在冰天雪地的南極，有兩種小花正在茁壯生長。然而這對(duì)研究者來說卻不是什么好事——這隱含著破壞南極生態(tài)平衡的風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，隨著更多的人慕名前往南極，一種危險(xiǎn)的“同行者”也被帶來了。
撰文 | 二七
審校 | Clefable
在冰天雪地的南極洲，大部分地區(qū)一年到頭都被冰雪覆蓋，只有不到1%的地方有土壤或巖石裸露出來，可供植物生長。這樣的無冰區(qū)主要分布在南極半島附近。但即使在這樣看似“生命禁區(qū)”的南極，也開著花。
南極奧克尼群島的西格尼（Signy）島，這里的年平均氣溫只有-3.5攝氏度，最低氣溫能達(dá)到零下幾十度，大部分區(qū)域常年被冰雪覆蓋。然而，就在這樣一個(gè)冰雪小島上，生長著南極洲僅有的2種開花植物（被子植物）——南極發(fā)草（Deschampsia antarctica）和一種南漆菇Colobanthus quitensis。
南極發(fā)草是禾本科發(fā)草屬的一種植物，往往在苔蘚旁邊或是巖石縫里才能找到它。乍一看，南極發(fā)草和我們路邊也能見到的禾本科小草很像——葉子很細(xì)，綠生生的，往各個(gè)方向伸出來。但它其實(shí)非常堅(jiān)強(qiáng)：它們長有復(fù)雜的根系，深深地扎進(jìn)土壤里，這讓南極發(fā)草能輕松地吸收水分和養(yǎng)分，并且牢牢固定在棲息地中。
相比“瘋長”的南極發(fā)草，南漆菇屬的Colobanthus quitensis就顯得圓潤可愛許多。它乍一看完全不像一棵被子植物，反而像是一朵苔蘚。等到夏天，它會(huì)從毯子一樣的葉片中支棱出一朵朵風(fēng)鈴形狀的黃色小花?？赡苷且?yàn)榛ǘ涞男螒B(tài)，它還有一個(gè)俗名叫“南極珍珠草”（Antarctic pearlwort）。
意大利米蘭大學(xué)和英國南極調(diào)查組的研究者格外關(guān)注這些小小的植物。2018年1月，研究者登上了西格尼島，耗費(fèi)近3個(gè)月完成了一次詳細(xì)的植被調(diào)查。在這里，曾建立了英國第一座南極科考站。多虧于此，研究者獲得了從1960年以來，這座小島地形地貌、氣候和植被變化的詳細(xì)記錄。
結(jié)果顯示，這兩種小花在過去10年間仿佛“開了掛”。1960-2009年，南極發(fā)草的分布面積每十年平均增長了約21%，但在2009-2018年，這一數(shù)字提升到了28%。南漆菇在近10年間的擴(kuò)張速度更是驚人，從1960-2009年平均每十年不到7%的增長率，飆升到了2009-2018年的154%，直接翻了22倍。
南極發(fā)草（上）和南漆菇（下）分布范圍的變化，從左至右依次為1960年、2009年和2018年，圖中的點(diǎn)代表植物出現(xiàn)的位置，綠色代表該地區(qū)不受海狗影響，紅色代表受海狗影響。（圖片來源：原論文）
研究者的擔(dān)憂
對(duì)這兩種植物來說，“領(lǐng)土”擴(kuò)張當(dāng)然是件好事。然而看到這一幕后，研究者的心情卻輕松不起來——在南極花開更多的背后，是當(dāng)?shù)貧鉁氐募铀偕仙?。記錄顯示，在1960-2011年，西格尼島的年平均氣溫每年平均只上升0.02℃。然而在2011-2014年的異常降溫事件后，這里的年平均氣溫開始急劇上升，年平均升溫0.25℃。單看夏季的氣溫，加速上升的趨勢(shì)也很明顯。1960-2011年，50年間氣溫共增加了約1.2℃。但從2012年開始，僅僅7年內(nèi)，夏季平均氣溫就增加了0.9℃。
這樣的溫度變化趨勢(shì)完美匹配了兩種開花植物的擴(kuò)張速率。但研究者也在考慮另一種因素的影響——海狗的影響。海岸邊的海狗會(huì)“踩踏”這兩種植物，影響它們的生長和傳播?；蛟S是近10年來海狗種群數(shù)量下降給了它們更多生長的空間。
因此，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)比了多種因素對(duì)這兩種植物的影響有多顯著。他們得出結(jié)論，“這些植物顯著擴(kuò)張是由夏季變暖和海狗種群數(shù)量減少同時(shí)導(dǎo)致的，”研究者在論文中寫道，“在北半球的許多地區(qū)，尤其是歐洲，也發(fā)生過類似的現(xiàn)象。但就像這里一樣，主要驅(qū)動(dòng)力是氣候變化。”
除了氣溫升高，研究者的另一個(gè)擔(dān)憂是，這些植物的快速擴(kuò)張會(huì)使這里的生態(tài)系統(tǒng)更加脆弱。從整個(gè)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的角度看，“這樣的變化給入侵物種提供了‘立足點(diǎn)’，讓它們更容易侵占這里的生態(tài)位。最終很可能會(huì)導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的生物多樣性損失?！毖芯空邠?dān)心，“我們的研究結(jié)果證明，進(jìn)一步的變暖很可能將使南極脆弱的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生重大變化。”
黑色“同行者”
這個(gè)消息或許會(huì)引發(fā)一些人的擔(dān)心：如果不趁早去一趟，是不是就看不到“原汁原味”的南極了？但事實(shí)是，人類的到訪或許正在加速南極的毀滅。
《南極條約》中，嚴(yán)格規(guī)定了南極地區(qū)人造垃圾的處理要求：無論是游客還是科研工作者，都不能將垃圾（包括人類糞便）留在南極。糞便等垃圾會(huì)被焚燒，燒出來的灰和另外一些無法焚燒處理的垃圾，會(huì)被打包帶離南極洲（一般是帶回國）統(tǒng)一處理。然而仍有一些廢物并沒這么容易清理。即使是在這么嚴(yán)格的管理下，到達(dá)南極的人類也帶來了意想不到的“同行者”——黑碳。
含碳的物質(zhì)（比如石油、煤炭和木材）不完全燃燒后就會(huì)釋放出大量黑碳。它最大的特點(diǎn)和對(duì)南極的危害已經(jīng)寫在名字里了：黑。我們都知道黑色會(huì)吸熱：干凈的雪面反射率是很高的，然而一旦黑碳落到雪層表面，就會(huì)大幅降低雪面的反射率，或者說，雪會(huì)吸收更多的太陽輻射，進(jìn)而加速融化。
如果你去看大雪后的地面，即使不特別鏟雪或是撒融雪劑，也是道路上的雪比草地上的雪更快融化。這也是同樣的道理：行人和交通工具留下的深色印跡降低了雪面的反射率，或者說顯著增加了雪面吸收太陽輻射的能力。
那么這些黑碳是哪來的呢？在世界其他地方，森林火災(zāi)和人類活動(dòng)會(huì)釋放大量的黑碳。這些黑碳進(jìn)入大氣后，會(huì)形成氣溶膠，傳播到很遠(yuǎn)的距離。比如2019-2020年的澳大利亞叢林大火釋放的黑碳，就幾乎傳播到了世界各地。
2019-2020澳大利亞大火對(duì)全球大氣的影響。圖中不同顏色代表了不同類型的氣溶膠，包括粉塵（橙色），硝酸鹽（粉色）和碳質(zhì)氣溶膠（紅色），顏色越亮代表濃度越高。（視頻來源：NASA）
但是，南極洲本身距離其他地區(qū)就比較遠(yuǎn)，還缺少經(jīng)向的風(fēng)吹來空氣污染物。南極洲就像是自帶一層屏障。但問題是，這個(gè)屏障如今也被人類活動(dòng)強(qiáng)行侵入了。
人類在南極洲的生活和行動(dòng)需要大量機(jī)器的支撐，無論是飛機(jī)、卡車，或者是柴油發(fā)電機(jī)，還有用來取冰芯的鉆孔設(shè)備，都會(huì)燃燒燃料。這時(shí)，就會(huì)釋放出微小的黑碳顆粒。
一人83噸雪
針對(duì)這個(gè)問題，荷蘭格羅寧根大學(xué)的研究者在南極半島北部采集了雪樣，并且檢測(cè)了其中的黑碳濃度。他們采樣的路徑長達(dá)2000千米，包括了游客活動(dòng)最為密集的幾個(gè)地點(diǎn)，比如大多數(shù)游輪會(huì)停靠的南設(shè)得蘭群島和帕默群島；以及多個(gè)科考站附近。當(dāng)然，他們也前往了一些人跡罕至的區(qū)域，采集到了或許沒有被“污染”的樣本。
結(jié)果顯示，在那些遠(yuǎn)離人類活動(dòng)的地區(qū)，每克雪里約有1納克（10億分之一克）黑碳。然而在所有人類聚集區(qū)附近的樣本中，黑碳濃度都明顯更高——顯然，這代表人類活動(dòng)就是這些黑碳的來源。比如，在南設(shè)得蘭群島的北部，黑碳的濃度在3~5ng/g，南部的黑碳濃度則有4-7ng/g。黑碳濃度最高的樣本，采集自阿根廷埃斯佩蘭薩站東南方2千米遠(yuǎn)的地方，達(dá)到了8ng/g。
研究者估計(jì)，2016-2020年，平均每年的旅游季有53000名游客抵達(dá)南極洲。根據(jù)國際南極旅游組織協(xié)會(huì)（International Association of Antarctica Tour Operators，IAATO）的統(tǒng)計(jì)，2019-2020年約74000名游客前往南極洲。而南極洲的70多個(gè)科考站點(diǎn)更是容納了幾千名研究者。
進(jìn)一步估計(jì)顯示，在黑碳濃度較高的地區(qū)，每年夏季，黑碳會(huì)讓積雪減少5~23毫米。而平均到每位游客貢獻(xiàn)的黑碳量，會(huì)導(dǎo)致約83噸積雪融化。而科研活動(dòng)導(dǎo)致的排放量甚至更大，平均到每位研究者，融雪甚至能達(dá)到幾百噸。
黯淡的未來？
好消息是，即使是4ng/g，也基本低于全球其他地區(qū)雪層中的黑碳濃度。但壞消息是，正在影響南極雪層反射率的不止黑碳，還有灰塵、藻類等深色物質(zhì)。如果你還記得，我們2020年一篇標(biāo)題為《南 極 綠 了》的文章，就討論了南極雪生藻類對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響——綠藻和紅藻的爆發(fā)也能加速地表升溫，讓雪化得更快。
2021年8月，在一項(xiàng)發(fā)表于《地球物理學(xué)研究快報(bào)》的研究中，作者利用大熊湖太陽天文臺(tái)（big bear solar observatory）的觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)1998-2017年地球的亮度，或者說反射率顯著下降。研究者認(rèn)為，這是氣候變化對(duì)云層的影響導(dǎo)致的。
如果你問我為什么關(guān)注氣候變化，那這可能是答案之一：希望在南極雪層和地球表面之后，下一個(gè)黯淡的，不會(huì)是人類的未來。
參考鏈接：
https：//www.nature.com/articles/s41467-022-28560-w
https：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721013103
https：//www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822（22）00136-1#secsectitle0020
https：//agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL094888
https：//static1.squarespace.com/static/61073506e9b0073c7eaaf464/t/611497cc1ece1b43f0eeca8a/1628739608968/COMNAP_Antarctic_Station_Catalogue.pdf