最近的研究显示,五分之一的国家面临生态系统崩溃的风险。
生态系统崩溃时,其结构和功能会迅速丧失,其规模或范围也会发生剧烈变化。
如此规模的崩溃将威胁全球一半以上的GDP(42万亿美元,或32万亿英镑)。
自然地理学教授约翰·迪尔林解释了崩溃意味着什么,以及我们可以采取哪些应对措施。
五分之一的国家面临其生态系统崩溃的风险,根据最近的研究,这可能威胁全球一半以上的GDP(42万亿美元,或32万亿英镑)。这一听起来令人担忧的统计数据引发了诸多疑问。“生态系统崩溃”究竟意味着什么?是什么导致生态系统崩溃,我们又如何得知其已经发生?或许最重要的是,接下来会怎样?
生态学家用“崩溃”一词来描述一种类似于失败的舒芙蕾或爆裂足球的过程。生态系统崩溃时,其结构和功能会迅速丧失,其规模或范围,或其所包含的物种也会发生剧烈变化。这些损失往往会使生态系统趋于同质化并变得简单——物种减少、栖息地减少,两者之间的联系也随之减少。
控制崩溃
成熟森林崩溃时,通常会转变为较为开阔的林地,并伴有灌丛和草地,具体取决于当地存在的食草动物和气候。充满生机的珊瑚礁会变成一片缓慢风化的碎石骨堆。在海獭遭到猎杀的海带林中,失去制约的海胆可能会吞噬海藻,形成物种稀少的荒凉平原,即所谓的海胆荒原。污染可以迅速使湖泊从原本清澈、鲑鱼游动的水域,变成绿色浑浊、充满有毒藻类的水池。
这些变化实际上意味着原有生态系统已在当地灭绝。它此前可能提供的服务——食物、碳储存或水过滤——将丧失或减弱。但“崩溃”仍是一个含糊的术语,因为其原因和最终结果因生态系统而异。
对人类而言,并非所有生态系统变化都是有害的或近期发生的。数千年来,人们一直依赖改造生态系统——排干湿地、筑坝拦河、砍伐森林——以开辟新的农田。这些环境被人为地维持在一种崩溃状态,以最大化某种特定形式的食物和纤维产量。
例如,如果风和雨侵蚀了足够多的土壤,使农田转变为几乎没有或完全没有生态系统服务功能的荒芜状态,生态系统可能会进一步崩溃——可以想想沙尘暴时期,即20世纪30年代的北美。在一个已经简化的生态系统内,进一步的退化至少应当相对容易监测和管理。
真正的危险来自计划外的崩溃,即对一个接近自然状态、未受人类主导的生态系统施加过度压力所带来的意外后果。
临界点
自然生态系统在长时间内可以抵御人类活动或气候带来的压力——但只能到一定程度。过一段时间后,这些压力会推动正反馈循环,使系统越过临界点。
亚马逊流域的大部分森林砍伐呈斑块状发生。但随着越来越多的局部斑块被清除,森林变得稀疏,区域气候随之变得更加干燥,而全球变暖又助长了这一趋势。整个森林因此更容易发生干旱和野火。
正反馈循环也存在于其他崩溃过程中。来自农田径流的化肥持续向湖泊输入养分,将促使藻类生长。随着藻类大量繁殖并腐烂,它们会消耗水中的氧气,进而释放湖床中的养分,加速更多的藻类生长和更严重的氧气耗竭。
我们知道,当今生态系统崩溃的风险因工业、农业和渔业带来的高强度压力而加剧,这些压力往往相互叠加,并与全球变暖共同作用。科学家正尝试利用计算机模型模拟压力对生态系统的影响,以评估崩溃的可能性。但目前仍处于早期阶段,我们需要更仔细地监测生态系统结构和功能中的细微变化,这些变化正是日益增强的正反馈机制的早期预警信号。
我们确实知道,崩溃的持续时间与生态系统的规模相关。生态系统越大,崩溃速度往往越慢,因为其中需要失效的物种和联系更多。同时,较大系统的崩溃也更有可能在多个地点同时被触发,例如2019—2020年澳大利亚山火。
但我们不应认为大型生态系统在我们有生之年不会崩溃。我自己的研究表明,加勒比海珊瑚礁可能在短短几年内崩溃,而整个亚马逊雨林可能在几十年内崩溃。

那么,生态系统崩溃究竟有多彻底?19世纪在英格兰罗瑟姆斯特德进行的一项实验表明,一块被围栏隔开的耕地最终会在约120年后恢复为多样化的林地。仅仅去除压力因素(在本例中为耕作和放牧),就足以促使新的正反馈循环形成。杂草类先锋物种在裸露的土地上定植,提供了灌木幼苗所需的遮荫和湿润土壤,使其得以站稳脚跟,进而发展为树木,最终形成林地。
逆转是可能的,但通常而言,导致崩溃的反馈机制越强,恢复就越困难。完全消除驱动生态系统崩溃的压力可能很困难。要恢复一个已崩溃的湖泊或沿海渔业,可能需要在大面积流域内停止几乎所有来自化肥和污水的养分输入,这甚至可能意味着终止当地的农业生产。
生态系统原有状态可能无法恢复,因为它所依赖的外部条件——气候格局或土壤特性——已不复存在。




