今夏北美西海岸接連出現(xiàn)了一系列熱浪。許多海洋和沿海生物難耐高溫，出現(xiàn)了大規(guī)模的死亡，生態(tài)系統(tǒng)也遭受了嚴(yán)重的破壞。不過(guò)，也有科學(xué)家認(rèn)為，目前我們對(duì)熱浪的長(zhǎng)期影響的認(rèn)知仍不充分，有些物種或許能快速演化，適應(yīng)未來(lái)的氣候。

　　編譯 武大可

　　編輯 魏瀟

　貽貝床。來(lái)源：russellstreet/Flickr

　　今年夏季的熱浪，格外令人窒息。美國(guó)華盛頓大學(xué)（University of Washington）的海洋生態(tài)學(xué)家 Robin Fales 每天都會(huì)在退潮時(shí)頂著熱浪，巡視華盛頓州圣胡安島（San Juan Island）上的一片海岸。隨著氣溫上升到接近 40℃，海洋生物腐爛發(fā)出的惡臭氣味愈發(fā)強(qiáng)烈，F(xiàn)ales 的研究對(duì)象——海藻床（中、高緯度海域潮間帶下區(qū)和潮下帶數(shù)米淺水區(qū)硬相海底大型海藻繁茂叢生的場(chǎng)所），也在不斷凋謝、消散，“我從未見(jiàn)過(guò)凋敝至此的海藻床。”

　　同樣注意到腐臭氣味的，還有加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)（University of British Columbia）的動(dòng)物學(xué)教授 Christopher Harley。盡管在加拿大西部的太平洋沿岸度過(guò)了 25 年研究生涯，但 Harley 從未見(jiàn)過(guò)如此規(guī)模的海洋生物死亡。他在 7 月初考察了加拿大溫哥華海岸上死亡的生物，并在接受 Global News 采訪時(shí)說(shuō)，“在看到那些死去的海洋生物之前，你就會(huì)先用鼻子聞到它們的味道。海洋動(dòng)物死亡的規(guī)模太過(guò)巨大，食腐動(dòng)物根本無(wú)法吃完它們。這些生物質(zhì)只好在陽(yáng)光下慢慢腐爛。把你曾在退潮時(shí)聞到的海灘氣味乘以 100，差不多就是這些死掉動(dòng)物所發(fā)出的氣味。”

“天氣實(shí)在太熱了，我和學(xué)生收集完一點(diǎn)數(shù)據(jù)就躲回陰涼處吃冰凍葡萄了，但很顯然，貽貝、海星和蛤蜊們沒(méi)有這種選擇。”

——Christopher Harley

　　海岸上的貽貝床都是幾十乃至上百個(gè)物種的家園。Harley 估計(jì)了死亡的生物總數(shù)：在這次熱浪中，海岸上每平方米的的貽貝床上平均有 2000 只死去的海星、海螺、貽貝或其他生物，照此推算，僅在溫哥華海岸上被活活“烤死”的貝類和其他海洋生物，就可能超過(guò) 10 億。

　　美國(guó)羅格斯大學(xué)（Rutgers University）的海洋生物學(xué)家 Malin Pinsky 甚至認(rèn)為 Harley 對(duì)死亡生物數(shù)目的計(jì)算是一種嚴(yán)重的低估——海岸線上的貽貝是能直接看到的，而這只是海洋的冰山一角。

　　熱穹，讓熱變得更熱

　　自從有記錄以來(lái)，北美西北部的太平洋地區(qū)從未經(jīng)歷過(guò) 2021 年 6 月這樣的熱穹（heat dome）——大量的熱空氣在大氣低層聚集，干燥而靜止的大氣使低層熱空氣被上層的高壓空氣向下壓制，無(wú)法自然上升、消散。隨著熱空氣被壓縮，溫度進(jìn)一步升高。今年夏天，美國(guó)波特蘭的最高氣溫達(dá)到了 46℃，加拿大利頓的最高氣溫達(dá)到了 49℃，這創(chuàng)下了北緯 45° 以北的最高氣溫記錄。

熱穹中，熱空氣被“鎖”在大氣底層，被壓縮而繼續(xù)升溫。來(lái)源：U。 S。 National Weather Service/National Ocean Service

　　這次熱穹從 6 月開(kāi)始肆虐，到 7 月 1 日，加拿大哥倫比亞省已經(jīng)發(fā)生了近 500 場(chǎng)野火。7 月 20 日，該省宣布進(jìn)入緊急狀態(tài)。科學(xué)家表示，如果不是因?yàn)闅夂蜃兓@一事件“幾乎不可能發(fā)生”。數(shù)百人因此死亡，大量道路、電線和莊稼被損毀。7 月，波特蘭奧杜邦協(xié)會(huì)（Portland Audubon Society）宣布了“鷹末日”（hawkpocalypse）——熱浪導(dǎo)致了大量鳥(niǎo)類患病或受傷；而在俄勒岡州東部，政府發(fā)現(xiàn)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)原本生活在溪流底部的的杜父魚(yú)（sculpin）死于溪水干涸。熱穹還造成了更加廣泛的生態(tài)影響，而科學(xué)家們尚未掌握后者的全貌。

杜父魚(yú)是一種底棲魚(yú)類（benthic fish），生活在水體底部。來(lái)源：StuartHalewood

　　到了秋天，人們的記憶似乎隨著頭條新聞一同退去，但熱浪的影響仍然存在。事實(shí)上，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)?dòng)植物構(gòu)成長(zhǎng)遠(yuǎn)威脅的，并非只有長(zhǎng)期的氣候變暖——短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)式的高溫同樣對(duì)動(dòng)植物有深遠(yuǎn)影響，甚至可能增加滅絕的風(fēng)險(xiǎn)。

　　在最近的一項(xiàng)研究中，研究者觀察了世界各地的538個(gè)物種，其中接近一半已經(jīng)從至少一個(gè)地區(qū)消失了。研究者發(fā)現(xiàn)，那些毀滅了的種群所經(jīng)歷年內(nèi)最高氣溫的升高要比其他種群更強(qiáng)（或更快）。令人意外的是，這些種群經(jīng)歷的年平均氣溫變化并不大。美國(guó)亞利桑那大學(xué)（University of Arizona）的演化生態(tài)學(xué)家 John Wiens 說(shuō)，“最重要的變量是夏季最高氣溫。”

　　極端高溫能直接殺死生物，尤其是在它們暴露在強(qiáng)烈陽(yáng)光下的時(shí)候。脫水會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)受損，酶失去活性，器官因此衰竭。即使沒(méi)有因此死亡，創(chuàng)傷也會(huì)使幸存?zhèn)€體在疾病和捕食者面前更加脆弱，并導(dǎo)致繁殖的減少或推遲。炎熱的天氣還會(huì)令動(dòng)物減少覓食和捕獵。而這類事件正變得愈發(fā)頻繁：到 2040 年，預(yù)計(jì)的熱浪的發(fā)生頻率，將達(dá)到?jīng)]有發(fā)生氣候變暖的情況下的熱浪頻率的 12 倍之高。

2021 年夏季加拿大不列顛哥倫比亞省的野火。來(lái)源：Public Domain

　　生態(tài)系統(tǒng)所受影響的全貌，尚待觀察

　　熱穹在北美的太平洋沿岸出現(xiàn)后，研究者對(duì)各種生物和生態(tài)系統(tǒng)遭受的破壞進(jìn)行了追蹤。沿海的森林是受嚴(yán)重破壞的例子之一：整個(gè)山坡都被烤焦的葉子染成了病態(tài)的橙色，連針葉樹(shù)也在極端干旱的壓迫下出現(xiàn)了掉針。不易被發(fā)現(xiàn)的影響可能更為致命——俄勒岡州林業(yè)部的昆蟲(chóng)學(xué)家 Christine Buhl 說(shuō)，“如果無(wú)法從地面吸取足夠的水分，干渴樹(shù)木的根和維管系統(tǒng)可能會(huì)受損。”這與 Malin Pinsky 的觀點(diǎn)一致，海洋和沿海生態(tài)系統(tǒng)所受的大部分影響是無(wú)法被直接觀察到的，可能需要幾年的時(shí)間才會(huì)逐漸暴露。

　　澳大利亞提供了前車之鑒。澳大利亞默多克大學(xué)（Murdoch University）的火災(zāi)生態(tài)學(xué)家 Joe Fontaine 指出，科學(xué)家們記錄到，2010 年到 2011 年襲擊澳大利亞西部的一系列熱浪引發(fā)了包括大規(guī)模樹(shù)木死亡在內(nèi)的一系列后果，這些影響導(dǎo)致了甲蟲(chóng)的爆發(fā)和野火，“這一事件的深遠(yuǎn)影響直到現(xiàn)在都隨處可見(jiàn)。”

　　不過(guò)，美國(guó)華盛頓大學(xué)的氣候變化學(xué)家 Lauren Buckley 表示，熱浪也可能推動(dòng)物種快速演化，適應(yīng)長(zhǎng)期的氣候變暖，無(wú)法適應(yīng)高溫的生物會(huì)被淘汰，能夠忍耐高溫的則會(huì)獲得優(yōu)勢(shì)。科學(xué)家們已經(jīng)在花旗松（Douglas fir）和果蠅中看到了這種變化。Malin Pinsky 也提出，極端高溫有助于“海洋生物的大規(guī)模重組”。海洋物種的棲息帶正以每年約 60 公里的速度向兩極移動(dòng)，這并不是緩慢地自行發(fā)生的，促成這一變化的正是爆發(fā)性熱浪這類極端事件。

　　但 Buckley 也指出，“在生存壓力變大和種群滅絕之間，存在一個(gè)微妙的最佳點(diǎn)”。要知道近期的氣溫飆升是否達(dá)到了某些物種（如果存在）演化的最佳點(diǎn)，現(xiàn)在還為時(shí)尚早。Fales 在圣胡安島上找到了一絲希望，她在熱浪退去后調(diào)查了海帶所受的損害。她發(fā)現(xiàn)，雖然海帶的生物量（構(gòu)成海帶群落的有機(jī)物總質(zhì)量）下降了大約一半，但大多數(shù)海帶都還活著。許多貽貝也同樣幸存了下來(lái)。

　　Fales 說(shuō)，可能是溫?zé)岬拇杭敬偈顾鼈冊(cè)跓崂藖?lái)襲前就建立了防御，例如產(chǎn)生能夠修復(fù)其他受損蛋白質(zhì)的熱休克蛋白。另一個(gè)可能的因素是，天體運(yùn)轉(zhuǎn)的巧合使島上的夏季低潮總是發(fā)生在中午，這讓生活在潮間帶的生物總會(huì)暴露在最高氣溫下。對(duì)于高溫，也許海帶和它的鄰居們?cè)缇烷_(kāi)始適應(yīng)了。

　　來(lái)源：科研圈