“滿江紅事件猜想” 拯救氣候變暖的希望？

氣候變化可以說是現(xiàn)在人類面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。近年來，不少研究者把希望寄托于我國(guó)古人在兩千年前使用的一種農(nóng)業(yè)黑科技——因?yàn)樗芸赡茉跀?shù)千萬年前讓地球快速降溫，甚至冷到兩極都凍上了。

地球目前兩極都是雪和冰，但是這種狀態(tài)在地球歷史上并不常見。實(shí)際上在5500萬年前，地球的二氧化碳含量特別高，達(dá)到2500～3500ppm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前400ppm的水平，因此這段時(shí)期也被叫做“古新世－始新世極熱事件”（Paleocene-Eocene Thermal Maximum）。

要知道，這么高濃度的二氧化碳讓北極憋出了亞熱帶氣候，氣溫達(dá)到12～15攝氏度。在那時(shí)的北極你甚至可以看到雨林和類似河馬等動(dòng)物。北極熱過的證據(jù)現(xiàn)在還留在那里。比如，在屬于北極群島的埃爾斯米爾島（Ellesmere Island）上還可以找到當(dāng)時(shí)茂密森林的化石（5300萬年前，北極的埃爾斯米爾島氣候十分溫暖，還居住著類似于河馬的哺乳動(dòng)物冠齒獸）。

神奇的滿江紅

在古新世－始新世極熱事件之后的漸新世，地球大氣中的二氧化碳濃度驟然減少，隨之而來的就是氣溫降低，兩極也凍成現(xiàn)在這個(gè)樣子。換言之，地球突然從溫室變成了冰窟，研究者們被這種突然的變化打得措手不及，因此把這個(gè)時(shí)期稱為 “漸新世冰窖難題”（Oligocene Icehouse Conundrum）。

漸新世冰窖難題一直困擾著科學(xué)家們，但是2004年的一次北極科考活動(dòng)帶來了一個(gè)頗為合理的解釋，而這個(gè)解釋居然和我國(guó)古代的一種農(nóng)業(yè)技術(shù)有關(guān)。2004年，瑞典和俄國(guó)在北極組織了名為“北極冰芯遠(yuǎn)征”（the Arctic Coring Expedition）的科考項(xiàng)目。研究者們?cè)诔练e層里打洞，鉆取了數(shù)千萬年前北極風(fēng)貌的切片——冰芯。那年9月8號(hào)，科考隊(duì)獲得了漸新世冰窖早期的冰芯樣本。令他們意想不到的是，這數(shù)千層沉積物中出現(xiàn)了一種淡水蕨類植物——滿江紅（Azolla）。滿江紅也叫“紅萍”或“綠萍”，是很常見的“水草”，它們?cè)谒娉善L(zhǎng)，在烈日下呈現(xiàn)出鮮紅的顏色，因此被取了這個(gè)霸氣的名字。你可以在很多地方看到它，但是你可能不知道它對(duì)我國(guó)先民的生計(jì)有多重要。

滿江紅對(duì)農(nóng)業(yè)的重要性在于它是豆科植物之外唯一被用于農(nóng)業(yè)固氮的生物，相當(dāng)于古代氮肥。春天農(nóng)戶給稻田灌水的時(shí)候就會(huì)種上滿江紅。滿江紅的生長(zhǎng)速度極快，因此能遏制其他野草的長(zhǎng)勢(shì)。在水稻生長(zhǎng)后期，由于水稻阻擋陽(yáng)光，滿江紅長(zhǎng)勢(shì)變差。而在收割水稻時(shí)，稻田的水被排空，滿江紅就會(huì)干死。滿江紅死后，它制造的含氮物質(zhì)就成了稻田的有機(jī)肥。

不過，滿江紅也不是獨(dú)自做到固氮這一點(diǎn)的，它也靠一種神助攻——魚腥藻屬的藍(lán)細(xì)菌（也叫藍(lán)藻或藍(lán)綠藻）（Anabaena azollae），滿江紅的固氮技能點(diǎn)就是這種藍(lán)細(xì)菌賦予的。這種藍(lán)細(xì)菌和滿江紅是共生關(guān)系。由于共同演化歷史超過1.1億年，它的許多基因已經(jīng)丟失，或者直接被滿江紅的細(xì)胞核吞并了。因此，這種藍(lán)細(xì)菌無法脫離滿江紅生存。

雖然滿江紅很容易生長(zhǎng)，但是給滿江紅“留種”卻是一件很有技術(shù)壁壘的事。這是因?yàn)闈M江紅不耐寒，因此讓滿江紅安全過冬就成了古代的“黑科技”。

后來，我國(guó)政府開始重視滿江紅的推廣，滿江紅中的抗凍品種細(xì)葉滿江紅（Azolla filiculoides）在這個(gè)年代被引入我國(guó)北方，接著被帶到美國(guó)，這讓相對(duì)寒冷的我國(guó)北方和北美地區(qū)也可以使用這種生物肥料了?，F(xiàn)在在亞洲，尤其是東南亞的許多地方還在稻田里養(yǎng)殖滿江紅，包括印度、巴基斯坦、菲律賓、泰國(guó)。西非和南美洲的一些國(guó)家，比如厄瓜多爾也開始種植滿江紅了。

看到這里，你大致能了解為什么研究者們?cè)诒睒O看到滿江紅會(huì)感到驚奇了，因?yàn)闈M江紅是怕冷的淡水植物。然而北極冰芯卻顯示，在漸新世早期（約4800萬年前），滿江紅并不是零星分布在北極的沉積層里，而制霸了北極洋面。其數(shù)量之多讓研究者們把這個(gè)地質(zhì)時(shí)代命名為“滿江紅事件”（Arctic Azolla Event）。

滿江紅如何來到北極海面的？

2006年發(fā)表在 Nature 上的一項(xiàng)研究指出，當(dāng)時(shí)北極洋面的一層淡水為滿江紅創(chuàng)造了大量繁殖條件，而這些滿江紅并不是河流帶來的，而是北極自己養(yǎng)肥的。

大約在4900萬年前，北極海域“與世隔絕”，被四周的大陸包圍了起來，和其他海洋斷絕了聯(lián)系，因此，海水像死水潭那樣開始分層。這么一來，來自河流的淡水就可能長(zhǎng)期漂浮在咸水層上。而由于海水分層，底部的生物因?yàn)槿毖醵饾u死去。由于沒有能分解滿江紅的水生生物，它們就能夠在海底沉積，直到被人類發(fā)現(xiàn)。

滿江紅事件大約持續(xù)了80萬年，它們的出現(xiàn)和消失都恰好卡在地球氣候變化的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)上。對(duì)比滿江紅事件的初期和末期，大氣中的二氧化碳濃度（2500～3500ppm）被砍了一半。要知道在滿江紅事件之前，地球的溫度比21世紀(jì)還要熱。更巧的是，滿江紅事件結(jié)束后，北極海洋表面溫度迅速?gòu)?0攝氏度上升至13攝氏度。不論滿江紅是不是氣候突變的原因，它已經(jīng)引起了研究者和世界各國(guó)的強(qiáng)烈興趣。

一些研究者相信，好好利用這種生物，人類或許有能力遏制甚至逆轉(zhuǎn)全球變暖趨勢(shì)。

希望這種農(nóng)業(yè)“黑科技”能夠再次拯救人類吧！