虫子破坏,较PETM时期之前或之后高出20%。

而现在,一部分昆虫,如一些蚊子和蜱虫等,已经在适应新的气候环境,并向新的生活领域扩展。2019年的一项研究估计,到2080年,全球接触蚊子传播疾病的人数可能增加近10亿。

物种“更替”速度极快

地球上,每分每秒都在发生着变化,一些物种走向灭绝,一些物种则在进化。古生物学家把新物种取代旧物种的速度称为“更替”。来自古新世海洋遗迹的化石表明,在靠近地表的地方,“更替”过程在PETM时期以极快的速度发生。

来自古新世海洋遗迹的化石表明,在靠近地表的地方,“更替”过程在PETM时期以极快的速度发生

靠近海岸的浅水区,蜗牛和蛤蜊相继死亡,但很快又被类似的软体动物取代,这些软体动物扮演着同样的生态角色——筛沙、吃海藻。而其他物种的变化则来得更为剧烈,比如鳞鲀和河豚在经历一次大灭绝后,花了近2000万年的时间才进化出足够多的新物种,以恢复它们失去的多样性。

而在赤道附近,与如今存活的珊瑚相似的珊瑚虫消失了,被称为“大型有孔虫”的圆盘状生物填补了它们的生态位,成为珊瑚礁的建造者,直至几百万年后海洋终于再度冷却下来。

降水致全球气候冰火两重天

在PETM时期,气温上升导致全球雨水循环出现变化,为亚热带冠层的扩散提供了必要的帮助,从而产生了极地的沼泽森林。

地球上的大部分天气模式:空气和水在海洋和天空中的循环方式,都受到炎热赤道和寒冷两极间的温差影响。

在古新世——始新世前,地球中部附近蒸发的水形成了雨云,在热带地区和极纬度地区都有降水。然而,气候变暖导致气流的变化,使得更多的赤道水分在返回地球前,抵达了遥远的南北极地区。这也是古代北极地区山核桃和柏树得以生长的原因之一,这些植物为狐猴类、灵长类动物提供了攀爬的地方。

研究表明,到本世纪末,美国西南部地区的土壤将比现在还要干上10%至20%,旱灾的风险至少增加20%

但降下的雨水总得有去处,在世界上的一些地方,潮湿天气的激增意味着干旱地区的水分会蒸发掉更多。现如今的气候变化可能产生了类似的影响,更潮湿的冬天已经增加了欧洲西北部爆发破坏性洪水的频率。与此同时,美国西南部正在一年比一年干旱。研究表明,到本世纪末,美国西南部地区的土壤将比现在还要干上10%至20%,旱灾的风险至少增加20%。

全球数百水域恐将倒退回PETM时期

在PETM时期之初,海洋温度已经很高了。例如,在变暖之前,古大西洋的赤道温度为36.6度,比如今大西洋的温度高出约8.8度。酷热难耐的海水,使得深海失去了冷却源,水里的氧气水平下降。与此同时,全球变暖导致大量二氧化碳被海洋共吸收,这使得海水酸度急剧上升,很少有生命能在这样令人窒息的地方生存。

全球变暖导致大量二氧化碳被海洋吸收,使得海水酸度急剧上升

不过,在古新世第三纪的化石沉积物中,古生物学家们发现,在赤道近38度的海水中,导致“赤潮”的微小有机体甲藻开始大量繁殖。

海洋调查船在波罗的海上进行研究考察

眼下,全球各地区的水域正在应对类似的情况:世界各地记录了数百个所谓的“死亡区”,包括墨西哥湾和波罗的海等多个地点,面临着倒退回“PETM时期”的风险。

专家称,当下碳排放速度前所未有

事实上,科学家经常将PETM时期作为比较现代气候变化的基准。但有研究表明,由于当下全球变暖的速度远超恐龙灭绝后发生的任何气候事件,因此我们与这一基准持平的速度比此前预想更快。

全球变暖加剧,南极融冰加剧

2019年发布的一项研究发现显示,人类如今向大气中排放二氧化碳的速度是5600万年前PETM时期的9到10倍。研究结果表明,如果碳排放量继续上升,那么从人类开始使用化石燃料以来到2159年,排入大气的二氧化碳总量可能会与PETM时期释放的二氧化碳总量相当。

犹他大学的地球物理学家加布里埃尔·鲍恩表示,“如果一切照常,即使有PETM作为背景参照,如今的碳排放速度也是前所未有的。因此,在理解地球如何应对这种变化方面,我们没有很多地质例子可以参考借鉴”。

红星新闻记者 徐缓

编辑 郭宇

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