亚马逊雨林的开发现状及影响（亚马逊雨林何时会达到一个临界点）

气候变化、森林砍伐和火灾可能导致世界上最大的雨林干枯。最大的问题是，这种情况何时会发生。

从巴西亚马逊地区玛瑙斯附近树梢上的监测塔上看，雨林的树冠一直延伸到地平线，是无边无际的绿色海洋。它看起来是一个丰富而健康的生态系统，但外表是有欺骗性的。这片拥有16000种不同树种的雨林正在慢慢干涸。

▲图1. 巴西帕拉州阿尔塔米拉市的森林砍伐情况

在过去的一个世纪里，亚马逊森林的平均温度上升了1-1.5°C。在一些地方，过去50年里，旱季的持续时间已经从4个月延长到了5个月。自2005年以来，严重干旱已经发生了三次。这一切都推动了植被的转变。2018年，一项研究报告称，在潮湿条件下生长最好的树木——如来自Inga属的热带豆科植物——正在死亡。而那些适应干燥气候的植物——如巴西坚果树(Bertholletia excelsa)——正在茁壮成长。

与此同时，世界上最大的热带雨林——亚马逊森林的大部分地区正在被砍伐和烧毁。砍伐树木已经使森林从20世纪70年代的600多万平方公里的范围内缩小了约15%；在拥有一半以上森林的巴西，19%以上的森林已经消失。在21世纪头十年，巴西因大幅减缓森林损失而受到称赞，但此后由于政治动荡和经济衰退，森林损失速度有所上升。去年，巴西的森林砍伐面积激增约30%，达到近1万平方公里，是十年来最大的损失。去年8月，亚马逊森林大火的视频登上了国际头条。该月的火灾数量是自2010年极端干旱以来最多的。许多科学家将这些激增与巴西总统雅伊尔·博索纳罗(Jair Bolsonaro)的反环保言论联系起来。

▲图2. 亚马逊森林正在被砍伐和烧毁。

面对气候变暖、森林砍伐的增加和更猛烈的火灾，科学家们比以往任何时候都更担心亚马逊。有人警告说，这片森林将很快达到一个临界点，其中大部分森林可能会变成干燥的灌木丛。但其他人表示，目前还缺乏证据来对雨林能保持多长时间的健康作出具体的预测。

去年9月，几十名研究人员组成了一个亚马逊科学小组，报告热带雨林的状况，并提出需要采取什么措施来保护它。他们希望在今年11月在英国格拉斯哥举行的联合国气候谈判之前，及时准备好评估结果。

毋庸置疑，情况正变得越来越糟糕。巴西圣保罗大学的考古学家Eduardo Góes Neves说:“对于那些了解、热爱亚马逊并在那里工作的人来说，这是一个非常艰难的时刻。”

无论什么季节，树冠上方的温度总是高得让爬上那里的监测塔的研究人员汗流浃背。空气中充满了维持雨林生态系统的水分。

森林在维持自身生存方面发挥着重要作用，它通过树木循环利用水来产生降雨。穿过亚马逊河的水分子可以以降雨的形式降落6次。如果干旱、火灾或森林砍伐破坏了太多的树木，降雨量减少就会导致植被减少，如此循环往复。最终，这可能会把亚马逊的大片地区变成一个更像大草原的生态系统(尽管生物多样性要少得多)。只有靠近安第斯山脉的亚马逊西部地区仍然郁郁葱葱——在那里，气流被迫抬升到山脉上方，导致水蒸气凝结成雨。

2018年，圣保罗大学的气候研究员Carlos Nobre发出警告，他认为亚马逊可能比科学家们想象的更接近临界点。他和乔治梅森大学的环境研究员Thomas Lovejoy在一篇社论中指出，只要砍伐20-25%的热带雨林，亚马逊东部、南部和中部地区就会变成类似热带大草原的生态系统。去年12月，两人再次发出警告，称这是采取行动的最后机会。Nobre告诉《自然》杂志："如果我们看到的树木死亡率再持续10-15年，那么亚马逊南部将变成大草原。"

如果发生这种情况，它不仅会影响到该地区数以百万计的人和动物。它还可能意味着，随着树木死亡和植被燃烧，数十亿吨CO2将被排放到大气中；整个南美洲中部和南部降雨量减少；即是更遥远地方的气候模式也会因此而改变。

▲图3. 去年8月，巴西亚马逊地区的野火数量比2010年干旱以来的任何一个8月都要多。

Nobre雷说，两人的预测部分基于2016年的模型，它模拟了20世纪70年代(森林砍伐加速之前)的森林在2050年不同情景下的情况。研究人员首先通过对未来气候变化、森林砍伐水平和火灾增加的各种预测，模拟了亚马逊地区气候可能受到的影响。然后，他们模拟了原始雨林在这些变化的气候条件下是如何进化的。当森林损失和火灾增加增加20%时，到2050年超过一半的森林将无法存活。该模型没有调查森林在模拟的80年里会有多快的死亡。

并不是所有人都同意20%这个数字。加州大学欧文分校的热带生态学家Paulo Brando说，可能需要更多的森林砍伐才能达到临界点，但他说，最主要的是要尽量远离它。“我们正在玩一场环保的俄罗斯轮盘赌，”他说。

而其他一些研究人员甚至不确定是否有可能定义关键的森林砍伐阈值。埃克塞特大学的气候研究员Peter Cox——他是在2000年代最早详细研究亚马逊临界点的人之一——说："尚无定论，"他说："我不认为目前有一个强有力的科学依据来定义毁林或全球变暖的精确阈值。"他补充说，这种想法可能会给人一种错误的印象，即亚马逊在某个森林砍伐的阈值以下是安全的。然而，科学家们同意，更多的全球变暖和更多的森林砍伐使雨林的风险增加。

当“临界点”这个术语首次被引入时，它是指状态的突然变化：在亚马逊的情况下，当雨林生物群落变得不稳定，区域迅速转变为干燥的灌木丛。但Peter Cox说，现在有些人更宽泛地使用它，指的是似乎不可避免地导致大规模和危险损害的条件，即使没有涉及到突然的变化。

部分问题在于，缺乏数据使得人们很难预测气候变化、森林砍伐和火灾之间的相互影响，以及森林将如何做出响应。一个很大的不确定因素是，一个富含CO2的更温暖的气候将如何影响亚马逊雨林。德国慕尼黑工业大学的生态学家Anja Rammig说，额外的CO2可以帮助森林繁荣，但是该地区土壤中营养磷的低水平可能会限制植物的生长。

Rammig和其他人多年来一直希望测试亚马逊地区CO2浓度升高的影响，方法是将气体从塔中泵入30米宽的环形森林，并监测这对生态系统的影响。研究人员已经在其他森林中进行了类似的实验——被称为自由空气CO2富集(FACE)——但没有在热带森林中进行。澳大利亚的一项研究报告称，一些FACE试验发现，尽管成熟的桉树没有获得额外的生物量，但在CO2增加的情况下，年轻的森林似乎确实生长得更快。

2013年，研究人员从美洲开发银行获得了125万美元的资金，启动了亚马逊FACE项目。但从2015年起，巴西的政治和经济动荡意味着该研究的资金没有得到延续。研究人员收集了关于各块树木行为的基线测量，但还没有建立抽取CO2的塔。目前，他们只能测量高浓度的CO2对单个树苗的影响。

巴西坎皮纳斯大学的研究员、亚马逊FACE团队的负责人之一David Lapola说："这是一个新事物，但它无法在生态系统尺度给我们提供答案，我们需要通过一个真正的FACE实验来获得答案。"

另一个不确定因素是如何对火灾进行建模。亚马逊地区的大多数火灾都是故意的——由农民为土壤施肥而放的，或者由牧场主为养牛而清除被砍伐的土地而放的。Brando说，在潮湿的年份，火灾不那么容易蔓延，但在干燥的年份，更多的树木死亡，火焰涌向高处。一旦森林被火烧到，成片的森林就会变得更干燥，从而更容易燃烧。"森林变成了一个瑞士奶酪，充满了洞。牛津大学和英国兰开斯特大学的热带生态学家Erika Berenguer说："通过这些洞，你会得到更多的风和更多的阳光。”

▲图4.2019年的亚马逊大火能从太空中看到。

今年1月，Brando和其他人发表了一篇论文，认为在未来30年里，更温暖、更干燥的气候可能会使巴西南部亚马逊地区森林烧毁面积增加一倍。他们的研究表明，即使没有森林砍伐，气候变化本身也将不可避免地导致未来几年森林烧毁面积的激增。

英国利兹大学的热带生态学家Oliver Phillips说，研究人员还需要提高他们对数百种亚马逊树种对高温和干旱的反应的理解。这需要大量的实验室和实地测试，比如建立一个模拟干旱的系统，通过在水滴到达土壤之前捕捉它们来模拟干旱。Oliver Phillips说，研究已经在亚马逊东部的森林地区收集到了这样的数据，但没有在亚马逊南部更热、更干燥的地区收集到。

但博索纳罗并不支持可能有助于确定亚马逊雨林恢复能力答案的科学。在竞选期间，他告诉巴西科学院(Brazilian Academy of Sciences)，他认为在即将到来的总统任期结束前，有可能将研究投资从国内生产总值的1.3%提高到3%。但自从他的政府上台以来，已经严重缩水的科研预算又遭到了额外的削减。去年（2019年），博尔索纳罗解雇了负责亚马逊地区卫星监测的国家空间研究所的所长。总统诋毁该研究所关于森林砍伐率的报告是谎言。这让巴西研究人员对发表可能惹恼政府的研究感到不安。去年，几位科学家决定不以作者身份出现在一篇讨论8月野火原因的研究报告中，称他们担心政府报复。

亚马逊科学小组还没有起草报告，但研究人员很清楚报告可能会提出什么建议。当务之急是制止森林砍伐；另一个是促进退化地区新森林的生长。2016年的一项研究分析了南美洲45个地点的数千块地块，结果显示，在废弃农业土地上生长的次生林可以吸收大量的碳，其吸收碳的速度比原始森林快11倍。

澳大利亚阳光海岸大学的热带森林恢复专家Robin Chazdon说:“亚马逊雨林的恢复潜力非常大，特别是在那些最近被砍伐或烧毁、没有被用于农业生产的地区。”

在森林被严重砍伐的地区，情况更加复杂。2019年的一项研究表明，在过去几十年里多次被砍伐的亚马逊地区，1999年至2017年期间的恢复生长进展缓慢，因此产生的森林积累的碳更少，生物多样性低于原生森林。

根据2015年巴黎气候协议，巴西承诺到2030年恢复12万平方公里的森林。从长远来看，Nobre认为巴西需要在亚马孙雨林南部和东部重新造林——大约20万平方公里——这是森林砍伐最严重的地区。

Nobre和其他人还提出了一项计划，以可持续的方式将亚马逊产品商业化。他们说，某些食品有未开发的潜力——包括巴西坚果和水果——这些食品已经在销售，但可以工业化生产。该计划包括通过农用林业等低影响农业系统恢复退化地区。在这些系统中，农民在树木和灌木旁种植粮食作物。

但总统的政策正朝着不同的方向发展。去年11月，政府取消了在亚马逊地区种植甘蔗的十年禁令。一项规范原住民土地上采矿和石油勘探的法案将很快提交巴西国民议会。如果通过，它可能会威胁到由原住民社区管理的大片保存完好的森林。

今年1月，政府宣布成立一个名为亚马逊理事会(Amazon Council)的机构，称该机构将“协调涉及亚马逊保护、防御和可持续发展的活动”。许多科学家对此举表示怀疑。圣保罗大学的大气物理学家Paulo Artaxo说，成立这个理事会只是为了“给人一种正在采取行动的印象”。政府没有回应《自然》杂志的置评请求。

Artaxo说，政府最好能恢复亚马逊基金的运作。该基金成立于2008年，旨在支持保护和可持续发展，曾从国际捐助者那里收到了价值近13亿美元的款项，但博索纳罗政府在去年4月颁布的一项法令单方面重组了其供资机制。其主要资助者挪威和德国立即冻结了他们的新付款，并指责巴西违反协议。“到目前为止，政府已经表明它对保护亚马逊没有任何兴趣”，Artaxo说。

本月早些时候，1000多名科学家签署了一封公开信，警告称“博索纳罗总统的政府正在废除该国的社会环境政策”。“这是一个紧急情况，”英国伯明翰大学的生态学家Adriane Esquivel Muelbert说，他也是这封信的签名者之一。“我们可以解决这个问题，但需要现在就行动起来。”