人类活动改变北美生态系统

  通过湖底钻孔，研究人员收集了带有花粉化石的泥芯，揭示了植物历史。图片来源：ANTHONY BARNOSKY 包括农业在内的近代人类活动对北美动植物的影响很大，甚至超过了一万多年前冰川退缩对生态系统的影响。 在本周举行的美国生态学会年会上，美国斯坦福大学古生态学家M. Allison Stegner报告称，在过去的250年里，北美的森林和草原突然消失的数量比之前1.4万年消失得还多，这可能是人类活动的结果。作者表示，这项基于数百个花粉化石样本的研究，支持了地质学历史上一个新时代的建立，即人类世，起始日期为250年前。 未参与该工作的美国堪萨斯州立大学生态学家Zak Ratajczak说：“很难过分强调结束一个冰川循环的影响有多么深远，因此对人类来说，能产生这样的影响是相当惊人的。” 10多年来，研究人员一直在争论人类从何时开始在地球上留下自己的印记。一些人认为，几千年前，农业改变了地貌，破坏了此前的动植物稳态。另一些人则认为，大规模采矿和冶炼的开始，意味着人类世早于工业革命。然而，对地质学家来说，这一时期的开端是一个不同的信号——20世纪中期核爆炸和化石燃料使用的急剧上升。 一些怀疑论者认为，冰河时代对世界生态系统的影响更大。为了验证这一想法， Stegner开始研究Neotoma，一个已有10年历史的化石数据库，结合了世界各地数千个地点的记录。她的问题是：在过去的1.4万年里，北美的生态系统在什么时候发生了突然变化？ 导致气候变化的冰川大约在2万年前开始退缩，在一个称为新仙女木期的寒冷时期，从大约1.28万年前退缩到1.17万年前。在那之后，北美突然变暖，标志着我们当前时代——全新世的开始。 为了回答问题，Stegner及其同事观察了整个北美地区的植被是如何移动的，他们使用花粉化石来确定在任何给定的时间里都有哪些植物存在。 随后，研究人员跟踪了花粉是如何随时间变化的，并密切关注着突然发生的变化，这样的变化可以标志着整个生态系统的转变。例如，当一个草原变成森林，或者当云杉林变成橡树林。 研究人员观察了250年的间隔变化，进行了两种类型的统计分析，分别选出了暂时的和长期的中断。“Allison使用了一些非常有创意和严谨的方法。”未参与该项工作的美国乔治亚理工学院古生态学家Jennifer McGuire说。 当上一个冰河时代结束时，整个北美的森林和草原又重新生长起来，形成了一个几千年都保持稳定的地貌。但Stegner称，人类已经改变了这一切。 她的团队发现，从1.1万年前到大约1700年，每100个地点每250年发生会10次突变事件，但在1700年到1950年的250年间，这个数字翻了一番，即每100个地点会发生20次突变事件。当新仙女木期的冰原从大约1.2万年前开始消退时，这个数字是15。Stegner说，这表明，250年前开始的人类活动对生态系统的影响比最后的冰川退缩还大。 研究人员还分析了某些地区的变化是否比其它地区更快。Stegner表示，在过去的250年里，美国中西部、西南部和东南部经历了从森林、草原和沙漠生态系统到农业和植树造林的巨大转变。相比之下，由于冰川融化，阿拉斯加、加拿大北部和太平洋西北部部分地区经历了比过去250年更多的变化。 McGuire表示，因为植物是生态系统的基础，这种快速的更替是即将到来的物种灭绝风险和整个生态系统破坏的先兆。Stegner认为，综合来说，这项新工作“消除了任何疑问”，即人类开启了一个新的地质时代。