氣候變化對(duì)生物多樣性的影響

蔣高明

工業(yè)革命全面開展280年后，人類面臨了前所未有的生存危機(jī)，這個(gè)危機(jī)來(lái)自全球氣候變化(簡(jiǎn)稱全球變化)。以二氧化碳為主的溫室氣體大肆排放，造成了全球氣溫持續(xù)升高：20世紀(jì)以來(lái)，全球平均溫度升高了0.3℃～0.6℃；5個(gè)最溫暖的年度有4個(gè)發(fā)生在上世紀(jì)90年代；1995年是過(guò)去225年以來(lái)炎熱天數(shù)最多的一年。隨著氣候變暖，北半球的冰雪覆蓋量自1960年減少了大約10％，山脈冰川在20世紀(jì)期間明顯退縮，北極的冰雪厚度在過(guò)去的40年間已經(jīng)喪失了近40％。南北極冰川融化，導(dǎo)致海平面在過(guò)去100年中平均上升了0.1～0.2米。

全球氣候變暖顯然是人類惹的禍。地球大氣由78％的氮?dú)狻?1％的氧氣及1％的其他氣體組成，人類活動(dòng)導(dǎo)致升高的“溫室氣體”就存在后面的1％中，包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、水蒸汽、鹵烴等。因這些氣體具有類似“溫室大棚”的作用(吸收長(zhǎng)波的紅光或紅外光)被稱為“溫室氣體”。國(guó)際政府間氣候變化協(xié)調(diào)委員會(huì)(IPCC)的報(bào)告中謹(jǐn)慎地指出，地球上90％以上的“溫室氣體”升高是由人類開發(fā)活動(dòng)引起的。那么，氣候變化對(duì)生物多樣性有哪些影響呢?

氣候變化對(duì)物種的影響

越來(lái)越多的證據(jù)表明，氣候變化對(duì)生物多樣性產(chǎn)生危害，突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，物種向“溫涼”的地方遷移。研究發(fā)現(xiàn)，生活在北美洲和歐洲的斑蝶分布區(qū)已經(jīng)向北遷移了最多達(dá)200千米。美麗的埃迪斯斑蝶每年在加利福尼亞北部到加拿大度過(guò)夏季，冬季到墨西哥越冬。由于氣候變暖，南部分布區(qū)正在消失，改向北部和高海拔地區(qū)擴(kuò)展；在洛磯斯山區(qū)，因溫度上升，那些喜溫涼的蠑螈沿自然山體向高處遷徙了100～200米。

第二，物種之間出現(xiàn)生態(tài)失調(diào)。氣候變化一個(gè)明顯后果是春天提早到來(lái)。植物開花、卵孵化，青蛙產(chǎn)卵都會(huì)提前。動(dòng)植物為適應(yīng)氣候變化，不斷地改變其活動(dòng)范圍和行為，有些造成生態(tài)災(zāi)難。例如，由于遷徙鳥類到達(dá)歐洲的時(shí)間太晚，以致其產(chǎn)下的后代錯(cuò)過(guò)了毛毛蟲生長(zhǎng)旺季，因缺少足夠的食物而生存困難。

第三，物候期改變，生物節(jié)律被打亂。植物因不能移動(dòng)，其“遷移”滯后于動(dòng)物，它們主要通過(guò)改變物候期而適應(yīng)逐漸升高的全球氣溫。在歐洲，樹木呈現(xiàn)秋色過(guò)去每10年晚了0.3到1.6天；動(dòng)物方面，許多遷徙的鳥類正在改變它們的旅行日程，英國(guó)蝴蝶春天出現(xiàn)的時(shí)間較20年前提前了6天。一些冬眠的動(dòng)物如蛇類因氣溫上升而提前結(jié)束“冬眠”，生物節(jié)律受到影響。

第四，帶菌或傳染病傳播生物爆發(fā)。隨著溫度的升高，帶菌者的繁殖速度、數(shù)量增長(zhǎng)；寄生蟲的生長(zhǎng)速度加快，傳染期加長(zhǎng)。受溫度升高影響，有害生物如珊瑚蟲病、牡蠣病原體、作物病原體、里夫特裂谷熱和人類霍亂等，也將變得活躍起來(lái)。1997年坦桑尼亞和印度尼西亞的熱帶高地第一次暴發(fā)了瘧疾。登革熱以前只在海拔1000米以下的地區(qū)發(fā)生，現(xiàn)在墨西哥海拔2000米的地區(qū)也有報(bào)道。在哥倫比亞，超過(guò)海拔2000米的地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了登革熱和黃熱病的媒介昆蟲。

第五，物種瀕危或消失。這是全球變化帶來(lái)的最大危害。有人悲觀地估計(jì)，當(dāng)?shù)厍蚱骄鶞囟壬?℃時(shí)，地球上將有90％以上的物種消失。上世紀(jì)70年代以來(lái)，由于溫度上升、云層升高，在哥斯達(dá)黎加森林里生活的鳥類、爬行類和兩棲類種群發(fā)生了巨大變化，其中有21種蛙類在這個(gè)森林消失。對(duì)氣候變化最敏感的珊瑚礁，目前正發(fā)生大規(guī)模白化現(xiàn)象，全球約16％的珊瑚死亡。

土地利用格局的影響

上述氣候變化的影響在人類不適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)開發(fā)活動(dòng)中變得更加劇烈，給地球脆弱的生態(tài)環(huán)境“雪上加霜”。在地球不同角落，人類已把自然生態(tài)系統(tǒng)改變?yōu)槭苋祟愔涞耐恋乩酶窬?。因土地覆蓋變化引起的土壤損失和生態(tài)退化，無(wú)疑極大地加劇了全球變化影響。由人類帶來(lái)的對(duì)生物多樣性產(chǎn)生重大影響的土地利用方式變化包括：森林砍伐、草原開墾、圍海造田、圍湖造田、天然森林改變成人工森林、單一種植、大型水電工程建設(shè)、礦山開發(fā)、城市化等等。

目前，全球三分之一到二分之一的陸地表面被人類活動(dòng)所改變。一些重要的生態(tài)系統(tǒng)被分割成小的斑塊，或已消失，如高草草原，干季落葉的熱帶森林等。擁有全球50％物種的熱帶雨林面積消失了一半；三分之一的溫帶森林已被砍伐；溫帶雨林已成為瀕危生態(tài)系統(tǒng)類型。澳大利亞、新西蘭、美國(guó)的濕地已消失一半；亞洲、拉丁美洲、西非的紅樹林損失嚴(yán)重；印度、巴基斯坦、泰國(guó)至少有四分之三的紅樹林受到損害。在中國(guó)，歷史上森林覆蓋率達(dá)50％，現(xiàn)在只約有不足14％；熱帶森林大部分被橡膠園和熱帶作物園取代；百年以上的老齡落葉闊葉林“鳳毛麟角”，現(xiàn)存森林主要為中齡次生落葉闊葉林；紅樹林面積由歷史上的約25萬(wàn)公頃減少到現(xiàn)在的不足1.5萬(wàn)公頃。由于過(guò)度放牧，嚴(yán)重退化草場(chǎng)達(dá)可利用草場(chǎng)面積的四分之一，由于各種原因引起的土地沙化面積達(dá)1.26億公頃。

土地利用格局變化對(duì)生物多樣性的巨大影響超過(guò)了其他任何全球變化成分，并且這種影響仍會(huì)保持幾十年。

來(lái)自生物入侵的危害

全球變化對(duì)生物多樣性的影響還夾雜者生物入侵帶來(lái)的危害，這個(gè)危害同樣多因人類引起。生物入侵是指外來(lái)物種通過(guò)非自然途徑遷移到新的生態(tài)環(huán)境的過(guò)程。隨著貿(mào)易、旅游業(yè)的發(fā)展，大容量、快速先進(jìn)的交通工具的普遍采用，越來(lái)越多的物種在全球范圍擴(kuò)散。生物入侵是無(wú)意引入和傳播發(fā)展起來(lái)的外來(lái)物種。入侵生物由于其有廣泛的適應(yīng)性、極強(qiáng)的繁殖能力，不僅對(duì)“入侵領(lǐng)地”的生物多樣性構(gòu)成威脅，破壞生態(tài)平衡，甚至給人類社會(huì)、環(huán)境造成巨大損失。在全球變化背景下，生物入侵造成的危害包括以下方面：

首先，擴(kuò)張地盤，排擠本地物種。入侵物種在新的環(huán)境中不受食物來(lái)源及天敵制約，可無(wú)節(jié)制地繁衍，種群快速擴(kuò)大，對(duì)入侵地生物多樣性構(gòu)成極大的威脅。水葫蘆為多年生水生植物，具有無(wú)性和有性兩種繁殖方式，在適宜條件下，5天就能繁殖成一個(gè)新植株；開花后每株可產(chǎn)生300粒種子，成熟種子在水中可存活5～20年。它原產(chǎn)南美洲委內(nèi)瑞拉，約在20世紀(jì)30年代作為觀賞植物傳入我國(guó)，后來(lái)又作為豬食飼料和重金屬污染水體修復(fù)植物而廣為種植。由于過(guò)度繁殖，現(xiàn)已蔓延成災(zāi)。因水葫蘆入侵，昆明滇池十幾種水生植物相繼滅絕，水生植物從68種下降到30種左右。

紫莖澤蘭原產(chǎn)墨西哥，于20世紀(jì)80年代經(jīng)東南亞傳入云南，幾年之內(nèi)向北蔓延到四川等省。僅云南省受害面積就達(dá)2500萬(wàn)公頃。由于人們忽略了它的入侵

潛力，錯(cuò)失了提早采取行動(dòng)的寶貴時(shí)機(jī)，短短幾年后，紫莖澤蘭就漫山遍野地生長(zhǎng)起來(lái)，所到之處幾乎原有的本地物種均被排擠出去。

火炬樹原產(chǎn)北美，為落葉灌木或小喬木，屬漆樹科植物。1959年由中國(guó)科學(xué)院植物研究所引入我國(guó)，1974年以來(lái)陸續(xù)向全國(guó)各省區(qū)推廣。原來(lái)主要以黃河流域以北各省區(qū)栽培較多，目前長(zhǎng)江流域也廣泛栽培。該物種有非常強(qiáng)的侵占力，凡是海拔500～3000米，降水在300毫米以上、溫度在25℃～45℃之間、年平均溫度在8℃以上均能夠繁殖。在原產(chǎn)地，該物種分布的海拔高度1300米～2200米之間，年降水量800～1200毫米，適應(yīng)的最高溫度42℃，最低溫度35℃，因此具有極廣闊的生態(tài)位?；鹁鏄浞植嫉牡胤?，除了3～5種草本植物外，幾乎難以見到本地種；個(gè)別地段將所有本地物種都排斥干凈。

其次，生物入侵對(duì)農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)影響。牛羊吃了紫莖澤蘭后很快掉毛、生病，母羊懷不上胎，并接二連三地死去。據(jù)四川省涼山州統(tǒng)計(jì)，僅1996年一年就減少羊6萬(wàn)頭，損失2100萬(wàn)元。紫莖澤蘭進(jìn)入香蕉林，香蕉林樹矮果少；進(jìn)入花椒林、桑樹林，花椒和蠶繭當(dāng)年就減產(chǎn)8％。另外，稻水象甲、美洲斑潛蠅、馬鈴薯甲蟲、非洲大蝸牛等外來(lái)昆蟲入侵近年來(lái)也相當(dāng)嚴(yán)重，給入侵地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)災(zāi)難。

再次，生物入侵對(duì)人體健康的影響。生物入侵對(duì)多樣性構(gòu)成極大的威脅的同時(shí)，還會(huì)危及人類健康乃至生命。如豚草，原產(chǎn)北美，傳入我國(guó)東北、華北、華東和華中后，不僅危害農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，其花粉還對(duì)人類健康產(chǎn)生危害，是引起“花粉過(guò)敏癥”的致病原，引起過(guò)敏性鼻炎和支氣管哮喘等疾病。

第四，造成農(nóng)林產(chǎn)品質(zhì)量下降，增大了生產(chǎn)成本。全球變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響是糧食減產(chǎn)，影響糧食安全，入侵后加劇了糧食安全隱患。外來(lái)物種一旦入侵成功，要徹底根除相當(dāng)困難，代價(jià)費(fèi)用極為昂貴，我國(guó)僅每年對(duì)美洲斑潛蠅一項(xiàng)的仿治費(fèi)用，就要花掉45萬(wàn)億元。

第五，對(duì)水陸交通運(yùn)輸業(yè)的影響。水葫蘆大量生長(zhǎng)繁殖后覆蓋水面，堵塞河道，影響河運(yùn)，阻礙排灌；在汛期阻礙水流，增大洪水水位，嚴(yán)重影響防洪發(fā)電。種植5年左右的火炬樹根系能夠穿透堅(jiān)硬的護(hù)坡石縫，對(duì)公路設(shè)施造成危害，有的甚至從排雨溝下進(jìn)入到油路邊的沙化路面上生長(zhǎng)。在野外我們還發(fā)現(xiàn)，火炬樹沿高速公路、省級(jí)快速路、區(qū)縣級(jí)公路大量種植。生長(zhǎng)20多年的火炬樹母樹開始枯萎，是一個(gè)典型的短命樹。但是它的生命并沒有結(jié)束，而是通過(guò)繁殖大量后代實(shí)現(xiàn)其不斷擴(kuò)張潛力。

結(jié)語(yǔ)

全球氣候變化其實(shí)就發(fā)生在我們身邊，只是我們沒有意識(shí)到它的存在。以大氣中的溫室氣體CO₂為例，25年前，當(dāng)筆者還是大學(xué)生的時(shí)候，《植物生理學(xué)》教科書上指出的大氣CO₂為290ppm(百萬(wàn)分之一單位)，那個(gè)時(shí)候科學(xué)家擔(dān)憂空氣中的CO₂不足影響作物產(chǎn)量；14年前，當(dāng)筆者從事全球變化研究時(shí)，大氣中的CO₂濃度就升高到325ppm了：11年前美國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)的CO₂濃度達(dá)350ppm。當(dāng)時(shí)，許多人嘲笑我們的工作是“杞人憂天”，CO₂怎會(huì)像我們想象的升高那樣快呢?溫度怎會(huì)升高呢?3年前，美國(guó)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的CO₂濃度突破379ppm!今年，全球200多個(gè)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人共同意識(shí)到：如果沒有切實(shí)可行的措施，小小的碳足以將稱霸地球幾百萬(wàn)年的人類趕出地球家園，人類將面臨空前的生存災(zāi)難。