秘魯塔拉波託——對於熱帶生態學家格雷戈裡·阿斯納來說，從塔拉波託鎮飛越秘魯亞馬遜就像時光倒流。現代房屋、稻田和油棕櫚種植園讓位於陡峭的森林山脈，然後是向地平線延伸的綠色、連綿不絕的森林。
突然，雙引擎飛機下方的樹冠變成斑駁的灰褐色，這是乾旱破壞的跡象，他估計可能會影響多達一半的樹木。
在秘魯烏卡亞利地區這個偏遠的角落，斯坦福大學卡內基科學研究所的熱帶生態學家阿斯納擔心自己正在看到未來。在過去的幾年裡，這片森林遭受了兩次“百年一遇的乾旱”——一次在2005年，另一次在2010年。隨著北大西洋熱帶地區氣溫上升，以及人類為了耕種而焚燒數千平方公里的森林，這些乾旱可能會更加頻繁。儘管過去曾經歷過更溫暖的氣溫，但西亞馬遜現在正受到氣候變暖和人口增長的共同威脅，這是它以前從未面臨過的，科學家們正在努力確定現有的保護區是否足以緩衝未來的變化。
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在飛機後面，阿斯納瞥見升起的煙霧，那是為了清理土地用於耕種而放的火。來自安第斯高原的移民使秘魯的亞馬遜州在人口增長排行榜上名列前茅，人口湧入對森林造成了損害。
秘魯環境部利用衛星影像和卡內基提供的軟體計算得出，該國在2005年至2009年間損失了約6,475平方公里的森林，面積相當於特拉華州，高於前五年約4,550平方公里的損失。森林的減少會減少降水，進一步加劇剩餘樹木的壓力。“亞馬遜地區約有50%的降雨是由森林本身透過蒸騰和蒸發產生的，”阿斯納說。“森林砍伐加劇了乾旱問題，因為它移除了這種內部引擎。”
清理田地和牧場也會留下更多暴露的森林邊緣，使內部乾燥，如果農業用火失控，則更容易燃燒。倫敦大學學院的森林生態學家西蒙·劉易斯表示，在2005年和2010年乾旱期間，火災向大氣中增加了3.8千兆噸碳。在最近的基因研究中，劉易斯發現亞馬遜樹木已經度過了過去的幾次氣候變暖，但當時的變化比較緩慢，而且沒有人類的加劇，他說。
面對更溫暖、更乾燥的條件，樹木有三種選擇
“個體可以適應，物種可以適應或遷徙，或者它們會滅絕，”佛羅里達國際大學的生物學家肯尼斯·費利說。一種植物物種可以將其範圍擴充套件到較冷的地區，但只能像種子傳播允許的那樣快。費利研究秘魯安第斯山脈東坡的樹木，他驚訝地發現，僅在幾年內就發生了範圍變化。“物種正在以每年大約三米的垂直速度向上移動，這真的很快，”他說，儘管可能不夠快。“根據已經發生的氣候變化，他們需要每年移動九到十米的垂直距離。”
在低地，森林砍伐減少了物種可以移動的區域，田地、牧場和道路為傳播設定了障礙。秘魯有一些大型保護區，例如費利工作所在的馬努國家公園，但科學家們不知道它們是否足夠大——或者位置是否合適——以允許物種在快速變化的氣候中遷徙。
因此，科學家們像樹木一樣，正在與時間賽跑。阿斯納說，由於西亞馬遜的降雨、地質和地形形成了如此多樣化的生態系統，以至於幾乎不為人知，因此科學家們幾乎沒有資料來制定保護計劃。
當費利在地面上跟蹤變化時，阿斯納則乘坐一架配備雷射成像系統和超冷光譜儀的飛機飛越森林，該光譜儀可以檢測樹冠樹葉中的21種化學物質。經過十年將光譜資料與從樹梢砍下的葉子的化學成分進行比較，阿斯納說，他可以以80%的準確率識別物種的化學“指紋”——這足以繪製西亞馬遜（從哥倫比亞到玻利維亞）樹冠物種的多樣性地圖，這將為科學家提供一個基線，以比較未來的變化。他還在測量森林碳，這將有助於計算森林砍伐釋放的溫室氣體。
阿斯納說，隨著一些物種蓬勃發展而另一些物種無法適應，氣候變化將產生“贏家和輸家”。他於12月7日在舊金山舉行的美國地球物理聯盟會議上介紹了關於乾旱破壞的初步調查結果。
他預見到亞馬遜的“基本格局將在相當短的時間內發生重大變化”。“我44歲，”他說。“如果我足夠幸運能活到80歲，我將看到這一切。”