气候变化对生物多样性的影响

作者: 王志凯

来源: 科学大院

发布日期: 2023-02-22 07:00:47

本文讨论了气候变化对生物多样性的影响,指出如果不控制人为排放温室气体造成的全球变暖,生物多样性将面临严重威胁。文章详细分析了气候变化如何通过影响动植物物候和生存环境来影响生物多样性,并提出了保护生物多样性的重要性。

这场灾难如果发⽣,将和每个⼈息息相关。起初,没有⼈在意这⼀场灾难,这不过是⼀场⼭⽕、⼀次旱灾、⼀个物种的灭绝、⼀整个城市的消失,直到这场灾难和每个⼈息息相关。这是《流浪地球》中的⼀段话,但是今天我们不聊科幻电影中的灾难,⽽是要把⼀个严肃的现实摆在你⾯前:如果我们不控制⼈为排放温室⽓体造成的全球变暖,即使全球平均温度升⾼控制在1.75℃左右,也会有9%的⽣物群落暴露在突发潜在危险的⽓候条件中。

如果全球温度升⾼4.4℃左右,这个数字将会增加到35%。这将意味着,断崖式下降⽣物多样性不再是电影情节,⽽是地球既定的明天。⽓候变化对⽣物多样性的影响。前不久,联合国《⽣物多样性公约》第⼗五次缔约⽅⼤会(COP15)圆满落幕。值得注意的是,本次⼤会多次提及⽓候变化⼤会中具有划时代意义的“巴黎协定”,那么你知道,⽓候变化是如何对⽣物多样性起作⽤的吗?

过去⼈们⼤多关注是物种本身或者⼈类活动导致栖息地的破坏等对⽣物多样性构成的威胁。直到1985年,有学者⾸次提及⽓候变化,尤其是CO2排放增加导致的全球变暖,对⽣物多样性的影响。⼯业⾰命以来,⼈类活动释放的⼤量温室⽓体(⼆氧化碳、甲烷和氧化亚氮等)已经导致的全球平均⽓温超⼯业⾰命前1(±0.2)℃,并且以每⼗年增加0.2(±0.1)℃的速率快速上升。

正如开篇所提到的那样,⽓候变化会对物种的⽣存带来更⼤的威胁,它可以从个体、种群以及群落多个层⾯对⽣物多样性起作⽤,其本质基本上可以归结为动植物物候及⽣存环境的改变。对物候来说,“早熟”不⼀定是好事。物候是指动植物受⽓候、⽔⽂等环境条件影响⽽形成的以年为周期的⾃然现象,⽐如植物到⼀定温度条件会发芽、开花和枯萎,动物到⼀定温度条件会冬眠等。

同时物候也被称为“⽓候变化的感应器”,动植物的物候会因为⽓候变化出现不同程度的提前或推迟。全球温度升⾼可以使得植物⽣⻓期延⻓。当温暖春天提前出现,植物发芽和枯萎的⽇期将分别出现不同程度的提前和推迟。根据2021年美国国家环境保护局给出的对植物⽣⻓期⻓度的调查结果,1948年⾄2020年美国本⼟48个州的305个⻓期观测站点中,有228个(约占75%)出现不同程度的增加,所有站点平均增加约9%。

春季提前到来的同时,早春⽓温波动幅度也将增⼤,提前进⼊发育期的植物,⾯临倒春寒和霜冻事件的概率也会增加,这对植物的种群也是⼗分不利的。⽓候变化对动物物候的影响主要体现为繁殖期的改变。以⻦类为例,温暖的春天提前到来会导致其繁殖期出现不同程度的提前。虽然这种情况⼀定程度上可以提升⻦类的繁殖量,但是刚孵化出的雏⻦⾯临早春恶劣天⽓的概率将会增⼤。

对于以⻜⾍为⻝的⻦类⽽⾔,冷空⽓活动事件发⽣会使⻜⾍数量急剧下降,这会对⻦类的存活造成毁灭性的影响。变暖、⼲旱、“热浪”、上升的海平⾯……⽓候变化会使物种的⽣存环境发⽣改变,⽆法适应新的环境,导致⽣物多样性受到破坏。常⻅的作⽤⽅式主要有以下⼏种:第⼀,全球⼲旱区域的扩展及⼲旱强度的增强。过去⼏⼗年,全球平均⼲旱强度显著增强,陆地⼲旱区域的占⽐也在扩⼤。根据预估,这种局⾯未来仍会加剧。

当⼟壤⽔分减少,植物通过闭合⽓孔来减少植物⽔分散失,然⽽这么做是以光合作⽤量减少为代价,其结果是光合作⽤受限,但呼吸消耗仍在持续,出现“碳饥饿”的现象,最终诱发植物死亡。以亚⻢孙流域为例,由于⼲旱的发⽣频率的增加,近些年来,该地区树⽊死亡率趋势明显上升。动物对⽣存环境的改变也⼗分敏感。以热带⻦类群落为例,旱季增⻓可能会降低近1/3物种的种群增⻓率和⽣存能⼒。

如果旱季时⻓增⻓到⼀定的限度,将可能会改变热带⻦类群落的结构。不过⽓候变化对物种丰富度也并⾮总是不利的,有些濒危物种中爬⾏类和两栖类的丰富性可能增加,这可能与这两类动物的活动范围扩⼤、增暖导致的繁殖⽇期提前有关。第⼆,⾼纬度地区的快速增暖。北极地区的增温速度是全球平均的2倍以上,这种现象也被称为“北极放⼤效应”,将会导致北极圈内海冰、冰川和冻⼟层融化加剧。

对于北极增暖,我们不得不提⼀句北极最⼤的“吃货”——北极熊。北极熊的捕⻝⾮常依赖于海冰,它们在冬季捕⻝猎物,⽽在夏季海冰融化时,北极熊会进⼊禁⻝期。如果北极圈内的⽆冰期延⻓,它们将不得不延⻓禁⻝期或向纬度更⾼的区域迁移。⼀旦超过它们的极限,将会对其繁殖和⽣存产⽣极⼤的负⾯影响。

最近有研究发现,北极海冰融化可能导致许多北极熊最早在2040年出现饥饿和繁殖失败,如果不控制全球变暖的速率,到2100年,除少数⽣活在纬度极⾼的北部种类以外,其它种类的北极熊可能会灭绝。北极快速增暖也会对苔原陆地⽣态系统构成威胁。多年冻⼟的融化加剧使得原本被封存的甲烷等⽓体释放,这⼀定程度上导致苔原⽣态系统中野⽕频繁发⽣。卫星观测植被的结果表明,在过去⼆⼗年中苔原⾯积⼤约减少约18%。

随着全球变暖加剧,北极苔原⽣态系统最终将会被灌⽊甚⾄北⽅森林⽣态系统所取代。第三,海洋热浪事件频发。海洋热浪是指海洋表层和次表层发⽣的海温极端偏⾼的事件。观测表明,过去⼏⼗年,海洋热浪发⽣的天数在持续增加。珊瑚⽣⻓所⾯临的最⼤威胁之⼀是上层海温上升。

⼀⽅⾯,海温升⾼使得海⽔中⼆氧化碳含量增加导致其pH值下降,也即“海洋酸化”,进⽽降低珊瑚的钙化能⼒;另⼀⽅⾯,珊瑚与⾍⻩藻之间的共⽣关系也会因⻓期海温偏⾼⽽瓦解,这便会产⽣珊瑚⽩化现象,导致珊瑚死亡。根据《全球⽣物多样性与⽣态系统服务评估报告》给出的结论,在升温1.5℃的情况下,珊瑚礁覆盖率预计将下降到原来的10~30%,⽽当升温达到2℃,覆盖率将下降⾄不到原来的1%。

同时,珊瑚与⻥类有着密不可分的关系,它养育着很多种⻥类,如果珊瑚受到威胁,则该区域的⻥类的⽣物多样性必然也会遭到破坏。除此之外,海洋热浪频发也会导致“绿潮”⼤规模爆发,这会消耗海⽔中的氧⽓并对其他海洋⽣物造成不利影响。从⽓候学的⻆度来看,海洋增暖⼀定程度上会对⼤⽓环流产⽣调制作⽤,使得极端天⽓⽓候事件发⽣频率增加,这对⽣物多样性保护也将是⼀个⼗分重⼤的考验。第四,全球海平⾯上升危及物种栖息地。

海⽔温度升⾼产⽣的热膨胀效应是海平⾯不断上升的主因,随着全球变暖加剧,冰川融化同样增加海洋的⽔量,导致全球平均海平⾯⾃1900年以来上升20cm以上,尤其近20年以每年3mm的增速上升。这些数字看似微不⾜道,但是这种增速⽐过去两千年的变化还要快。作为沿海地区宝贵的⽣态系统,红树林可以为⻥类和其他物种提供栖息地,同时也具有抵御⻛暴潮的能⼒。

当前海平⾯上升造成的海⽔⼊侵正在逐渐威胁着红树林的⽣⻓,迫使种群朝着更⾼、更内陆区域延伸。有学者利⽤过去1万年的沉积物数据模拟红树林的存活概率,发现当海平⾯上升速度⼩于5mm/year时,才不会超过红树林向上延伸的速度,有可能保证其⽣存下来;⽽当海平⾯上升速度超过7mm/year,红树林会因为被海⽔淹没,维持⽣存的概率只剩下3.5%,这对⽣物多样性的保护也会构成巨⼤威胁。

海平⾯上升对近海岸的动物群落影响更为直接。2019年2⽉,澳⼤利亚联邦环境部⻓正式宣布,原本⽣⻓在澳⼤利亚东北部的⼀座⼩⼩礁盘上名为“珊瑚裸尾⿏”的啮⻮类动物从世界上永远消失。⽓候变化引起的海平⾯上升导致的栖息地遭到破坏,是该物种灭绝的元凶,这是有记录以来⾸个因全球变暖⽽灭绝的哺乳动物。保护⽣物多样性,也是保护我们⾃⼰。如果不加以控制,全球变暖真的会让地球像科幻电影⼀样,发⽣物种灭绝的灾难吗?

相信看到这⾥的你已经有了答案。我们保护⽣物多样性,不只是单纯保护动植物的丰富种类。同样以亚⻢逊热带⾬林为例,它在调节地球⽓候、全球碳循环过程中起着举⾜轻重的作⽤,同时也为地球提供20%左右的氧⽓供给。如果该区域的⽣物多样性遭到破坏,必然会对⼈类⽣存造成不可估量的影响。除此之外,⽣物多样性得到有效的保护将会对“双碳”⽬标的达成起到⼗分积极的促进作⽤。

野⽣动植物栖息地的数量增加、范围扩⼤,会增强全球陆地⽣态系统总的碳汇能⼒,以此抵消⼀部分⼈类活动造成的⼆氧化碳排放。碳汇是指通过森林、草地和湿地植物的光合作⽤以及海洋固碳、储碳等⽅式吸收⼆氧化碳,⽣物本身正常的⽣理过程来降低⼤⽓中温室⽓体浓度,这对应对⽓候变化同样⼤有裨益。

保护⽣物多样性的根本意义就是保护⼈类⾃身,为推动构建⼈类命运共同体,更需要进⼀步加强全球合作,这对⽓候变化的应对以及⽣物多样性,都具有重⼤和深远的意义。

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