作者:聂翠蓉 来源:科技日报 发布时间:2017/9/25 13:10:14
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碳总量或超“灾难临界值”
2100年,地球迎来第六次物种大灭绝?

 

在近5.5亿年历史中,地球已经历过5次物种大灭绝事件,每次都会造成整科、整目甚至整纲生物短时间内从地球上集群性消失。而现在,由于人类活动导致的植物生存环境破坏、自然资源过度开发以及污染和气候变化,物种正以比过去快千倍的速度灭绝,专家们预言称,人类正在迎来第六次物种大灭绝。

研究发现,每次大灭绝事件都与大气层和海洋内正常碳循环被彻底颠覆有关,这些每隔几千到几百万年发生的碳巨变,导致全球范围内的海洋物种彻底出局。但第六次大灭绝事件具体何时发生,科学家们一直没有答案,主要原因是一直未在远古时期大规模碳异常与近百年碳变化之间找到关联点。

近日,答案似乎已经浮出水面——2100年。美国麻省理工学院地球、大气与行星科学系教授丹尼尔·罗斯曼通过数学公式,对包括5次大规模灭绝事件在内的5.5亿年间碳循环的重大变化进行了计算分析,确定了“灾难临界值”。他将这一数值与政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告提供的预测值对照后发现,2100年海洋碳总量将接近或远超过该临界值,从而导致第六次大规模物种灭绝。

“灾难临界值”浮出水面

罗斯曼之前曾研究过史上最严重的一次大灭绝——二叠纪末期生物大灭绝,结果发现,当时95%以上海洋物种的灭绝与地球系统碳量的巨大波动强相关。从那时起,他决定对第六次生物大灭绝的可能性展开深入研究。

罗斯曼提出两个临界点,一旦跨越其中一个,大规模物种灭绝就会发生。针对历史大灭绝事件中跨越数千到数百万年的长时间跨度,可用碳循环变化速率为参考临界值,如果这个速度快到地球生态系统无法适应,物种就会大面积灭绝。而对于现今较短时间跨度内,碳循环的变化速度将不再重要,变化幅度才是决定物种灭绝事件可能性的重要参数。

最终,他基于物理学基本原理推导出了一个简单数学公式,将碳变化的临界速率和临界幅度与时间尺度联系起来,并假设,这个公式能预测大规模物种灭绝或其他全球性灾难。

从历史科研数据中找答案

为验证数学公式是否能经受住历史事件考验,罗斯曼查阅了数百份公开发表的地球化学研究论文,从中找出了过去5.42亿年间与碳循环巨变有关的31次灾难性事件。在这些论文中,针对这31次灾难和5次大规模灭绝事件,地球化学研究人员用碳-12和碳-13两种同位素的相对丰度记录了期间的碳量变化。通过数学转换,罗斯曼将这些相对丰度换算成海洋碳增加量,最后绘制出了海洋碳增量和时间跨度之间的关系曲线图。

罗斯曼发现,曲线图有一个临界值,31个事件中大多数都在临界值以下,说明这些事件虽然涉及到碳的显著变化,但相对而言变化量较低,不足以破坏地球系统走向物种大灭绝。相比之下,5次大灭绝事件中,有4次碳变量超过临界值;而最严重的二叠纪大灭绝超出临界值最多。

2100年,碳循环或进入不稳定边界

罗斯曼用公式计算出,当今海洋碳增量的临界值约是3100亿吨,而且,他通过比较发现,这个值接近IPCC对2100年的预测值。IPCC最新发布的预测报告称,到2100年,人类在海洋中增加的总碳量,最低3000亿吨;如果不采取有力措施,最高可达5000亿吨,远超3100亿吨的临界阈值。

这是否意味着在世纪转折之际的2100年,人类将迎来第六次大规模物种灭绝?罗斯曼表示:“如果不通过政策和技术等手段对二氧化碳排放严加控制,碳循环将进入一个不稳定边界,并会以一种难以预测的方式运行。而历史告诉我们,这种行为通常与大规模灭绝相关。”

2100年,世界可能会进入“未知领域”。

 
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