椰子的氣候變化故事

提起椰子，人們的腦海里很容易就會(huì)浮現(xiàn)出熱帶地區(qū)那藍(lán)天碧海襯映下高大的椰子樹。椰子是椰樹的果實(shí)，它營(yíng)養(yǎng)豐富，為生活在熱帶地區(qū)的人們所喜愛。站在椰樹樹陰下，打開新鮮的椰子，暢飲清澈的椰汁，可以讓人們暫時(shí)忘卻周圍的炎熱。

在植物學(xué)分類中，椰子樹屬于棕櫚科。該科全球約有2 400多種，最為著名的果實(shí)包括椰子、椰棗（又稱伊拉克棗）和檳榔（圖1）。棕櫚科大部分分布于陽光充足的熱帶和亞熱帶。以椰子為例，它的生長(zhǎng)發(fā)育要求年平均溫度在24? 25℃以上，溫差小，全年無霜，椰子才能正常開花結(jié)果。一年中若有一個(gè)月的平均溫度為18℃，其產(chǎn)量就會(huì)明顯下降。

非常有意思的是，目前所發(fā)現(xiàn)的地球最古老的樹外形就像現(xiàn)代的棕櫚樹。100多年前，科學(xué)家在美國(guó)紐約州挖掘出了許多生長(zhǎng)在距今約3.85億年前的樹樁化石，雖然科學(xué)家公認(rèn)這是生長(zhǎng)在地球上的最早的樹木，但卻一直沒有人知道這些樹木到底長(zhǎng)什么樣子。直到2004年，科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)了約150千克完整的樹冠化石，并在其后又發(fā)現(xiàn)了該樹種的一個(gè)半米多長(zhǎng)的樹干化石。將這些百年來所發(fā)現(xiàn)的樹樁、樹干和樹冠化石組合在一起，科學(xué)家首次向人們展示出世界上最古老的樹木，而其形狀與現(xiàn)代棕櫚科樹木很相像（圖2）。

科學(xué)家將這種樹取名為Wattieza。它生成的年代要比恐龍時(shí)代早1.4億年。那時(shí)候水生動(dòng)物還沒有上陸地生活，天空中沒有飛禽，也沒有爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物。雖然Wattieza沒有真正的葉子，只有一些類似于葉子的小枝，但它的出現(xiàn)為那些更小的植物和昆蟲創(chuàng)造出了新型的微型生存環(huán)境。由它而起形成了地球上第一片森林。這些樹木從大氣中獲取二氧化碳，最終將土壤、生物、大氣聯(lián)系到一起，從根本上改變了地球生態(tài)系統(tǒng)。

棕櫚科植物不但與最古老的樹木長(zhǎng)相類似，近年來，氣候?qū)W家通過對(duì)棕櫚科植物在全球分布變化的研究，進(jìn)一步了驗(yàn)證二氧化碳對(duì)歷史上氣候變化的影響。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在距今3 500萬年前始新世晚期到漸新世早期這段時(shí)期，地球氣候發(fā)生了一次巨變。在全球范圍內(nèi)，與距今2億多年前的恐龍時(shí)代到距今5 000萬年前的始新世時(shí)期相比，這一時(shí)期地球大氣中的二氧化碳含量下降近40%。與之相伴隨的是溫室效應(yīng)減弱，南極冰蓋形成并覆蓋了大部分南極大陸。

但是，長(zhǎng)期以來，科學(xué)家對(duì)這一時(shí)期北半球陸地發(fā)生了什么和北半球冰期是何時(shí)發(fā)生的卻一無所知。最近，科學(xué)家從挪威格陵蘭海的底部采取了沉積物巖芯，這些海洋沉積物巖芯中占主導(dǎo)地位的是從陸地上沉降的孢子和花粉，其中，還包括與現(xiàn)代棕櫚科植物（包括椰子樹）有“親屬關(guān)系”的許多物種。科學(xué)家通過對(duì)這些物種進(jìn)行分析，清晰地了解陸生植物變化的年代。同時(shí)，因?yàn)檫@些物種有它們現(xiàn)代的“直系親屬”，因此，科學(xué)家在假設(shè)它們當(dāng)時(shí)所處的溫度和環(huán)境也應(yīng)該與今天“親屬”的環(huán)境十分相似的基礎(chǔ)上，也間接地了解了地球氣候的變化過程。

結(jié)合計(jì)算機(jī)氣候模型，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在始新世到漸新世過渡期間，北半球陸地上夏季氣溫還保持相對(duì)溫暖，但四季逐漸開始明顯，在最冷的月份氣溫平均下降5℃。溫度的下降直接導(dǎo)致了在高溫高濕環(huán)境下才能生長(zhǎng)的棕櫚樹和其他亞熱帶樹木在高緯地區(qū)的消亡，并逐漸被溫帶氣候的樹木，如云杉、鐵杉等所取代。

對(duì)于地球始新世中期開始的全球變冷的原因，科學(xué)家目前主要的假說包括：①持續(xù)近200萬年的彗星雨對(duì)地球的襲擊，最為著名的是在西伯利亞和切薩皮克灣發(fā)現(xiàn)的彗星撞擊遺址，被認(rèn)為是造成了包括恐龍?jiān)趦?nèi)地球物種大滅絕的主要原因。②地球軌道的變化。最著名的是米蘭科維奇理論。該理論以天文因素變化導(dǎo)致的地球軌道三要素(偏心率、地軸傾斜度、歲差)的周期性變化為基礎(chǔ)，導(dǎo)出地球軌道變化會(huì)引起地球大氣圈頂部太陽輻射緯度配置和季節(jié)配置的周期性變化，從而導(dǎo)致氣候變化。③地球大陸漂移，包括歐亞大陸和格陵蘭島的分離，改變了海洋洋流的流向和通道，并從根本上改變了極地和高緯度地區(qū)的氣候（圖3）。

當(dāng)年，牛頓在蘋果樹下被跌落的蘋果擊中頓悟出了地心引力，從而奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)。今天，氣候科學(xué)家從椰子樹也了解到地球氣候的發(fā)展演化。幸運(yùn)的是，與牛頓不同，他們沒有被椰子砸到了頭！■