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南极花开很美，但你最好别去看

时间：2022-03-06 12:45:19 | 来源：环球科学

在冰天雪地的南极，有两种小花正在茁壮生长。然而这对研究者来说却不是什么好事——这隐含着破坏南极生态平衡的风险。与此同时，随着更多的人慕名前往南极，一种危险的“同行者”也被带来了。

撰文 " 二七

审校 | Clefable

在冰天雪地的南极洲，大部分地区一年到头都被冰雪覆盖，只有不到1%的地方有土壤或岩石裸露出来，可供植物生长。这样的无冰区主要分布在南极半岛附近。但即使在这样看似“生命禁区”的南极，也开着花。

南极奥克尼群岛的西格尼（Signy）岛，这里的年平均气温只有-3.5摄氏度，最低气温能达到零下几十度，大部分区域常年被冰雪覆盖。然而，就在这样一个冰雪小岛上，生长着南极洲仅有的2种开花植物（被子植物）——南极发草（Deschampsia antarctica）和一种南漆菇Colobanthus quitensis。

南极发草是禾本科发草属的一种植物，往往在苔藓旁边或是岩石缝里才能找到它。乍一看，南极发草和我们路边也能见到的禾本科小草很像——叶子很细，绿生生的，往各个方向伸出来。但它其实非常坚强：它们长有复杂的根系，深深地扎进土壤里，这让南极发草能轻松地吸收水分和养分，并且牢牢固定在栖息地中。

相比“疯长”的南极发草，南漆菇属的Colobanthus quitensis就显得圆润可爱许多。它乍一看完全不像一棵被子植物，反而像是一朵苔藓。等到夏天，它会从毯子一样的叶片中支棱出一朵朵风铃形状的黄色小花。可能正是因为花朵的形态，它还有一个俗名叫“南极珍珠草”（Antarctic pearlwort）。

意大利米兰大学和英国南极调查组的研究者格外关注这些小小的植物。2018年1月，研究者登上了西格尼岛，耗费近3个月完成了一次详细的植被调查。在这里，曾建立了英国第一座南极科考站。多亏于此，研究者获得了从1960年以来，这座小岛地形地貌、气候和植被变化的详细记录。

结果显示，这两种小花在过去10年间仿佛“开了挂”。1960-2009年，南极发草的分布面积每十年平均增长了约21%，但在2009-2018年，这一数字提升到了28%。南漆菇在近10年间的扩张速度更是惊人，从1960-2009年平均每十年不到7%的增长率，飙升到了2009-2018年的154%，直接翻了22倍。

南极发草（上）和南漆菇（下）分布范围的变化，从左至右依次为1960年、2009年和2018年，图中的点代表植物出现的位置，绿色代表该地区不受海狗影响，红色代表受海狗影响。（图片来源：原论文）

研究者的担忧

对这两种植物来说，“领土”扩张当然是件好事。然而看到这一幕后，研究者的心情却轻松不起来——在南极花开更多的背后，是当地气温的加速上升。记录显示，在1960-2011年，西格尼岛的年平均气温每年平均只上升0.02℃。然而在2011-2014年的异常降温事件后，这里的年平均气温开始急剧上升，年平均升温0.25℃。单看夏季的气温，加速上升的趋势也很明显。1960-2011年，50年间气温共增加了约1.2℃。但从2012年开始，仅仅7年内，夏季平均气温就增加了0.9℃。

这样的温度变化趋势完美匹配了两种开花植物的扩张速率。但研究者也在考虑另一种因素的影响——海狗的影响。海岸边的海狗会“踩踏”这两种植物，影响它们的生长和传播。或许是近10年来海狗种群数量下降给了它们更多生长的空间。

因此，研究团队进一步对比了多种因素对这两种植物的影响有多显著。他们得出结论，“这些植物显著扩张是由夏季变暖和海狗种群数量减少同时导致的，”研究者在论文中写道，“在北半球的许多地区，尤其是欧洲，也发生过类似的现象。但就像这里一样，主要驱动力是气候变化。”

除了气温升高，研究者的另一个担忧是，这些植物的快速扩张会使这里的生态系统更加脆弱。从整个地区生态系统的角度看，“这样的变化给入侵物种提供了‘立足点’，让它们更容易侵占这里的生态位。最终很可能会导致不可逆转的生物多样性损失。”研究者担心，“我们的研究结果证明，进一步的变暖很可能将使南极脆弱的生态系统发生重大变化。”

黑色“同行者”

这个消息或许会引发一些人的担心：如果不趁早去一趟，是不是就看不到“原汁原味”的南极了？但事实是，人类的到访或许正在加速南极的毁灭。

《南极条约》中，严格规定了南极地区人造垃圾的处理要求：无论是游客还是科研工作者，都不能将垃圾（包括人类粪便）留在南极。粪便等垃圾会被焚烧，烧出来的灰和另外一些无法焚烧处理的垃圾，会被打包带离南极洲（一般是带回国）统一处理。然而仍有一些废物并没这么容易清理。即使是在这么严格的管理下，到达南极的人类也带来了意想不到的“同行者”——黑碳。

含碳的物质（比如石油、煤炭和木材）不完全燃烧后就会释放出大量黑碳。它最大的特点和对南极的危害已经写在名字里了：黑。我们都知道黑色会吸热：干净的雪面反射率是很高的，然而一旦黑碳落到雪层表面，就会大幅降低雪面的反射率，或者说，雪会吸收更多的太阳辐射，进而加速融化。

如果你去看大雪后的地面，即使不特别铲雪或是撒融雪剂，也是道路上的雪比草地上的雪更快融化。这也是同样的道理：行人和交通工具留下的深色印迹降低了雪面的反射率，或者说显著增加了雪面吸收太阳辐射的能力。

那么这些黑碳是哪来的呢？在世界其他地方，森林火灾和人类活动会释放大量的黑碳。这些黑碳进入大气后，会形成气溶胶，传播到很远的距离。比如2019-2020年的澳大利亚丛林大火释放的黑碳，就几乎传播到了世界各地。

2019-2020澳大利亚大火对全球大气的影响。图中不同颜色代表了不同类型的气溶胶，包括粉尘（橙色），硝酸盐（粉色）和碳质气溶胶（红色），颜色越亮代表浓度越高。（视频来源：NASA）

但是，南极洲本身距离其他地区就比较远，还缺少经向的风吹来空气污染物。南极洲就像是自带一层屏障。但问题是，这个屏障如今也被人类活动强行侵入了。

人类在南极洲的生活和行动需要大量机器的支撑，无论是飞机、卡车，或者是柴油发电机，还有用来取冰芯的钻孔设备，都会燃烧燃料。这时，就会释放出微小的黑碳颗粒。

一人83吨雪

针对这个问题，荷兰格罗宁根大学的研究者在南极半岛北部采集了雪样，并且检测了其中的黑碳浓度。他们采样的路径长达2000千米，包括了游客活动最为密集的几个地点，比如大多数游轮会停靠的南设得兰群岛和帕默群岛；以及多个科考站附近。当然，他们也前往了一些人迹罕至的区域，采集到了或许没有被“污染”的样本。

结果显示，在那些远离人类活动的地区，每克雪里约有1纳克（10亿分之一克）黑碳。然而在所有人类聚集区附近的样本中，黑碳浓度都明显更高——显然，这代表人类活动就是这些黑碳的来源。比如，在南设得兰群岛的北部，黑碳的浓度在3~5ng/g，南部的黑碳浓度则有4-7ng/g。黑碳浓度最高的样本，采集自阿根廷埃斯佩兰萨站东南方2千米远的地方，达到了8ng/g。

研究者估计，2016-2020年，平均每年的旅游季有53000名游客抵达南极洲。根据国际南极旅游组织协会（International Association of Antarctica Tour Operators，IAATO）的统计，2019-2020年约74000名游客前往南极洲。而南极洲的70多个科考站点更是容纳了几千名研究者。

进一步估计显示，在黑碳浓度较高的地区，每年夏季，黑碳会让积雪减少5~23毫米。而平均到每位游客贡献的黑碳量，会导致约83吨积雪融化。而科研活动导致的排放量甚至更大，平均到每位研究者，融雪甚至能达到几百吨。

黯淡的未来？

好消息是，即使是4ng/g，也基本低于全球其他地区雪层中的黑碳浓度。但坏消息是，正在影响南极雪层反射率的不止黑碳，还有灰尘、藻类等深色物质。如果你还记得，我们2020年一篇标题为《南极绿了》的文章，就讨论了南极雪生藻类对当地环境的影响——绿藻和红藻的爆发也能加速地表升温，让雪化得更快。