生態工程師 自然界好手天成

潘楠慕 |2020.07.12
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水獺修築的水壩,可以讓其他物種棲息。圖/美聯社
研究指出,全球溫度若升高攝氏五度,將有六成魚類滅絕。圖/法新社
水溫升高,讓許多魚類無法適應。圖/美聯社
對照圖顯示,疫情封鎖措施讓威尼斯大運河灰濛濛的天空變成清澈藍天。圖/美聯社
大象能剷除樹苗和小樹,為體型較小的動物創造棲息地。圖/法新社

編譯/潘楠慕

自然界有許多「生態系統工程師」(ecosystem engineer),牠們能夠重新設計環境,影響生態網路。最新研究發現,生態系統工程師的數量增加,可以穩定生態網路,防止物種滅絕。

莫塞德加州大學(UC Merced)生態學副教授雅克爾(Justin Yeakel)發表在《自然通訊》期刊(Nature Communication)的研究報告,模擬了生態系統工程師的長期影響,並進行量化評估。

雅克爾表示:「所有物種都會影響環境,我們的研究目標是解析食物網和物種間如何相互作用。結果顯示,生態系統工程師導致物種滅絕和生態系統不穩定的狀況極為罕見,多數情況下是帶來穩定。若生態系統工程師的數量增加,發揮的作用就更大。」

人類是最明顯的生態系統工程師,包括農業,採礦,伐木和其他活動,已大幅改變人類與環境的互動方式。這些活動未必都是破壞性,一些人為的干預,例如環境保育和防護升級,可使特定區域恢復原本的狀態。此外,人類也能協助管理物種,避免某些物種的數量過於龐大或滅絕。

遠在人類出現的二十五億年前,就有生態工程師存在:藍藻(Cyanobacteria)。這種細菌能透過光合作用獲取能量,並在過程中吸收二氧化碳、釋出氧氣,逐漸改變地球大氣的組成,對後來的生態網路產生極大影響。雅克爾解釋,任何對環境的影響超過其自身壽命的生物,都能稱為生態系統工程師。

自然界最典型的生態系統工程師,則是被稱為「水壩工程師」的河狸;牠們會修築堤壩,創造池塘和溼地,以獲得住處和食物,同時也為其他生物創造大量棲息地。例如,青蛙和蠑螈可在河狸棲息的水塘裡繁殖,水鳥也能在河狸創造的水塘裡覓食、築巢。

研究還指出,河狸創造的溼地,甚至有助對抗乾旱,改善水質,應對氣候變化。河狸居住的池塘不僅有利擴大地表的水面積,還能過濾、吸收沉澱物和回收養分,改善水源。此外,美國西部地區的森林大火造成嚴重空汙,河狸水塘可阻止火勢蔓延,成為其他動物避難場所,池塘底部的有機物則能有效地吸收並儲存二氧化碳。

河狸改變生態網路的實例,發生在十九世紀末與二十世紀初;當時,北美河狸的數量一度由四億隻減少到十萬隻,導致溼地乾涸、河岸遭侵蝕,數百萬英畝水生棲息地消失。生物學家意識到河狸的重要性後,開始在美國各地重新養殖並放生河狸,生態系統才逐漸改善。

雅克爾指出,除了河狸,自然界還有許多生態系統工程師;例如,大象能夠剷除樹苗和小樹,為體型較小動物創造棲息地,有助於維護草原。一隻種下橡樹果實的松鼠,某種程度上也改造了環境。

不過,研究人員示警,工業化和氣候變遷已對生態造成嚴重衝擊;人類應盡力推動環境保育,保護自然界所有生態系統工程師,以提升物種豐富性和差異性,維護生活環境的健康和穩定。

海洋變暖 嚴重威脅魚類生存

德國研究人員指出,氣候變遷對魚類的影響,遠高於先前的預期。過去有關水溫上升對魚類影響的研究,以成年魚類的適應能力為主,並推測在全球溫度升高攝氏五度的情況下,只有百分之五的魚類無法適應。

然而,德國維格納研究所(Alfred Wegener Institute)的研究員波特納(Hans-Otto Portner)指出,過去的研究並未把魚類的幼苗、胚胎和生命周期各階段納入考量,最新研究則詳細調查近七百種魚類的生命周期,取得更精準的耐熱數據。

研究人員發現,魚類在生長為成魚前,很容易受高溫的影響。一旦全球平均溫度上升攝氏五度,二一○○年時將有六成的魚類滅絕。

即使人類順利達成巴黎氣候協定的目標,把地球升高的溫度控制在攝氏一點五度以內,對魚類來說仍不是好消息。研究人員指出,即使溫度只升高攝氏一點五度,仍有百分之十的魚類無法存活。

加拿大麥基爾大學(McGill University)的桑戴伊(Jennifer Sunday)指出,魚類胚胎和幼苗較難適應溫度的變化,過去的研究忽略了這些階段。胚胎和幼苗對海洋變暖的耐受性較差,主要原因是牠們對氧氣的需求更大。水溫較低時,氧氣較容易溶解於水中,魚類可獲取足夠的氧氣,一旦溫度升高,水中的含氧量降低,將導致許多魚類死亡。

桑戴伊表示,過去地球暖化的速度較慢,魚類仍有時間適應及進化,但近年來海洋變暖的速度太快,嚴重威脅魚類生存。即使牠們可以游動到溫度較低的水域,也未必能找到合適的環境和產卵場所。

波特納指出,距離二一○○年還有一段時間,人類仍有機會遏制氣候變遷,讓更多物種得以存續;他說:「這項研究為保護生態系統和自然環境提供有力的依據,我們必須盡力減緩地球暖化,減輕魚類所受衝擊。魚類是人類最重要的營養來源之一,如果大量魚類消失,人類將面臨生態系統混亂及糧食短缺的風險。」

氣候變遷沒疫苗

減排著眼長程效能

新冠病毒疫情導致許多國家採取封鎖措施,避免病毒擴散;隨著工廠關閉、民眾減少外出,全球二氧化碳排放量大減。然而科學家警告,即使排放量降低,大氣中的二氧化碳濃度仍持續升高。

據統計,全球各地在二月到四月採取嚴格封鎖措施時,二氧化碳排放量比去年同期減少百分之十七;然而,五月時大氣中二氧化碳的濃度卻攀升至百萬分之四百一十八(418 ppm),寫下史上最高紀錄。

研究人員指出,這是因為封鎖期間,電廠、工業等碳排放活動仍持續排出溫室氣體;全球的二氧化碳廢氣裡,約四成五來自發熱和發電,疫情期間人類對它們的需求量並未減少。

此外,過去的經驗顯示,經濟衰退帶來的暫時性溫室氣體下降,在經濟反彈後就會結束。二○一○年時,世界各國擺脫經濟大衰退,二氧化碳排放量立即增加百分之五。目前,隨著各國陸續放鬆限制措施,溫室氣體排放已出現增加趨勢;中國大陸在二月疫情高峰期間,二氧化碳排放量下降四分之一,但四月底已回到疫情前的水準。

挪威國際氣候研究中心的科學家彼得斯(Glen Peters)表示:「氣候變遷是長期累積導致的問題,這和其他汙染不同,並非停止排放就能解決。二氧化碳能在大氣中滯留長達一百年,也就是說,排放量暫時下降,無法永遠改變大氣中的二氧化碳濃度。」

能源與氣候專家薩瑪拉斯(Constantine Samaras)坦言,二氧化碳排放量減少之際濃度卻上升,代表氣候危機依然嚴峻,不能把減排的希望寄託於疫情等罕見狀況。他說:「這讓我們了解,要持續減少碳排放,必須從科技、行為及能源結構做出改變。」

一些政府正利用此次機會,促進產業轉型;歐盟執委會主席范德賴恩(Ursula von der Leyen)表示:「有朝一日定能開發出新冠病毒疫苗,但氣候變遷沒有疫苗,我們需要一套有遠見的振興計畫。」歐盟執委員會已公布「綠色振興計畫」,把資金用在家庭能源效率和綠色供熱、再生能源,電動車等領域。歐盟表示,希望讓這項計畫成為重建經濟同時因應氣候危機的標竿。

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