生態工程師自然界好手天成

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編譯／潘楠慕 2020-07-12 10:00

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編譯／潘楠慕
自然界有許多「生態系統工程師」（ecosystem engineer），牠們能夠重新設計環境，影響生態網路。最新研究發現，生態系統工程師的數量增加，可以穩定生態網路，防止物種滅絕。
莫塞德加州大學（UC Merced）生態學副教授雅克爾（Justin Yeakel）發表在《自然通訊》期刊（Nature Communication）的研究報告，模擬了生態系統工程師的長期影響，並進行量化評估。
雅克爾表示：「所有物種都會影響環境，我們的研究目標是解析食物網和物種間如何相互作用。結果顯示，生態系統工程師導致物種滅絕和生態系統不穩定的狀況極為罕見，多數情況下是帶來穩定。若生態系統工程師的數量增加，發揮的作用就更大。」
人類是最明顯的生態系統工程師，包括農業，採礦，伐木和其他活動，已大幅改變人類與環境的互動方式。這些活動未必都是破壞性，一些人為的干預，例如環境保育和防護升級，可使特定區域恢復原本的狀態。此外，人類也能協助管理物種，避免某些物種的數量過於龐大或滅絕。
遠在人類出現的二十五億年前，就有生態工程師存在：藍藻（Cyanobacteria）。這種細菌能透過光合作用獲取能量，並在過程中吸收二氧化碳、釋出氧氣，逐漸改變地球大氣的組成，對後來的生態網路產生極大影響。雅克爾解釋，任何對環境的影響超過其自身壽命的生物，都能稱為生態系統工程師。
自然界最典型的生態系統工程師，則是被稱為「水壩工程師」的河狸；牠們會修築堤壩，創造池塘和溼地，以獲得住處和食物，同時也為其他生物創造大量棲息地。例如，青蛙和蠑螈可在河狸棲息的水塘裡繁殖，水鳥也能在河狸創造的水塘裡覓食、築巢。
研究還指出，河狸創造的溼地，甚至有助對抗乾旱，改善水質，應對氣候變化。河狸居住的池塘不僅有利擴大地表的水面積，還能過濾、吸收沉澱物和回收養分，改善水源。此外，美國西部地區的森林大火造成嚴重空汙，河狸水塘可阻止火勢蔓延，成為其他動物避難場所，池塘底部的有機物則能有效地吸收並儲存二氧化碳。
河狸改變生態網路的實例，發生在十九世紀末與二十世紀初；當時，北美河狸的數量一度由四億隻減少到十萬隻，導致溼地乾涸、河岸遭侵蝕，數百萬英畝水生棲息地消失。生物學家意識到河狸的重要性後，開始在美國各地重新養殖並放生河狸，生態系統才逐漸改善。
雅克爾指出，除了河狸，自然界還有許多生態系統工程師；例如，大象能夠剷除樹苗和小樹，為體型較小動物創造棲息地，有助於維護草原。一隻種下橡樹果實的松鼠，某種程度上也改造了環境。
不過，研究人員示警，工業化和氣候變遷已對生態造成嚴重衝擊；人類應盡力推動環境保育，保護自然界所有生態系統工程師，以提升物種豐富性和差異性，維護生活環境的健康和穩定。
海洋變暖嚴重威脅魚類生存
德國研究人員指出，氣候變遷對魚類的影響，遠高於先前的預期。過去有關水溫上升對魚類影響的研究，以成年魚類的適應能力為主，並推測在全球溫度升高攝氏五度的情況下，只有百分之五的魚類無法適應。
然而，德國維格納研究所（Alfred Wegener Institute）的研究員波特納（Hans-Otto Portner）指出，過去的研究並未把魚類的幼苗、胚胎和生命周期各階段納入考量，最新研究則詳細調查近七百種魚類的生命周期，取得更精準的耐熱數據。
研究人員發現，魚類在生長為成魚前，很容易受高溫的影響。一旦全球平均溫度上升攝氏五度，二一○○年時將有六成的魚類滅絕。
即使人類順利達成巴黎氣候協定的目標，把地球升高的溫度控制在攝氏一點五度以內，對魚類來說仍不是好消息。研究人員指出，即使溫度只升高攝氏一點五度，仍有百分之十的魚類無法存活。
加拿大麥基爾大學（McGill University）的桑戴伊（Jennifer Sunday）指出，魚類胚胎和幼苗較難適應溫度的變化，過去的研究忽略了這些階段。胚胎和幼苗對海洋變暖的耐受性較差，主要原因是牠們對氧氣的需求更大。水溫較低時，氧氣較容易溶解於水中，魚類可獲取足夠的氧氣，一旦溫度升高，水中的含氧量降低，將導致許多魚類死亡。
桑戴伊表示，過去地球暖化的速度較慢，魚類仍有時間適應及進化，但近年來海洋變暖的速度太快，嚴重威脅魚類生存。即使牠們可以游動到溫度較低的水域，也未必能找到合適的環境和產卵場所。
波特納指出，距離二一○○年還有一段時間，人類仍有機會遏制氣候變遷，讓更多物種得以存續；他說：「這項研究為保護生態系統和自然環境提供有力的依據，我們必須盡力減緩地球暖化，減輕魚類所受衝擊。魚類是人類最重要的營養來源之一，如果大量魚類消失，人類將面臨生態系統混亂及糧食短缺的風險。」
氣候變遷沒疫苗
減排著眼長程效能
新冠病毒疫情導致許多國家採取封鎖措施，避免病毒擴散；隨著工廠關閉、民眾減少外出，全球二氧化碳排放量大減。然而科學家警告，即使排放量降低，大氣中的二氧化碳濃度仍持續升高。
據統計，全球各地在二月到四月採取嚴格封鎖措施時，二氧化碳排放量比去年同期減少百分之十七；然而，五月時大氣中二氧化碳的濃度卻攀升至百萬分之四百一十八（418 ppm），寫下史上最高紀錄。
研究人員指出，這是因為封鎖期間，電廠、工業等碳排放活動仍持續排出溫室氣體；全球的二氧化碳廢氣裡，約四成五來自發熱和發電，疫情期間人類對它們的需求量並未減少。
此外，過去的經驗顯示，經濟衰退帶來的暫時性溫室氣體下降，在經濟反彈後就會結束。二○一○年時，世界各國擺脫經濟大衰退，二氧化碳排放量立即增加百分之五。目前，隨著各國陸續放鬆限制措施，溫室氣體排放已出現增加趨勢；中國大陸在二月疫情高峰期間，二氧化碳排放量下降四分之一，但四月底已回到疫情前的水準。
挪威國際氣候研究中心的科學家彼得斯（Glen Peters）表示：「氣候變遷是長期累積導致的問題，這和其他汙染不同，並非停止排放就能解決。二氧化碳能在大氣中滯留長達一百年，也就是說，排放量暫時下降，無法永遠改變大氣中的二氧化碳濃度。」
能源與氣候專家薩瑪拉斯（Constantine Samaras）坦言，二氧化碳排放量減少之際濃度卻上升，代表氣候危機依然嚴峻，不能把減排的希望寄託於疫情等罕見狀況。他說：「這讓我們了解，要持續減少碳排放，必須從科技、行為及能源結構做出改變。」
一些政府正利用此次機會，促進產業轉型；歐盟執委會主席范德賴恩（Ursula von der Leyen）表示：「有朝一日定能開發出新冠病毒疫苗，但氣候變遷沒有疫苗，我們需要一套有遠見的振興計畫。」歐盟執委員會已公布「綠色振興計畫」，把資金用在家庭能源效率和綠色供熱、再生能源，電動車等領域。歐盟表示，希望讓這項計畫成為重建經濟同時因應氣候危機的標竿。

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