两千年前的中国农业黑科技,或曾让地球进入急冻模式

作者: 七君

来源: 把科学带回家

发布日期: 2022-11-01 20:00:09

本文探讨了古代中国农业技术——满江红的使用,及其可能对地球气候变化的影响。满江红作为一种固氮植物,不仅在古代农业中发挥了重要作用,还可能在数千万年前导致地球快速降温,形成北极冰层。现代研究者对满江红的兴趣不仅在于其农业价值,还在于其可能对全球气候变化的潜在影响。

气候变化可以说是现在人类面临的最严峻的挑战了。近年来,不少研究者把希望寄托于我国古人在两千年前使用的一种农业黑科技,因为它很可能在数千万年前让地球快速降温,冷到两极都冻上了。

地球目前两极都是雪和冰,但是这种状态在地球历史上并不常见。实际上在5500万年前,地球的二氧化碳含量特别高,达到了2500-3500ppm,远远高于目前400ppm的水平,因此这段时期也被叫做古新世-始新世极热事件。

要知道,这么高浓度的二氧化碳让北极憋出了亚热带气候,气温也达到了12-15摄氏度。在那时的北极你甚至可以看到雨林和类似河马的动物。北极热过的证据现在还留在那里。比如,在属于北极群岛的埃尔斯米尔岛上还可以找到当时茂密森林的化石。

可是北极从什么时候开始变冷的呢?这就涉及地球史上的一个大谜团了。在古新世-始新世极热事件之后的渐新世,地球大气中的二氧化碳浓度骤然减少,随之而来的就是大气气温的降低,两极也冻成现在这个样子。换言之,地球突然从温室变成了冰窟,研究者们被这种突然的变化打得措手不及,因此把这个时期称为“渐新世冰窖难题”。

渐新世冰窖难题一直困扰着科学家们,但是2004年的一次北极科考活动带来了一个颇为合理的解释,而这个解释居然和我国古代的一种农业技术有关。2004年,瑞典和俄国在北极组织了名为“北极沉积物芯远征”的科考项目。研究者们在沉积层里打洞,钻取了数千万年前北极风貌的切片。

根据冰芯可以推测历史上的地质和气候变化,比如这个来自南极洲的冰芯中的黑色部分是2万年前的火山灰。那年9月8号,科考队获得了渐新世冰窖早期的沉积物芯样本。令他们意想不到的是,这数千层沉积物中出现了一种淡水蕨类植物——满江红。

等下,我国的著名戏曲词牌名是一种古老的植物?是的,满江红的来头可大了,很可能是先有满江红这种植物,才有的满江红这个词牌名。满江红也叫“红萍”或“绿萍”,是很常见的“水草”,它们在水面成片生长,在烈日下呈现出鲜红的颜色,因此被取了这个霸气的名字。

实际上,满江红是水稻的神助攻,这就是为什么这种植物成了词牌名,甚至被一些学者称为“国宝”。满江红对农业的重要性在于它是豆科植物之外唯一被用于农业固氮的生物,相当于古代的氮肥了。春天农户在给稻田灌水的时候就会种上满江红。满江红的生长速度极快,因此能遏制其他野草的长势。

在稻田生长后期,由于水稻阻挡了阳光,满江红长势变差。而在收割水稻时,稻田的水被排空,满江红就会干死。满江红死后,它制造的含氮物质就成了稻田的有机肥。不过,满江红也不是独自做到固氮这一点的,它也靠一种神助攻——鱼腥藻属的蓝细菌。

最早意识到满江红固氮能力的是我国先民,中国古人用它当肥料的历史可追溯到2000年前。在2000年前的汉语词典《尔雅》中就有满江红的记载。在公元540年贾思勰撰写的《齐民要术》,以及明清的许多地方志中也出现了用满江红制作肥料,也就是“壅田”的技术。

话说回来,虽然满江红很容易生长,但是给满江红“留种”却是一件很有技术壁垒的事。这是因为满江红不耐寒也不耐高热,因此让满江红安全过冬夏就成了古代的“黑科技”。越南的Bich Du这个村庄的几大家族掌握了这种关键技术,并在很长时期里实现了垄断。

1954年,越南政府开始对满江红的潜力展现出兴趣。为了扩大粮食生产,越南当局鼓励满江红接种技术的扩散,因此从大约60年代开始越南全国都开始种植满江红了。1973年,超过50万公顷的越南稻田都种上了满江红,面积大约是1954年的60倍。

看到这里,你大致能了解为什么研究者们在北极看到满江红会感到惊奇了,因为满江红是怕冷的淡水植物啊。然而北极冰芯却显示,在渐新世早期(约4800万年前),满江红并不是零星分布在北极的沉积层里,而制霸了北极洋面。其数量之多让研究者们把这个地质时代命名为“满江红事件”。

所以,满江红如何来到北极海面的呢?2006年发表在Nature上的一项研究指出,当时北极洋面的一层淡水为满江红创造了大量繁殖的条件,而这些满江红并不是河流带来的,而是北极自己养肥的。海面可以有淡水层吗?这种情况如今也存在,比如亚马逊河就在大西洋上留下了数百千米长的淡水层。

满江红事件大约持续了80万年,它们的出现和消失都恰好卡在地球气候变化的关键时间节点上。对比满江红事件的初期和末期,大气中的二氧化碳浓度(2500-3500ppm)被砍了一半。要知道在满江红事件之前,地球的温度比21世纪还要热。更巧的是,满江红事件结束后,北极海洋表面温度迅速从10摄氏度上升至13摄氏度。

不论满江红是不是气候突变的原因,它已经引起了研究者和世界各国的强烈兴趣。一些研究者相信,好好利用这种生物的话,人类或许有能力遏制甚至逆转全球变暖的趋势。而世界各国的兴趣则在于经济利益了。因为满江红事件的发现让不少国家猜测,北极海底可能蕴藏着大量满江红形成的未开发的石油。

满江红事件也因此掀起了对北极资源勘探的另一波热潮。不论是用满江红活体给地球降温,还是用它们千万年前的“尸体”继续给石油工业续命,希望这种农业“黑科技”能够再次拯救人类吧。

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