臨界點：亞馬孫雨林終將退無可退？如果會，什麼時候？_風聞

科學家表示，氣候變化、森林砍伐和火災或讓地球上最大的雨林走向消亡。現在的問題是這一天的來臨會有多快。

文章來源丨Nature自然科研

從巴西馬瑙斯附近的一座監測塔俯瞰亞馬孫雨林，鬱鬱葱葱的樹冠延伸開來，彷彿一片無盡的綠色海洋。看起來那是一個富饒而又健康的生態系統，但是表象具有欺騙性——這片坐擁16000種不同樹木的雨林正在慢慢消亡。

巴西帕拉州阿爾塔米拉的森林砍伐。

來源：Joao Laet/AFP via Getty

一個世紀以來，亞馬孫雨林的平均温度上升了1–1.5°C1。在過去50年裏，部分區域的旱季從4個月延長到將近5個月2。從2005年起，這裏已經發生了3次嚴重乾旱。所有這一切都在迫使植被髮生變化。2018年，一項研究報告稱，最喜潮濕的樹木（如熱帶豆科印加豆屬）正在死亡；而那些適應了較乾旱氣候的樹木，如巴西堅果（Bertholletia excelsa）則繁榮生長3。

與此同時，全球最大的熱帶雨林——亞馬孫雨林的大部分區域正在被砍伐燒燬。伐樹行為已導致亞馬孫雨林面積較1970年代的600多萬平方千米萎縮了約15%；在亞馬孫雨林主體所在的巴西，已有逾19%的雨林消失。2000年代，巴西曾因使雨林損失速度顯著放緩而受到稱讚，但是在巴西出現政治動亂和經濟衰退後，這個速度又上升了。去年，巴西的森林砍伐面積猛增30%左右，達到近10000平方千米，為十年內最大規模。去年8月，亞馬孫雨林大火的視頻登上國際頭條；這是2010年極旱以來火災數量最多的一個8月（見“雨林損失”）。許多科學家將這種激增與巴西總統雅伊爾·博索納羅的反環保言論聯繫在一起。

來源：TerraBrasilis（1988-2007年的巴西數據）；

RAISG（其他國家數據和原住民領地/亞馬孫流域邊界）；Hansen/UMD/Google/USGS/NASA（2000-2018年的樹木損失數據：https://go.nature.com/39CE2FC)；ESA Land Cover CCI Product（森林覆蓋）。

來源：森林砍伐：TerraBrasilis；火災：INPE

面對氣候變暖、森林砍伐和林火加劇，科學家對亞馬孫雨林的擔憂也升至了極點。一些科學家發出警告，亞馬孫雨林很快就要到達一個臨界點——大部分雨林將變成乾旱的灌木叢林地。但是另外一些科學家表示自己缺少證據，無法預測亞馬孫雨林的健康還能維持多久。

去年9月，十幾位研究人員組建了亞馬孫雨林科學委員會（Science Panel for the Amazon）。委員會的任務是報告亞馬孫雨林的狀態，並提出相應的保護建議。他們希望能及時完成評估，以便能趕上11月將在英國格拉斯哥舉行的聯合國氣候大會。

毫無疑問，形勢日益嚴峻。“對於瞭解、熱愛和研究亞馬孫流域的人來説，這是一個非常艱難的時刻。”巴西聖保羅大學的考古學家Eduardo Góes Neves説。

臨界點問題

無論什麼季節，樹冠上方的温度都非常高，總會讓爬上監測塔的研究人員汗流浹背。這裏的空氣濕度很大，充足的水分維持着雨林的生態系統。

雨林通過樹木進行水循環，形成降雨，對於維持自身的生存發揮了重要作用。一個水分子穿越亞馬孫雨林，可以形成6倍量的降雨4。如果幹旱、火災或森林砍伐破壞了過多的樹木，則降雨會減少，進而導致植被減少，進入惡性循環。最終，這可能導致亞馬孫雨林的大片區域轉變成一種更像稀樹草原的生態系統（但是生物多樣性會明顯降低）。只有靠近安第斯山脈的亞馬孫雨林西部能維持繁茂，那裏的空氣氣流被推到山脈上方，驅使水蒸氣凝結，形成降雨。

2018年，聖保羅大學的氣候研究人員Carlos Nobre發出警告，認為亞馬孫雨林可能比科學家們所想的更接近臨界點。他和美國喬治梅森大學的環境研究人員Thomas Lovejoy撰寫了一篇社論稱5，如果只有20-25%的雨林被伐，那麼就會達到這樣一個臨界點：亞馬孫流域的東部、南部和中部將轉變成一個類似稀樹草原的生態系統。去年12月，二人再次發出警告，稱已到了最後的行動時刻6。“如果當前的樹木死亡率再持續10-15年，那麼亞馬孫雨林的南部將變成一片稀樹草原。”Nobre如此告訴《自然》。

如果那真的發生了，那麼受影響的不只是當地的無數民眾和動物。它還意味着數十億噸二氧化碳將隨着樹木的死亡和植被的燃燒，釋放進入大氣；南美洲中南部降雨將變少；更遙遠地方的氣候模式也會發生變化。

去年8月，巴西亞馬孫雨林的野火數量高於2010年乾旱以來的任何一個8月。

來源：Victor Moriyama/Getty

Nobre説，他們二人的預測一部分是基於2016年的模擬結果1，當時模型預測了不同場景下，1970年代（砍伐加劇之前）的雨林到2050年的景象。研究人員首先利用有關未來氣候變化、森林砍伐程度和火災增加情況的不同預測，模擬了亞馬孫流域的區域性氣候可能將受到什麼樣的影響。在火災增加導致雨林損失20%的場景下，一半以上的雨林無法存活到2050年。該模型沒有調查在80年的模擬期限內，雨林的死亡速度有多快。

不是所有人都認同20%這個數字。加州大學歐文分校的熱帶生態學家Paulo Brando説，以目前的森林砍伐程度來看，可能到不了臨界點，但重要的是離臨界點越遠越好。“我們其實在玩環保的俄羅斯轉盤。”他説。

另外一些研究人員懷疑定義森林砍伐的臨界值是否可行。“還無法下定論。”英國埃克塞特大學的氣候研究人員Peter Cox説。他是2000年代就開始詳細研究亞馬孫雨林臨界點的首批人員之一。他説：“我認為目前還沒有足夠的科學依據，來精確定義森林砍伐或全球變暖的閾值。”他還表示，這種觀點可能會帶來一種錯覺，即低於特定閾值，亞馬孫雨林就是安全的，而高於特定閾值才是危險的。不過，讓科學家意見統一的是，全球變暖和森林砍伐加劇會增加亞馬孫雨林所面臨的風險。

“臨界點”的概念誕生之初，指的是狀態的一種陡然變化：就亞馬孫雨林而言，指的是雨林生物羣系變得不穩定，雨林區域迅速轉變成乾旱的灌木叢林地。但是Cox説，現在一些人用它泛指一定的條件，這些條件可能會造成不可避免的大規模可怕後果——即使沒有一個具體的陡變時刻。

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韌性不明

部分問題在於缺少數據，導致研究人員難以預測氣候變化、森林砍伐和火災會如何相互作用，以及雨林會如何反應。一個較大的未知數是，二氧化碳富集下的氣候變暖會如何影響亞馬孫雨林。德國慕尼黑工業大學的生態學家Anja Rammig説，額外的二氧化碳或有助於雨林茂盛生長，但是當地土壤的磷含量較低，這可能會限制植物生長。

多年來，Rammig等人一直希望可以檢測二氧化碳濃度上升對亞馬孫雨林的影響：從塔上將二氧化碳泵入直徑30米的圓形雨林區域，再監測這對雨林生態系統的影響。研究人員已經在其它森林——非熱帶雨林——開展了相似的實驗，名為開放式二氧化碳富集（FACE）。來自澳大利亞的一項研究報告稱，多項FACE試驗發現，在二氧化碳濃度上升的情況下，幼樹林似乎長得更快，不過成年桉樹沒有獲得更多的生物量7。

2013年，研究人員從美洲開發銀行獲得了125萬美元，啓動了“Amazon FACE”項目。但是從2015年開始，巴西發生政治經濟動亂，這項研究的經費沒有得到續補。研究人員已經收集了關於多塊林地現狀的基準測量數據，但是還沒有搭建能泵出二氧化碳的塔。目前，他們正在測量高濃度二氧化碳對於單個樹苗的影響。

“這是新的做法，但它畢竟不是FACE實驗，不能在生態系統尺度上給出答案。”巴西坎皮納斯州立大學研究人員、Amazon FACE團隊的負責人之一David Lapola説道。

另一個不確定性是如何為火災建模。亞馬孫雨林的大部分火災都是故意放的，比如農民通過放火給土壤增肥，牧民焚燒砍伐後的林地用來養牛。在多雨的年份裏，大火不易蔓延，但是在較乾旱的年份，燒死的樹木較多，火勢更大，Brando説。一旦一片雨林被點燃，那一塊就會變幹，變得更易燃。“雨林變成一塊瑞士乾酪——佈滿了洞。透過這些洞，可以獲得更多的風和光照。”同時任職於牛津大學和蘭卡斯特大學的熱帶生態學家Erika Berenguer説。

2019年亞馬孫林火從太空可見，圖為地球同步氣象衞星GOES-16拍攝的景象。

來源：NASA/NOAA via Reuters

今年1月，Brando等人發表了一篇論文，認為更加温暖乾燥的氣候可能在未來30年，使巴西亞馬孫雨林南部的燒燬面積增加一倍8。他們的研究表明，即使沒有森林砍伐，單是氣候變化，也必然會使未來的雨林燒燬面積激增。

英國利茲大學的熱帶生態學家Oliver Phillips説，研究人員還需要進一步瞭解亞馬孫雨林成百上千種樹木如何適應高温和乾旱。這需要開展大量的實驗室和田野測試，比如構建一種系統，在水滴進入土壤前將其捕獲，以此模擬乾旱。Phillip説已有研究在亞馬孫流域東部的林區收集了此類數據，但還沒有在温度較高、較乾旱的亞馬孫雨林南部收集過數據。

但是，巴西總統博索納羅並不支持有助於確定亞馬孫雨林韌性的科學研究。在競選期間，他告訴巴西科學院，他認為到接下來的總統任期結束時，將研發投入佔GDP比重從1.3%提高到3%是可能的。但是，自從其政府掌權以來，本已嚴重縮水的科研預算再次被削減。去年，博索納羅解除了巴西國家空間研究院院長的職務，該研究院負責對亞馬孫地區的衞星監測工作。博索納羅還指斥研究院關於森林砍伐的報告為謊言。這導致巴西的研究人員不敢發表會惹惱政府的工作成果。去年，多名科學家決定不在討論8月亞馬孫林火原因的研究上署名，他們説害怕政府報復。

亟待再生

亞馬孫雨林科學委員會還未起草報告，但是研究人員很清楚具體可能有哪些建言。當務之急是停止森林砍伐，另一個重點是促進已退化地區的重新生長。2016年的一項研究分析了南美45個地點的上萬塊土地，表明在已廢棄農耕地上生長起來的次生林可以吸收大量的碳，吸碳速度高達老樹林的11倍9。

“亞馬孫雨林的恢復潛力巨大，尤其是在新近伐燒且未被用於農業生產的區域。”澳大利亞陽光海岸大學的熱帶森林恢復專家Robin Chazdon説。

在森林砍伐嚴重的區域，情況要複雜得多。2019年的一項研究表明，過去幾十年裏多次被砍伐的亞馬孫區域，在1999年至2017年之間再生緩慢，而且再生的次生林吸收的碳較少，生物多樣性也不及原始林10。

根據2015年簽署的《巴黎協定》，巴西承諾到2030年恢復12萬平方千米的森林。但是，Nobre認為巴西需要恢復森林更多——大約20萬平方千米，而且是在砍伐最嚴重的亞馬孫流域南部和東部。

Nobre等人還提出了一項計劃，以可持續的方式使亞馬孫流域的產品商業化。他們認為某些食品的商業潛力有待開發，包括巴西堅果以及瓜拉納和巴西莓等水果——市面上已經在銷售，但可以進行工業級生產。計劃包括利用農林複合之類對環境影響較小的農業系統，恢復已退化區域；農林複合指農民在喬木和灌木旁邊種植糧食作物。

然而，博索納羅的政策與此背道而馳。去年11月，巴西政府取消了禁止在亞馬孫雨林種植甘蔗的十年禁令。此外，一項專門監管在原住民土地上挖礦和石油勘探的法案不久將遞交至巴西國會。法案一旦通過，大量在原住民社區管理下保存良好的森林或將受到威脅。

1月，巴西政府宣佈建立亞馬孫委員會（Amazon Council），並稱該機構將“協調涉及亞馬孫雨林地區保護、防衞和可持續開發的活動”。許多科學家對此舉表示懷疑。聖保羅大學的大氣物理學家Paulo Artaxo説，成立這個委員會，就是為了“讓你覺得他們做了點什麼”。巴西政府未回應《自然》的評論請求。

Artaxo説，巴西政府如果能恢復亞馬孫基金會（Amazon Fund）的運營更好。亞馬孫基金會創立於2008年，旨在支持雨林的保護和可持續開發。基金會收到了來自國際捐贈者的近13億美元的捐款，但是去年4月博索納羅政府頒佈的一紙行政命令，單方面地調整了基金會的資助機制。為此，基金會的主要資助方——挪威和德國——立即凍結了新的款項，並且指控巴西破壞協定。“到目前為止，巴西政府已經表明它對保護亞馬孫雨林一點沒興趣。”Artaxo説。

2月初，1000多名科學家簽署了一封公開信，警告稱“博索納羅政府正在破壞巴西的社會-環境政策”11。“情況已經刻不容緩，”英國伯明翰大學的生態學家Adriane Esquivel Muelbert（簽名科學家之一）説，“我們有能力解決問題，但我們不能再等了。”

參考文獻：

1.Nobre, C. A. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 113, 10759–10768 (2016).

2.Marengo, J. A. & Espinoza, J. C. Int. J. Climat. 36, 1033–1050 (2015).

3.Esquivel-Muelbert, A. et al. Glob. Change. Biol. 25, 39–56 (2019).

4.Staal, A. et al. Nature Clim. Change 8, 539–543 (2018).

5.Lovejoy, T. E. & Nobre, C. Sci. Adv. 4, eaat2340 (2018)

6.Lovejoy, T. E. & Nobre, C. Sci. Adv. 5, eaba2949 (2019).

7.Jiang, M. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/696898 (2019).

8.Brando, P. M. et al. Sci. Adv. 6, eaay1632 (2020).

9.Poorter, L. et al. Nature 530, 211–214 (2016).

10.Elias, F. et al. Ecology https://doi.org/10.1002/ecy.2954 (2019).

11.Levis, C. et al. Nature Ecol. Evol. 4, 172–173 (2020).

原文以When will the Amazon hit a tipping point?為標題發表在2020年2月25日的《自然》新聞特寫上