研究人員從巨蛤中探尋氣候變化記錄

科學家們正在尋找奇異的海洋生物來獲取過去氣候的記錄——以及對未來變暖的預測


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從象拔蚌巨大的外殼中伸出的長脖子使一些人相信,這種世界上最大的穴居蛤是一種催情劑。根據新的研究,無論這是否屬實,這種海洋生物可能會為人類提供另一種——儘管不那麼性感——的好處。長壽的象拔蚌(發音為“gooey duck”)可以幫助我們推斷出幾百年前的氣候狀況,並更準確地預測未來的模式。

俄勒岡州立大學的樹木年輪分析師布萊恩·布萊克說:“解鎖海洋環境中的氣候和生態系統記錄與陸地環境中的樹木年輪同樣有用。象拔蚌和樹木都從各自獨特的角度捕捉氣候變化。”

氣候記錄中的空白繼續迫使氣候預測產生巨大的變動,包括最近的政府間氣候變化專門委員會(IPCC)報告中的預測。這些限制主要是由於儀器氣候記錄的長度和全球分佈。但是科學家們現在發現,來自一系列動物替代指標的資料有可能填補其中的一些空白。而象拔蚌噴射虹吸管在沙地上造成的洞穴是研究人員開始挖掘這些線索的一個地方。

增量記錄
太平洋西北部蛤蜊殼鉸鏈上的平行弧線記錄了生長增量,很像樹木年輪。海面溫度——強烈影響區域氣候——是可以從這些記錄中推斷出的關鍵變數之一。較高的溫度會促進象拔蚌的新陳代謝;更寬的增量意味著更溫暖的年份。樹木也是如此。在內陸,當積雪提前融化時,老齡的道格拉斯冷杉的生長季會更長。

“我們可以採取不同的視角——每個視角解釋故事的不同部分——並將它們放在一起,以全面瞭解過去的氣候狀況,並對未來做出更可靠的預測,”布萊克說,他是最近在《古地理學,古氣候學,古生態學》雜誌上發表的關於氣候重建替代指標論文的第一作者。“從生態學的角度來看,”他補充說,“一旦我們知道海洋生物對哪些變數敏感,我們就可以更好地瞭解未來的氣候變化會如何影響它。” 這些資訊對於漁業管理者尤其有用。

研究人員在太平洋西北部的幾個地點收集並比較了30多棵樹木和象拔蚌。透過一個稱為交叉定年的過程,他們確保了每年的生長增量確實代表了氣候變化,而不是個體的獨特經歷。“當您檢視多個樣本時,您會看到一些環很窄,而另一些環很寬,”弗吉尼亞理工學院和州立大學的林業專家,該論文的合著者卡羅琳·科普恩海弗說。她解釋說,如果一棵樹在前一年失去了樹枝,那麼與鄰居相比,它的增量可能異常狹窄。但是,科普恩海弗說,將它們作為一個整體進行比較,有助於消除這種噪音,並使科學家們能夠說:“這個是1977年;那個是1944年。”

最後,該團隊發現,從1940年代開始的儀器記錄中獲得的海面溫度的近50%的變化與樹木年輪的可變寬度相關。一旦將樹木年輪與象拔蚌的增量記錄結合起來,所解釋的變化量將上升到接近70%。

然後,研究人員利用這些已建立的關係來推斷更早的時間,並重建了過去150年中更準確的海溫記錄——大約是東北太平洋書面記錄的兩倍。

科普恩海弗說:“任何時候您得到比書面記錄更古老的東西,您都是在進步。”

對氣候學家至關重要的資訊
科普恩海弗補充說:“我的學生總是問,'我們正在經歷氣候變化嗎?' 我告訴他們,'這不是重要的問題。真正的問題是,我們正在經歷的變化是否是前所未有的。我們是否曾經經歷過如此快速、如此大幅度的變化?'”

氣候學家認為新的替代指標組合具有回答這些問題的能力。賓夕法尼亞州立大學地球系統科學中心主任,IPCC第三份報告的主要作者邁克爾·曼恩說:“這類工作可以以非常實際的方式提供幫助。從各種檔案中拼湊互補資訊可以幫助我們理清當前未來氣候變化模型預測中的一些不確定性。”

正如最近的IPCC報告中所詳述的那樣,地球的平均溫度可以追溯到1000多年前——主要是透過冰芯取樣。但是曼恩解釋說,仍然不清楚的是該記錄的空間格局,他沒有參與象拔蚌的研究。“弄清楚它總體上有多溫暖比弄清楚它究竟在哪裡最溫暖,以及在哪裡不太溫暖要容易得多,”他說。“氣候系統中存在很多異質性。”

曼恩說,很多變化本質上都與海洋有關。因此,瞭解海洋中正在發生的事情對於理解氣候的基本動態至關重要,他特別指出太平洋的厄爾尼諾現象。他指出,已知厄爾尼諾模式會影響非洲的降雨量,大西洋的熱帶氣旋,北美的冬季天氣以及美國西南部沙漠的乾旱。

曼恩補充說:“我們可以有意義地預測全球的平均溫度是多少,但是關於厄爾尼諾將如何變化存在很多不確定性。對如此基本的問題很少達成共識,這有點秘密。” 但是,他補充說,“將象拔蚌與樹木年輪結合使用可以更好地確定[厄爾尼諾]模式。”

想要醜陋的象拔蚌:不論死活
替代指標組合並非沒有侷限性。樹木可以存活500年,甚至1000年,而象拔蚌的壽命通常不超過150年。儘管如此,在書面記錄較短的地方(例如在東北太平洋地區),簡短的時間順序可能很有價值。布萊克說,科學家們現在正在尋找在海洋沉積物中挖掘出死象拔蚌,以進一步擴大這一範圍。

這種新方法也可以應用於其他地區和其他生物。“這些方法可能在有類似的生物可以用作南半球氣候替代指標的地方找到同樣甚至更重要的應用,”曼恩說。南半球大部分是水,因此像北半球常用的樹木這樣的活體記錄相對較少。

俄勒岡州立大學的布萊克自己也在其他情況下使用了替代指標技術——透過太平洋石斑魚的骨骼追蹤氣候。最近,他開始研究淡水貽貝殼,這種貽貝殼似乎可以記錄河流的流量——這是另一個有用的氣候變數。

同時,弗吉尼亞理工大學的科普恩海弗又回到了她最舒適的地方:森林。“樹木年輪看起來很漂亮,”她說,“但是象拔蚌就像我見過的最沉悶的東西。它們太尷尬了——如此醜陋,像陽具一樣。”

然而,美與野獸,或者更恰當地說,醜陋的象拔蚌幼崽,正在一起恢復氣候中缺失的章節,並使地球上的生命有更好的機會獲得幸福的結局。

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