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人类活动对北美生态系统的影响超越冰川融化
编辑:优发官网   发布时间:2021-03-01 06:52

  诺贝尔化学奖得主、荷兰大气化学家保罗·克鲁岑于2000年提出了“人类世”概念。他认为,人类活动对地球的改变已开创一个新的地质年代,地球告别了1.17万年前开始的地质年代“全新世”。在随后的近20年时间里,科学界对于确立“人类世”这一新的地质年代的意见趋于一致,但关于“人类世”的起始时间则存在不同的观点。最近,《科学》网站发表了一篇文章,介绍了不久前在美国生态学会网络年会上发布的成果,同样是一方面坚定地支持确立“人类世”,同时也对如何确定“人类世”的起始时间给出了独立的研究成果。

  包括农业在内的人类活动,对北美的动植物已造成了超越1万多年前冰川开始退缩所产生的影响。这是该项成果的基本结论。在过去250年中,北美森林和草原与过去14000年相比,迅速减少。这很大可能归因于人类活动造成的影响。研究人员表示,该项成果是以数百种化石花粉样本为基础做出的,这支持了新地质年代的建立,“人类世”应始于250年前。

  “冰期结束所产生的深远影响,怎样强调都不为过。”曼哈顿堪萨斯州立大学的生态学家扎克·拉塔杰克说。他没有参与上述工作,仅是强调,“人类活动产生的影响是如此惊人”。

  十多年来,研究人员一直在争论人类从何时开始留下了深刻改变地球环境的烙印。一种观点认为,农业在数千年前改变了地球景观,破坏了以往动植物之间稳定的相互作用;也有人不认同,认为大规模的采矿和冶炼作业的起始,可以在冰川记录中追溯到几千年前,意味着“人类世”应始于工业革命。然而,对于地质学家而言,新的年代始于一个不同的信号:20世纪中叶,核爆炸和化石燃料使用量急剧上升。

  但怀疑论者则认为,冰河时期对世界生态系统有着更大的影响。如何印证新观点呢?斯坦福大学的艾莉森·丝黛娜教授对古生态学数据库资料进行了研究,其中涵盖来自全球数千个站点的记录。她提出的问题是:在过去的14000年中,北美生态系统何时及怎样发生了突变?伴随气候变化的冰川大约在2万年前开始退缩,但在大约12800到11700年前发生过向寒冷脉冲回摆的新仙女木事件,此后,北美突然变暖,标志着我们当今所处的全新世开始。

  为了回答所提问题,丝黛娜和同事研究了北美各地植被的变化,利用化石花粉确定了在任何给定时间存在的植物种类。在1900年从湖底钻出的泥芯记录中,丝黛娜找到了400个具有足够准确年代确认的化石花粉标本,并进行了分析。

  随后,她和同事们开始追踪了每个花粉样本随时间变化的情况,并密切关注其突变点。例如当草原变成森林或云杉林变成橡树林时,可能标志着整个生态系统的转变。研究人员观察了250年的间隔变化,进行两种类型的统计分析,分别找出短时和长期中断点。佐治亚理工学院的古生态学家珍妮弗·麦克奎尔说:“艾莉森使用了一些非常有创意和严格的方法。”

  当最后一个冰河时代结束时,北美各地的森林和草原恢复生长,形成了持续几千年的稳定景观。丝黛娜通过分析后指出,人类活动改变了这一切。她的小组发现,从11000年前至1700年,每250年中100个站中只会发生10次突变,但这一数字从1700年至1950年的250年间翻了一番,每100个站点出现过20个突变点。丝黛娜表示,大约在12000年前新仙女木事件冰盖退缩时,这个突变数字是15,说明250年前开始发生的人类活动影响,从土地利用出现的变化到环境污染,甚至气候变化,对生态系统的影响比最近的冰川变化影响还要大。

  研究人员还对不同地区的变化程度进行了比较分析。在过去的250年中,美国中西部,西南部和东南部经历了从森林,草原和沙漠生态系统向农业和树木种植园的大规模转变。相比之下,在过去250年间,随着冰川融化,阿拉斯加,加拿大北部和西北太平洋的部分地区发生了更多变化。

  加州大学圣克鲁斯分校的生态学家朱凯认为:“我们已经获得了关于气候变化的大量信息,但这项研究增加了土地利用方面的变化,会因大陆尺度的植物改变而导致气候变化加速。”

  麦克奎尔认为这一结果令人担忧,植物是生态系统的基础,快速的变化预示着整个生态系统遭到破坏甚至存在崩溃风险。她和她的学生王悦也通过使用花粉数据检验了森林、冻土、沙漠和其他生物群落是如何在环境变化后伴随时间而改变的,给出了“非常相似的趋势”。丝黛娜表示,结合各项成果,这项新的研究“消除了人们构建新地质年代的任何疑问”。

  尽管目前由34名成员组成的工作组大多数成员倾向认为20世纪中期是“人类世”的起点,但作为一个科学问题,在探讨的过程中,任何研究进展和成果都会促进人们加深对这一项工作意义和价值的认识。

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