核心提示:近來,在熱浪一年比一年嚴酷的環(huán)境下,美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室里,一群科學家開始研究被熱浪和干旱殺死的樹木,目的,是為了找出一些方法,讓樹木在極端氣候中能夠盡可能久地存活。不過,實驗室的研究方法也遭到了一些質疑。

 

樹木缺水就會死,但在干旱條件下,哪些樹木會先死?它們的死亡過程會持續(xù)多久?它們在缺水的情況下能活多久?

這些問題,科學家卻并不怎么明白。近來,在熱浪一年比一年嚴酷的環(huán)境下,美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室里,一群科學家開始研究起了樹木的死法,尤其是被熱浪和干旱殺死的樹木,目的,是為了找出一些方法,讓樹木在極端氣候中能夠盡可能久地存活。

大旱中的應景研究

目前美國正逢大旱,讓這項研究顯得格外意味深長。據(jù)氣象學家估算,美國今年遭受的這場旱災,是五十年來規(guī)模最大的一場,令中西部的農業(yè)和林業(yè)遭受了重創(chuàng)。雖然最近的颶風“艾薩克”為部分干旱地區(qū)帶去了一些雨水,卻并未扭轉大勢。內布拉斯加、伊利諾伊以及盛產(chǎn)玉米和大豆的衣阿華州已陷入嚴重干旱,而且暫時還看不出好轉的跡象。玉米和大豆的價格已經(jīng)雙雙突破歷史紀錄。

這場災難并非始于今年,自 2010 年 起,美國南部就進入了持續(xù)性干旱期。當時,得克薩斯、俄克拉荷馬、堪薩斯等州都受到了缺水的影響,其中受災最嚴重的是得克薩斯,損失的莊稼和牲畜總額達到 70 多億美元。去年冬季的降水量跌破紀錄,只有少量融雪被土壤吸收,進一步加劇了干旱的態(tài)勢,使旱情蔓延到了整個北美。到今年,美國大部分地區(qū)、墨西哥部分地區(qū)以及加拿大東部都成了災區(qū)。在美國,有 80%國土處于異常干燥的狀態(tài),其中,又有 62%處于中度干旱狀態(tài)。眼下,全美已有 36 個州宣布遭受原生自然災害,受災的縣達到 1692 個。在加拿大東部的安大略、魁北克和亞特蘭大省,炎熱的氣候和稀少的降水也都破了紀錄,玉米和大豆等夏季作物受到影響。

除了農作物,受到影響的還有樹木。據(jù)統(tǒng)計,去年一年,干旱就在得克薩斯導致了五億棵樹木死亡。今年,西南部也有大量樹木枯死,護林人員除了提防野火點燃枯木之外,對樹木的死亡束手無策。干旱甚至影響了圣誕樹的供應。美國的圣誕樹一般在長到 7 歲至 10 歲時砍伐。往年種下的成年樹木還比較耐旱,但是今年樹苗剛種下便紛紛夭折,這可能會影響到今后幾年美國人度圣誕節(jié)的方式。

高溫中的樹木刑房

帕克·威廉姆斯是洛斯阿拉莫斯實驗室中研究樹木的專家,他和國家地質勘探局的生態(tài)學家克雷格·艾倫一起,對過去幾個世紀的干旱進行了回顧。他們發(fā)現(xiàn),歷史上雖然也出現(xiàn)過比現(xiàn)在規(guī)模更大的干旱,但次數(shù)不多。威廉姆斯表示,這次的干旱和歷史上的旱災相比,差異顯著。以往干旱過后,氣溫和降水都會恢復到干旱前的水平,接著便迎來一個濕潤的降水期。但今年的干旱卻是逐漸升溫、越來越熱。而隨著天氣變熱,空氣也變得干燥,它從土壤和植物中吸收水分,從而使干旱進一步加劇。

研究者用計算機模擬了受災區(qū)域的氣候變化,結果顯示,該區(qū)域的氣溫會在本世紀結束之前再升高幾攝氏度。艾倫表示,升溫之后,這個區(qū)域將會恢復到歷史上最壞的時期,山上的樹木將大片死去?!安皇钦f這片區(qū)域將沒有任何樹木,”他說,“但是主要樹種都會死亡。”

至于哪些樹木、多少樹木將會幸存下來,這也是實驗室研究的課題之一。實驗室研究人員內特·麥道威就主持著這樣的一個項目。

項目有個陰森的名字,叫“樹木刑房”。所謂“刑房”,其實是鋼材和有機玻璃制成的圓筒形裝置,共 18 個,矗立在實驗室外不遠處的沙漠之中。

每一個圓筒里都包裹著一棵高約 4.5 米的矮松或杜松,它們的周圍埋著塑料下水管,將雨水從樹根處引出;圓筒壁上連著銀色軟管,將熱氣輸送進來。此外,圓筒里還“關押”著昆蟲??傊靶谭俊钡哪康木褪潜M量真實地模擬干旱環(huán)境。進入圓筒,立刻能感到熱浪撲面而來。按照麥道威的說法,圓筒內部比外面高出 7 攝氏度,根據(jù)計算機模擬,這個溫差正是未來 80 年中氣候變暖的幅度。

除了控制水量和氣溫,“刑房”內外的傳感器還能衡量樹木的濕度、呼吸、土壤濕度等一系列指標。一架熱成像攝影機監(jiān)測著樹木表面散發(fā)的熱量;每隔幾分鐘,實驗人員就會測量一次樹木的半徑。乍一看,這些樹木不僅像是受刑的囚犯,而像是重癥監(jiān)護室里的病人,全身插滿管子,奄奄一息。圓筒內的觀測裝置全部自動運行,但研究人員還是要每月做一次手動調節(jié)。麥道威說:“大家都知道,天氣越來越熱、越來越干,甲蟲就會出來,樹就會死,但它們死亡的具體機制,我們并不理解?!彼M芡ㄟ^這個裝置,預測全世界樹木死亡的方式,并揭示出樹木死亡對環(huán)境的潛在影響。

松樹水分的蒸發(fā)是研究人員觀察的內容之一,具體來說,是觀察松樹的松針上稱為“氣孔”的小洞。在平時,樹木通過氣孔吸收二氧化碳,從而制造養(yǎng)分。但在干旱時期,氣孔就關閉起來以保存水分,制造養(yǎng)分的過程也隨之停下,久而久之,松樹就會死亡。

研究方法引來爭議

研究人員還想用這套裝置測試其他一些內容,其中之一,是漫長的干旱會破壞樹木的葉子,從而破壞其光合作用,并最終破壞其新陳代謝。

麥道威解釋說:“這就好比是壓垮駱駝的最后一根稻草。如果樹葉都烤焦了,植物就沒有碳水化合物來修復它們,這樣一來,它就完了?!彼J為這是個頗有道理的假說,但是到現(xiàn)在還未接受過檢驗。

他還指出,樹木的死亡絕非孤立事件。從宏觀上看,它對環(huán)境有著復雜的影響,可能造成惡性循環(huán),因為樹木一死,體內的碳元素就會全部進入大氣,而碳正是氣候變暖的罪魁禍首?!叭绻厍虮砻嬗懈嗌窒?,就會有更多碳排放到大氣中去,并加快地球暖化過程?!彼@樣推理。

他還預測,由于氣溫攀升,未來五十年內,針葉植物將在洛斯阿拉莫斯和圣達菲兩縣滅絕。

不過,實驗室的研究方法也遭到了一些質疑。有批評者認為,氣候是個復雜系統(tǒng),以目前的計算機技術,還不能準確模擬它的變化,因此這些研究的出發(fā)點就有問題。還有人認為,植物在生命的演化史中已經(jīng)多次經(jīng)歷氣候變化,能夠生存至今,說明它們自有應對之道;在氣候變化的未來,真正堪憂的是人類的命運。