1、全球气候变暖对植物的影响
全球气候变暖是人类共同面对的挑战,在更加频繁、强烈的极端天气下,作物生产受到威胁。作物易受这些变化的影响,随着温度升高,单产下降。在过去的五十年中,干旱经常伴随热浪,极端的高温使全球各国谷物平均产量降低了9-10%,损失预计将继续增加。尽管对以上这些问题的反应各不相同,C3和豆类粮食作物随着温度和二氧化碳水平的升高,其营养价值也会随之会降低,这是气候变化的另一个后果。为应对气候变化,人们甚至不得不对农业活动进行调整。
在过去的七十年中,由于温度升高而出现了新的宜耕地,中国的稻谷生产逐渐向北转移。同样是由于气候变化,美国中西部的玉米农民正在采取新的耕作方式,包括作物多样化,农业集约化甚至放弃玉米种植。病原体和害虫是造成农作物损失的主要原因,估计造成全球主要农作物的平均损失在17.2%至30.0%之间。病害是如何响应气候变暖的呢?主要是病原体生态位的扩大。随着温度的升高,病原生态位向极地迁移,一方面威胁着农作物的产量,虽然也会带来相当大的经济意义,另一方面会引发食品安全问题。例如,实验和模型研究表明,即使在水稻生长期,边际温度的变化也会导致细菌性穗枯病的发生而产生重大负面影响。最可能的气候情景,即未来100年内温度升高2℃,欧洲玉米可能会受到曲霉菌分泌的黄曲霉毒素污染而催生食品健康问题。

作物是植物生物组的一个组成部分,它是一个多方面的系统,包括植物,环境和相关生物群落的相互作用。在植物基因组的背景下,植物同时经历多种胁迫,并且它们对胁迫组合的反应是复杂的并且难以预测。例如,当与热胁迫同时发生时,植物病害可能会加剧或减轻。因此在保护粮食安全面前,我们必须接受气温升高的复杂性,了解植物如何同时应对非生物和生物逆境的正面和负面影响。近日,俄亥俄州立大学植物与病原体互作分子生物学的权威Jan E. Leach教授发表在Current Opinion in Plant Biology杂志的综述文章“High temperature-inced plant disease susceptibility:more than the sum of its parts”,介绍了最近的几项植物与微生物互作的研究,这些研究旨在表述宿主对单一和组合生物和非生物胁迫的反应。
2、大家觉得降低排放量多植树造林,能使全球变暖被抑制吗?
降低碳排放,植树造林可以把碳固定在生物体中,都是有效降低大气中温室气体总量的方法,人类活动是最大的碳排放源,所以人能排放也能减排,全球变暖可以被抑制。
3、植树可能加速气候变暖吗?
植树造林被普遍认为是减缓全球变暖的主要方式之一,然而科学家公布的一份研究报告则指出,在热带地区植树有助于减缓全球变暖,但在纬度较高的地带却可能适得其反。
研究认为,热带雨林在缓解全球变暖方面有较强效果;在美国和欧洲大部分地区等中纬度地带,种植更多树木在缓解全球变暖方面效果非常有限;而在冰雪覆盖的高纬度地带,植树甚至可能导致全球变暖更加严重。
尽管如此,科学家也不认可为缓解全球变暧而砍伐寒带森林的行为。研究人员卡尔代拉说:“维护生态系统是缓解全球变暧的主要目的之一。毁坏生态系统来缓解全球变暖,完全就是一种本末倒置的行为。”
4、全球再种多少树可以阻止变暖?
森林,对净化环境有重要作用。|图虫创意
100年升温1.1度,地球真的发烧了
全球温度升高了1.1度,并且趋势还在加剧。魏科介绍,1.1度听起来不高,但如果把地球比作一个人,体温升高了1.1度,就需要非常谨慎了。因为它不仅会导致极热天气,还会引发大气环流异常,由此产生极寒、干旱、暴雨等一系列极端天气,对人们的生命财产安全造成极大威胁。
而这一切的罪魁祸首,就是我们所说的温室气体,包括二氧化碳、水汽和其他气体。这些气体会阻碍地球向外的(长波)热辐射,就像给地球盖上了一床棉被。当棉被厚度合适时,可以帮助地球维持宜人气温,而当棉被过厚时,地球就不那么宜人了。
据统计,全球二氧化碳含量增加了45%左右,逼近50%。在过去80万年里,全球二氧化碳变化幅度一直维持在170~300之间,而现在这个数值提高到了410多,非常惊人。
植物吸收二氧化碳,对减轻碳排有重要作用
二氧化碳无疑是最重要的温室气体。我们的呼吸就会产生二氧化碳,但绝大部分二氧化碳都来自矿物燃料的燃烧。像石油、煤炭、天然气,它们在地质层里形成需要上千万年,但一把火烧掉只要几分几秒。二氧化碳的迅速释放,是眼下气候变化的主要原因。
一些人会想到,植物光合作用能吸收二氧化碳,大面积种树会不会好一些?
对此,魏科介绍,这是很重要的一个思路。大规模种树,通过自然的解决方案,来提高对二氧化碳的吸收能力,很多国家都在做。但是植物的吸收能力是有上限的,而全球碳排放总量太大,这个上限远远低于我们期望能够减少的部分。所以植物虽然可以起到一定的作用,但远远不足。
不过,植树对环境的改善还是很明显的。刘晓东介绍,从广义上来讲,不管是森林还是城市绿地,植物带来的生态效益都不可小觑。
森林最主要是固碳释氧——通过光合作用固定空气中游离的二氧化碳气体,释放出氧气。对于空气中的颗粒物(粉尘),包括PM2.5,植物也有一定的吸附作用。还有一个功能就是增温增湿,比如北京建设城市绿地就是为了使我们周围的环境更宜居,空气质量更好一点。
他回忆说,北京春天风沙很大,但是风沙天气明显减少了。很大原因就是当时我们国家提出了“生命共同体”的概念,也就是说,人类和山水林甸湖草合起来,组成了生命共同体,号召我们人要最好地顺应自然、尊重自然和保护自然。
植物对周围环境的改善很明显。|图虫创意
我们国家因为沙漠化面积比较大,曾经大规模建造生态防护林。比如其中一个跨世纪工程叫三北防护林工程,主要就是为了防止风沙,还有一个长江中上游天然林保护工程,也叫“天保”工程,这些都是为了防止水土流失。生态林的一个重要作用就是涵养水源,固土固沙。
我国植树造林的面积增加了7千万公顷,居世界第一。但也受到一些西方国家质疑,认为我们虽然造林面积大,但光合生产力、也就是固定二氧化碳的能力比较差。所以我们国家针对这个问题,提出要提质增效,林业精准提升,一方面要增加数量,另一方面也要增加固定二氧化碳的能力。
联合国峰会上,还提出了绿色GDP的概念,就是在现在的GDP基础上,扣除掉资源和环境等因素引起的经济损失成本。这也需要我们更多地关注生态,关注绿色发展,包括植树造林,推广使用清洁能源等。
气候变暖,催生更多森林“天敌”
森林对于营造良好的生态环境是如此重要,却可能面临诸多“天敌”的强大威胁。
刘晓东介绍,森林面临的主要灾害有三种:病、虫、火。而这些都和当前的气候变暖相交织。
其中森林火灾因为涉及到人民的生命财产,甚至会上升到维护国土生态安全的高度,所以往往更能引起人们的重视。一次大火常常造成很多人员的疏散,也可能威胁到重要的基础设施,像2010年俄罗斯森林火灾曾经威胁到一个核设施基地。
而森林火灾和气候变暖之间,形成了一个恶性循环。大火产生的二氧化碳和水汽,都是温室气体的重要组成部分,气温升高,又会加重局部干旱,使得森林火灾发生的可能性增加。尤其是雷击火,重特大火灾,和极端天气的增加呈正相关。
魏科介绍,在2019年澳大利亚特大火灾之后,英国科学家紧急做了文献调研,并写了一个报告,估算在全球变暖的影响下,可能全球四分之一的地方,火灾的发生频率会增加60%到300%。有些地方可能一年会烧好几遍,全球过火面积大到超乎想象。像澳洲大火累积加起来的话,每年大概要烧350到450万平方公里,这个面积超过印度,相当于我们国土面积三分之一,英国国土12倍。
加州大火、澳大利亚大火、巴西大火,这些重特大火灾都和极端天气增多有关。图为澳大利亚大火。|图虫创意
除此之外,我们国家的森林事实上面临着很严重的病害和虫害。比如说大家可能听过松材线虫病,它对很多地方的松树林造成了毁灭性的打击。以前的研究表明,这种森林病害都是出现在北纬37度以南的地方,但是随着全球气候变化,这个松材线虫病逐步向西向北蔓延,现在最北端已经到达吉林省的南部。
联合国秘书长在非洲领导人峰会上谈到非洲的蝗灾,他认为这也和气候变暖有关系。事实上,我们国家很多年前也发生过蝗灾,用术语来说就是虫孔密度比较大,单位面积上虫子数量很多,会对庄稼地造成毁灭性的打击。有一年八月份他到山东工作,看到蝗虫把树叶几乎都嗑光了。
而全球升温,还会导致两极冰雪融化,以及高山冰川融化,雪线上升。比如我国的青藏高原,还有乞力马扎罗山,冰川退缩都特别严重,对局部地区的生态影响非常大。因为很多雪山就是当地的生命线,水源全部从这里来,如果冰雪融化太多,春季的时候可能会引起春汛,然后等到夏季没水了,这对生态确实有影响。
2018年底中科院海研所做了一个关于冰冻圈危机的报告,分析了青藏高原上冰川的变化情况,雪山、冰川都在大幅减少,与之相关的生态圈受到重大冲击。
减少碳排,新能源是根本途径
那么,未来地球的生态环境会有所改善吗?我们每个人能为此做些什么呢?
魏科介绍,使用新能源替换化石能源,是根本途径。我们如今冬天开着暖气,夏天开着空调,出门坐车、坐飞机等等,这些都会产生很高的碳排放量。
北京算是比较发达的城市,但每个人平均的碳排放量只有美国的六分之一左右。这意味着全球有好多地方的碳排放量是非常高的。而北京相对于非洲,碳排放又高了去了。为了抵消他一个人的碳排放量,大概需要种220棵树,如果他出门开车,则可能要种1000多棵树才足够。
所以美国提出来要种10万亿棵树。但即便是这样雄心勃勃的口号,也还是很不够的。