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地球已经历五次大灭绝,我们应从中吸取哪些教训?

地球系统在所受压力超过临界点后,可能会出现大规模高频率的紊乱。

“简单计算一下即可知,如果不能大幅削减碳排放量,那我们在本世纪结束前就有跨过那道门槛的风险。”图片来源:Sean Gallup/Getty Images

经历了过去5亿年当中的5次大灭绝,超过四分之三的海洋动物物种已经不复存在。每一次灭绝事件皆与地球碳循环的重大紊乱(disruption)有关,这类大灾变何以发生,我们还不得而知。但近来有越来越多的研究指出了一种可能性,那就是地球系统——亦即生命与环境——在所受压力超过临界点后,可能会出现大规模高频率的紊乱。

随着世界各国领导人齐聚格拉斯哥,参加第26届联合国气候变化大会,团结在“将变暖限制在1.5摄氏度以内”等具体的目标之下,也就是顺理成章的事。如果我们实现不了这个目标,那很快就会尝到后果。从另一方面看,大灭绝的临界点可能需要千百万年或者更长时间才能达到。但如果大灭绝确实是大规模高频率紊乱的结果,那我们就必须当机立断,从源头上遏制住这一有如脱缰野马的趋势。

先根据我们目前的所知来解释这么说的原因。

借助于针对远古沉积岩的化学分析,我们得知了环境变迁的种种惊人故事。这些叙事皆共享一项元素,那就是危机(crisis)。地球系统会以某种方式抵达某个转折点,小的波动将会积少成多而发生质变。在某些情况下,大灭绝便会爆发。这些事件里不少都与火山爆发所导致的二氧化碳的排放量增高有关,五次大灭绝里至少有三次都发生在这样的时代。

但火山释放出的二氧化碳实在太少,单凭这个因素还不足以解释环境危机的严重性。所以科学家还考虑了其它潜在的压力因素。有观点认为甲烷的释放很关键,它也是一种颇具影响的温室气体。另一种假设则是,火山喷发所产生的沉积物当中含有大量的煤炭或别的有机物,而它们也会被转化为二氧化碳。

意大利埃特纳火山爆发,摄于2021年2月21日。图片来源:Piermanuele Sberni/Unsplash

我们最近的研究表明,这种针对单个案例分别找寻原因的做法是不必要的。最严重的环境危机基本上可以分为两类。在第一类——也是最主要的类型——情况下,碳排放的增长速度大体上维持常规水平。在第二类——五次大灭绝里的四次——情形里,碳排放量的增长变得更为迅速。

如果碳循环的平衡被打破得太快,那么过了临界点以后,此一循环本身就会令平常的波动加剧。其催生的地球系统紊乱将会表现出碳循环的内在属性,而非触发该紊乱之扰动(pertubation)的特有属性。这一推理解释了碳排放量在过去的常见增长速度,也反映了复杂非线性系统的固有特征。

基于这种观点,大灭绝事件的发动不仅在于临界点本身,也在于过了临界点之后的变化。这些后续的冲击可能会影响到事件的致命性。

不妨回到现代发生大灾变的风险这个问题上。人类活动所产生的二氧化碳量,其增长速度比以往的大规模火山爆发要快得多。这听起来虽然可怕,但我们必须认识到,以往迈向危机所经历的时间比现代的气候变迁也要长得多。这意味着现代的转折点可用二氧化碳生产的总值来衡量,而非其变化率。简单计算一下即可知,如果不能大幅削减碳排放量,那我们在本世纪结束前就有跨过那道门槛的风险。

上述推理并不排斥另一些解释,它们更关注碳的特定来源。进一步讲,现有的数据也无法排除诸如生态变化(ecological change)这样的、可在情况变得更严重之前将其逆转的机制。话虽如此,上文的计算与我们眼下对碳循环的理解仍是连贯一致的。

这些观点乃是仍在继续的科学努力的一部分,旨在解开我们过去的最深刻秘密,这不仅有利于增进我们对现代气候变迁之风险的理解,也有助于探究我们的世界将会走向何方。同时,它也向我们参加联合国气候变化大会的政治领导人们传达了这样的信息:我们千万不能抬高第六次大灭绝的风险。当下限制二氧化碳排放的努力在未来所产生的益处,也许是超乎我们想象的。

(作者Daniel H Rothman系麻省理工学院地球物理学教授,为洛伦兹中心的负责人之一,该中心专门研究天气的运作及其效应)

(翻译:林达)

来源:卫报

原标题:Earth has seen five mass extinction events. What can we learn from them?

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