令地球变冷的超级植物

我们活在地球史上较冷的一段时期。地球存在45.4亿年里,较多时期都比今天炎热;三十万年人类史(包括六千年文明史)在一次已有3400万年的大冰期内发生。

(一次大冰期中有更寒冷的冰期,即《冰河世纪》里那种场景,和像现在比较温暖但南北极结冰的间冰期。)

恐龙灭绝后,地球属温室气候,大气中二氧化碳等温室气体含量很高。古新世末期至始新世早期,地球更发生一次严重温室效应事件,即古新世-始新世最热事件(PETM)。南极北极是翁郁的温暖气候,长著森林和鳄鱼乌龟等温带生物,不似今天冰天雪地。

但始新世(约距今5300万年~距今3650万年)末期,全球气候突然降低,南北极出现冰原。

是什么让地球变冷?科学家认为这涉及多个原因,包括南极大陆从南美洲大陆断裂和喜马拉雅山脉形成。但最关键的一环,是大气层里二氧化碳急速减少,促成反温室效应,让地球气候冷却。

而令大气层中二氧化碳减少超过一半的,是一种不起眼的植物;今天我们依然能在池塘、河流和稻田里找到它。

它叫红萍(Azolla)。

红萍又称满江红、蚊子蕨,是水面漂浮约一厘米大小的小型蕨类。它直接从空气吸取氮气,转换成水中养分;故自古以来农夫在稻田放养红萍,使稻田肥沃,北魏文献中就有记载这种做法。因红萍生长速度惊人,体积两天内可翻倍,也有农夫种植红萍来当饲料。

2004年,科学家在北极附近钻探海底沉积层时,在海底以下约390米的岩层中发现一层又一层的红萍化石。科学家分析后认为,这显示始新世的北冰洋不只十分温暖,还有大量红萍覆蓋著海面。

这是让人意外的发现。红萍只生于淡水,照理说不该出现在北极海面上。但始新世时,北冰洋四面是大陆,几乎是个封闭湖盆。因为不流通,加上雨水河流不断向北冰洋注入淡水,类似今天黑海,北冰洋海水逐渐分成两层。较轻的淡水浮在表层,红萍就生长在表层淡水上;较重的盐水沈淀至下层,因长期不流通而缺氧。

当时正逢温室效应,空气中特别多二氧化碳,有助于光合作用。而北极每年又有半年只有白天,可谓阳光普照。在这环境下,红萍迅速生长,覆蓋面积有四百万平方公里。

植物光合作用时吸收二氧化碳,碳转换成能量储存起来,氧释放回空气。红萍在北冰洋海面生长了八十万年,以惊人效率进行光合作用,吸收了全球空气中约80%二氧化碳。当时北冰洋海底严重缺氧,细菌不能生存,死后沉到海底的红萍残骸都没有腐烂。于是碳「封锁」在残骸里,经过千万年,这些碳变成了煤炭等化石燃料。

像上述红萍的情况不止一次发生。三亿年前石炭纪时,地球上生长著茂密的森林,但未出现有效分解植物残骸的菌类。故这些原始树木死后无法分解,成了煤炭。当人把煤炭挖出来燃烧,其实就是释放古代植物光合作用后储存起来的巨大能量,把碳(二氧化碳)释放回空气。

二氧化碳是温室气体,使大气层无法释放热量,造成全球暖化。

不是人人都相信人的活动能造成气候变化。但红萍证明,微不足道的浮萍都能改变地球气候,更何况人?红萍毕竟花了八十万让地球变冷。自工业革命以来,我们则几百年内就让大气层中二氧化碳升到65万年来最高。气候变迁很正常,今次全球暖化速度却比古新世-始新世最热事件时快40倍,这一点也不正常,万物来不及演变以适应。很遗憾,今天各国对北极盛产的石油、天然气和煤炭虎视眈眈,这些化石燃料正是红萍遗骸。红萍花八十万年封在地底的碳,恐怕很快都会回到大气层里,让地球再次变得炎热。

虽说全球暖化不过是让地球回到炎热的常态,人是在凉快的地球上演变而成。炎热的地球不宜居,《新科学人》杂志就曾预测,全球暖化若不减缓,2050年中国、印度、美国、东南亚大部分地区都会因洪灾和沙漠化而不再有人居住 —— 好消息是,我们可以移民去温暖的南极和北极圈。当海水淹没岛国和沿海城市,当内陆成为沙漠,当台风不断袭击,当疾病蔓延,当饥荒旱灾催生移民潮、战争和恐怖主义,我们引以为傲的脆弱文明恐怕不堪一击。虽然如此,从宏观超然的视角看,就算全球暖化令北极熊灭绝、生命大洗牌,地球可见证过五次相当彻底的物种大灭绝,生命还是逐渐恢复了繁荣。套用《侏罗纪公园》名句,life finds a way。贪婪短视的我们恐怕会自我毁灭,但生命总会在缝隙间延续,就像生命力惊人的红萍。