將全球氣候升溫控制在2℃內縱有溫室效應也可減少7成物種滅絕

應對氣候變化和保護生物多樣性是當今全球兩大熱點和難點問題，事關人類可持續發展。人類要解決全球變暖和生物多樣性受損“雙重危機”，必須將這兩大熱點難點問題視為相輔相成的兩個目標協同推進。

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的最新報告，19世紀中葉以來，地球表面平均氣溫升高約1.1℃，海平面上升約20厘米。這些看似微小的數字變化，已對地球生態系統產生了嚴重影響。在嚴峻的自然選擇壓力下，生物界開始通過自身演化應對這一生存挑戰。探究氣候變化對生物多樣性的影響意義重大。

地球生命誕生至今，演化始終是生命的主旋律。在地球演化的不同階段，無論是海陸變遷、滄海桑田，還是火山噴發、氣候驟變，生命演化無不對這些生存環境的巨變表現出獨特的響應，由此產生許多令人難以置信的演化現象。這些精彩而神奇的生存之道，對我們認知自然演變和生命進化，理解當今地球生物多樣性的演變，提供了重要的借鑒和警示。

近代以來，對人類生活與生產活動影響最大的自然因素莫過于氣候變暖。從陸地、森林到海洋，處于不同地理環境下的生物都在為適應氣候變暖而努力，彰顯出演化法則的強大力量。

生命大爆發與生物大滅絕 氣候變暖都是主要推手

在地球46億年的漫長演化過程中，從炙熱的巖漿海到海洋覆蓋于地球表面，從無氧大氣環境到有氧大氣環境，無論是板塊構造運動主導的地球海陸變化，還是地幔巖漿活動引發的大規模火山噴發，都對地球氣候系統產生了深遠影響。

從地球有生命開始，大氣二氧化碳含量一直處于波動之中，如今的大氣二氧化碳含量在地球歷史上處于中低水平。地質古生物研究顯示，地球絕大部分時間內都屬于“溫室氣候”，南北兩極都沒有常年的冰蓋。也就是說，一般情況下的地球溫度比現代高很多。

4億多年前，海洋生物首次踏上陸地，彼時大氣中二氧化碳濃度高達7000ppm。那時的地球環境跟現在完全不同，地表平均溫度比現在高出10℃。距今3.8億至3億年前，隨著陸地森林的擴張蔓延，大型植物繁盛，植物的根系深入地下并加速風化過程，把大氣中的二氧化碳捕獲存儲進了石灰巖等巖石中。這最終在距今3億年前引發了二氧化碳含量的大幅度下降，導致冰川時代的降臨。距今3億至2.5億年前，地殼板塊運動劇烈，火山活動頻繁，再次將大量二氧化碳釋放入大氣，使其在空氣中的濃度從400ppm猛增到1800ppm。此后，二氧化碳含量再次緩慢下降。

到了300萬年前，大氣中二氧化碳濃度和今天的濃度差不多，約為400ppm。自此之后，二氧化碳濃度呈緩慢下降趨勢。在第一次工業革命爆發前的1萬年內，二氧化碳濃度維持在280ppm左右。工業革命之后，二氧化碳濃度再次開始上升，尤其是最近100年增速飛快，2020年大氣中二氧化碳濃度已高達412.48ppm。

在地球生命史上，幾次重大的生物進化事件都與氣候溫暖密切關聯。距今5億多年前的寒武紀，尤其是奧陶紀，由于氣候溫暖、海侵廣泛，接連發生了寒武紀生命大爆發和奧陶紀生命大輻射，這些事件一舉奠定了顯生宙生物多樣性演化格局。

中生代氣候總體處于溫暖狀態，全球通常只有熱帶、亞熱帶和溫帶的差異。當時爬行動物繁盛，在三疊紀實現了海陸空全面演化，陸地恐龍、海里魚龍、天空翼龍成就了生命史上巨龍演化的宏偉場景。有研究表明，在距今約9000萬年前的白堊紀中期，當時大氣中二氧化碳的濃度達到1000ppm，氣溫比現在平均高出6℃。

新生代早期的地球也比現在要熱很多。距今5600萬前的“古新世-始新世之交極熱事件”時期，大氣中二氧化碳的濃度達到約900ppm，氣溫在幾千年內升高4-5℃，南北兩極都缺少常年冰蓋。恰是在那個時候，哺乳動物也迎來演化的高光時刻，鯨魚下海遨游、蝙蝠上天飛翔，陸上哺乳動物稱王，大型哺乳動物開始出現。

過去80萬年來，大氣二氧化碳的濃度基本上在180-280ppm之間變化。也就是說，白堊紀中期二氧化碳的濃度比現代高了差不多3倍，地表平均溫度超過30℃，高出現在十幾攝氏度。

氣候變暖對生物演化也曾帶來致命摧殘。例如，距今2.52億年前，地球發生了有史以來規模最大的二疊紀末生物大滅絕事件。該事件的起因固然有諸多復雜因素，但很大的因素是西伯利亞火山大噴發帶來氣候的極端變化——大量二氧化碳氣體溶于海洋，造成海水酸化，有毒氣體泛起，導致海洋生態系統崩潰，絕大多數海洋物種因此滅絕。這樣的有毒環境又“反噬”陸地，使得本已岌岌可危的陸地生態系統也趨于崩潰。

白堊紀末生物大滅絕的起因則是印度德干高原的火山噴發導致全球環境急劇惡化，此后的小行星撞擊地球只是壓垮駱駝的最后一根稻草。

氣候變化威脅物種生存 生物滅絕加劇全球變暖

近代以來，氣候變暖再次引發一系列生態危機。人類掀起的工業化浪潮在推動經濟與社會巨大飛躍的同時，也帶來了空氣污染、氣候變暖和生物多樣性下降等“副產品”。2022年3月，美國科學家對物種DNA進化圖譜進行建模分析，發現當前物種滅絕速度比人類進入歷史舞臺前快了1000倍。與此同時，科學家發現生物多樣性也在影響氣候變化。

溫室效應會導致地球氣溫升高和氣候變暖。這種氣候變化對生物產生進化壓力，促使其適應新的環境。一些生物可能需要調整生活策略和行為，以便在更高的溫度和濕度下生存和繁殖。

溫室效應會對植物生長產生很大影響。植物對環境溫度極為敏感，所以不同海拔的地區有不同的植物生長，形成了天然的垂直自然帶。由于不同海拔地區的溫度都在升高，各種植物生長的最適宜溫度所對應的海拔也隨之升高。對于幾年一開花、幾年一播種，或者只在低海拔地區播種的植物而言，其結局就是走向滅絕。

全球變暖驅使物種將向“溫涼”地帶遷移。寒帶地區生物的生境將遭破壞，一些脆弱的生態系統會逐步退化和消失。2020年英國《衛報》報道稱，幾乎一半的植物依靠動物傳播種子。科學家擔心，當動物被迫遷徙到較涼爽地區，一些植物或面臨滅絕危險，因為植物很難跟隨動物一起遷徙。

我國學者近來在《自然-通訊》雜志上發文稱，由于地球溫室效應，北極陸地植被在過去幾十年間發生了前所未有的變化，原本非常低矮的苔原植被隨著當地變暖而越長越高。而且不僅原有植物在長高，入侵而來的也有不少“高個子”新植物。植被高度的增加不只發生在北極少數幾個地方，而是遍及苔原地區。如果較高的植物繼續以目前的速度增加，那么到本世紀末，當地植物群落的高度可能會增加20%至60%。

2019年發表在《自然-通訊》雜志上的一篇論文發現，目前氣候變化速度快于動物的適應能力。德國萊布尼茨動物園的野生動物研究人員發現：面對氣候變化，動物們通常會調整自己的冬眠、繁殖和遷徙等行為，以更好地適應氣候環境變化，求得自身和種群生存。一小部分鳥類，如大山雀、斑姬鹟、喜鵲等已經能較好地適應氣候變化了，但仍有相當多動物的自我調節和反應速度，還不足以讓它們很好地應對快速上升的氣溫和劇烈變化的氣候。氣候變化將直接威脅這些物種的生存，并加速部分瀕危物種走向滅絕。

另外，氣溫升高將提升部分病原體的生長率和存活率，加速有害病菌的傳播，增加病蟲害的世代，從而對生物多樣性產生影響。

氣候變化對物種的種群結構、種群大小和地理分布范圍都會產生影響。某些物種可能會面臨滅絕風險，而其他物種則可能會遷移或適應新環境。這可能導致物種的分布范圍擴大或縮小，或者引入新的競爭對手，從而塑造生物群落新的結構和動態。

氣候變暖嚴重威脅生物多樣性，生物多樣性的喪失也會加劇氣候變暖。植物光合作用對維持大氣碳氧平衡意義重大，當綠色植被遭破壞后，氣候變暖就會進一步加劇。

2021年《自然》雜志發文稱，亞馬孫熱帶雨林中每年因人為山火燃燒產生的二氧化碳約為16億噸，而雨林中健康樹木每年只能吸收5億噸二氧化碳，亞馬孫雨林早已不再是碳匯，而是碳源。同年發布的《全球紅樹林狀況》報告顯示，近40年來，全球的紅樹林規模消退了35%，其消失速度甚至超過熱帶雨林。這也意味著紅樹林吸碳固碳、抵抗氣候變化的能力在不斷減弱。

2019年發表在《自然-科學報告》雜志上的另一項研究發現，熱帶地區以水果為食的動物數量在減少，這會影響森林儲碳量。科研人員發現，原始森林中絕大部分樹木都依靠長臂猿、獼猴、黑鹿、犀鳥、熊和亞洲象等以水果為食的動物來傳播種子，以實現種群繁衍。當靈長類動物消失后，地球植被碳儲量將減少2.4%。

熱帶雨林中50%的植物果實都被哺乳動物和鳥類取食，60%至94%的木本植物要依靠食果動物來傳播種子繁衍后代。而當影響樹木、植被繁衍的動物們因氣候變暖遷徙或消失后，全球范圍內植物適應氣候變化的能力將下降60%，植物的捕碳、儲碳能力也會大幅下降。

控制全球變暖程度 有望減少七成物種滅絕

應對氣候變化和保護生物多樣性是當今全球兩大熱點和難點問題，事關人類可持續發展。因此，探究氣候變化對生物多樣性的影響意義重大。

英國科學家認為，如果氣候變暖達到一定程度，就可以預測某些動物群將會如何演化。但同時，我們既需要探究溫室效應所引起的長周期氣候變化，也需要探究短期極熱和極端環境事件對物種的生存影響。

溫室效應所引起的氣候變化通常發生在相對較長的時間尺度上，而生物界需要更長時間的演化才能適應。在當前人為加速的氣候變化背景下，一些物種可能無法適應變化的速度，面臨滅絕的風險。

通過研究多種影響氣候變化的因素及現有氣候變化數據，科學家提出了一個重要認識：如果能將全球氣候升溫控制在2℃內，即便在溫室氣體持續排放的情況下，也有望減少70%以上的物種滅絕。

針對海洋熱浪極短期暖化事件，《自然-通訊》雜志近來發表了一項研究。研究者對4次近期太平洋東北部熱浪對鯊魚、鯨魚、海豹、海龜等14種頂級捕食者分布的影響進行了建模，發現這些捕食者對海洋熱浪的反應各不相同，這或有助于開發工具，以實時預測海洋捕食者的分布。

一般而言，生物多樣性越豐富的生態系統在面對氣候變化時的自我恢復能力更強。近期《自然-生態與演化》發表的文章揭示，物種占有率和多樣性與更溫暖和植被更少的城市之間呈顯著的負相關性。比如，美國佛羅里達州的桑福德市比其他氣候相似的城市擁有更多的綠色植被，該市相對于植被更少的美國亞利桑那州菲尼克斯市，就擁有多樣性更豐富的哺乳動物群落。

瑞典隆德大學最近發表在《應用與環境微生物學》雜志上的研究表明，微生物能適應溫度變化，有應對氣候變暖的能力，可通過在土壤中儲碳來減緩全球變暖。而且，微生物生長對溫度變化更敏感，這些溫度敏感性的差異對未來碳損失和儲存的預測以及土壤如何受到氣候變暖的影響具有重要意義。

因此，人類要解決氣候變化和生物多樣性喪失雙重危機，必須將應對氣候變化與保護生物多樣性視為相輔相成的兩個目標，實現應對氣候變化與保護生物多樣性的協同推進。只要世界各國同心協力，積極實施綠色環保、減排增匯措施，減緩氣候變化，同時保護生物多樣性來適應氣候變化，人類將有可能降低氣候變暖帶來的更大威脅。

何謂溫室效應？

溫室效應，又稱“花房效應”，是大氣效應的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達地面，但地表受熱后向外放出的大量長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故名溫室效應。自工業革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應也隨之增強，其引發了一系列問題已引起了世界各國的關注。

溫室效應是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱對流而形成的保溫效應，即太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質所吸收，從而產生大氣變暖的效應。大氣中的二氧化碳就像一層厚厚的玻璃，使地球變成了一個大暖房。

溫室效應（大氣效應）是大氣層對大氣下層和地表的保溫作用。因大氣中的二氧化碳、甲烷、臭氧、氧化亞氮、氯氟烴以及水汽等既能吸收來自太空的長波輻射，又能攔截地表向外放出的長波輻射，從而使大氣下層和地表溫度升高。大氣因有易令來自太陽的輻射透過而到達地面卻不易令地面長波輻射大量逸向太空的性能而使地球溫度變得比沒有大氣時為高的效應。

如果沒有大氣，地表平均溫度就會下降到-23℃，而實際地表平均溫度為15℃，這就是說溫室效應使地表溫度提高38℃。大氣中的二氧化碳濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應”。

溫室效應的原理

溫室效應（大氣效應）因地球大氣對太陽短波輻射基本透明，而對地表長波輻射具有強烈的選擇吸收，大氣吸收了長波輻射，同時又放射長波輻射，其中一部分逸向太空，另一部分又返回地表和低層大氣，從而使有大氣存在時地表的實際溫度高于無大氣存在時地表的平均溫度。大氣層的這種增溫作用即為大氣效應。

世界上，宇宙中任何物體都輻射電磁波。物體溫度越高，輻射的波長越短。太陽表面溫度約6000K，它發射的電磁波長很短，稱為太陽短波輻射（其中包括從紫到紅的可見光）。地面在接受太陽短波輻射而增溫的同時，也時時刻刻向外輻射電磁波而冷卻。地球發射的電磁波長因為溫度較低而較長，稱為地面長波輻射。短波輻射和長波輻射在經過地球大氣時的遭遇是不同的：大氣對太陽短波輻射幾乎是透明的，卻強烈吸收地面長波輻射。大氣在吸收地面長波輻射的同時，它自己也向外輻射波長更長的長波輻射（因為大氣的溫度比地面更低）。其中向下到達地面的部分稱為逆輻射。地面接受逆輻射后就會升溫，或者說大氣對地面起到了保溫作用。這就是大氣溫室效應的原理。

溫室氣體

大氣中每種氣體并不是都能強烈吸收地面長波輻射。地球大氣中起溫室作用的氣體稱為溫室氣體，主要有二氧化碳（CO2）、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟利昂以及水汽等。它們幾乎吸收地面發出的所有的長波輻射，其中只有一個很窄的區段吸收很少，因此稱為"窗區"。地球主要正是通過這個窗區把從太陽獲得的熱量中的70%又以長波輻射形式返還宇宙空間，從而維持地面溫度不變，溫室效應主要是因為人類活動增加了溫室氣體的數量和品種，使這個70%的數值下降，留下的余熱使地球變暖的。

溫室效應產生的原因

溫室效應主要是由于現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，產生的和大量排放的汽車尾氣中含有的二氧化碳氣體進入大氣造成的。