地球“冰箱”是潘多拉魔盒吗?
2018-06-22 10:27:12    《中国中学生报》

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  春天的脚步来临,万物开始复 苏,但埋藏在遥远的西伯利亚、北 极圈以及青藏高原等地的永久性 冻土,却只是象征性地“活动”一 下它的周边地区,哪怕经历一个夏 季,它也不会完全“复苏”,当然, 如果它要开始“复苏”,带来的恐 怕不是生机,而可能是灾难。
  
  2016 年 9月,西伯利亚爆发了 大规模的炭疽疫情,起因正是冻 土融化暴露了一只被冻土层已冰 住 75 年的病死驯鹿,从而释放了 病菌。
  
  生化电影里的情节来到了现 实中,造成了几千只驯鹿死亡,近 百人就医。俄罗斯甚至准备扑杀 25 万只驯鹿,而疫情暴发的亚马 尔半岛,驯鹿数量是 30 万只。 冻土被形容为一个大冰箱,里 面冰冻着土壤、岩石、水以及各种 有机生物。随着近年来的全球变 暖,一些永久性冻土开始解冻,这 将给生态环境带来各种各样的潜 在问题。
  
  我国多年性冻土占陆 地面积22.4%
  
  对于冻土,在北方生活过的人 们并不陌生。当大地被寒冬封住 的时候,以往松软的土地,变得如岩石一般僵硬,费力刨开之后,土 壤中夹杂着白色的冰晶。这其实 就是冻土。
  
  只不过,这种冻 土在 寒冬之 后,便开始“舒展筋骨”——土壤中 的冰融化,重新让土壤变得柔软 湿润,这种被称为短时冻土或者季 节性冻土,与之相区别的是那些任 凭春夏秋冬四季轮换、昼夜交替, 都永远将温度保持在零摄氏度以 下、从未解封的多年性冻土。
  
  世界多年性冻土主要分布在 欧 洲及 亚洲的北部、北美洲、北 极洋浅大陆架,以及中低纬度地 区的高山、高原。例如,落基山、 安第斯山、乞力马扎罗山及我国 的青藏高原等。在我国,多年性冻 土 占 陆 地 面 积 的 22.4%,约 215 万平方千米。
  
  冻土中含细菌真菌 等多种微生物
  
  一万年 前灭绝的猛 犸象,曾是陆 地上最大的 哺 乳 动 物, 在如今的众 多影视作品 中,人们也再现了其威猛的身姿,而在西伯 利亚的永久冻土层中,人们多 次发现其被冰封的遗体。
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  2012 年 4 月,俄 罗 斯 西 伯利亚雅库特地区发现了一 具幼年猛犸象尸体。这头生活 在1万多年前的猛犸象在冰 雪覆盖下,保存得几乎很完美, 眼 睛、脚 掌 和 体内器官 都 在 原来的位置上。
  
  2013 年 6 月,一支俄罗斯 古生物学家小组在西伯利亚 中部北冰洋沿岸的利亚霍夫 群岛发现了猛犸象血液冰冻 样本,人们甚至希望能借此复活 这一史前巨兽。
  
  实际上,广泛存 在于 地 球 陆 地的永久性冻土就像是地球的一 个冰箱,里面保存着大量的有机 物。然而,并不是所有的有机物都 是像这头猛犸象一样让人兴奋, “冰箱”里有些东西,带来的则是 威胁。打开这扇冰箱的“门”,有 可能是打开一个潘多拉盒子—— 就像那只在冻土中带有炭疽病毒 的驯鹿,时隔 75 年仍对人们造成 了巨大威胁。
  
  早有研究指出,这种永冻层中 “冷冻”的炭疽芽孢可保持活性 达 105 年,如果掩埋深度增加,细 菌或许能够存活更久。
  
  2014 年,由于冻 土带融化,深埋在俄罗斯永久冻土里长达3 万年的巨型病毒被隔离并重新激 活。这种“西伯利亚阔口罐病毒”, 它的繁殖方式与天花相似。其中, 阿米巴变形虫被团队选做实验材 料,证明了这种病毒仍具有感染 性,但对人畜无害。
  
  但尽管如此,现 在这个巨型 病毒从永久冻土层里复活,仍可能 是潜在的伤害病原体,或包括人 类从未接触过的病毒。发现该巨 型病毒的小组负责人、法国马赛 艾克斯马赛大学的香特·埃伯加 表示,可能还存在其他病原病毒 的猜测也不是没有道理的。
  
  在冻土环境中,包括古菌、细 菌、真菌在内的多种微生物,且都 在进行着各种代谢活动。对加拿 大近北极冻土层古菌群落结构的 研究表明,广古菌占 61%,泉古菌 占 39%。对冻土区活动层与冻土 层的调查显示,细菌具有较高的 生物多样性,主要的优势类群包 括放线菌、变形菌、酸杆菌、芽单 胞菌。近期对北美北极冻土区真 菌群落结构组成与分布的研究显 示,该区真菌序列主要属于子囊 菌门和担子菌门两大类,分别占真 菌总数的 16.1% 和 83.9%。
  
  不难想象,一旦这些“冰箱” 里的细菌、病毒重见天日,将会给 人类社会带来巨大的威胁。
  
  冻土融化可加剧全 球温室效应
  
  气候变暖已然成为世界各国 角力的重要议题,共同应对温室 气体排放导致的全球气候变暖问 题也已深入人心。不断升高的全 球温度除了让冰川融化,促进海 平面上升之外,也使得这些永久性 冻土开始“蠢蠢欲动”。
  
  在西伯利亚,人们不断发现 由于冻土解冻而导致的地面沉 陷,最 终形 成 一 个 个 大 坑 或 融湖。而且,在这些解冻的冻土里 面还涌现出大量的甲烷气体。 随着冻土融化,储存于冻土 中的土壤有机碳被释放到活动 层,被土壤中的微生物充分利用, 并由于土壤温度的增高,其代谢 进一步加强,加速了土壤有机碳 的分解,导致大量温室气体进入 大气,从而可能会对全球气候变 暖产生正反馈作用。
  
  据最 新研究估计,冻土土壤 的含碳量约占全球地下有机碳 库50%,超过了植被和大气含碳 量的总和。冻土是陆地生态系统 中最容易受到外界变化影响的碳 库,起着碳源与碳汇的作用。因 此,对于维持全球碳平衡具有至 关重要的作用。
  
  在自然 界中,甲烷 水合 物在 两极地区的永冻层以及大陆架 一带的海床下均有相当广泛的分 布,环境和温度的变化促使甲烷 气体从中分离。与等量的二氧化 碳相比,甲烷的增温效果要高出 10~20倍。
  
  目前仅东西伯利亚北极大陆 架海床中就有约500亿吨的甲烷 以水合物的形式存在,研究模型 假定以现有北极冻土融化速度, 这些甲烷将在10年内全部挥发, 若直接释放到大气层,将使全球 温度在未来15年—35年内升高 2℃左右。这将加速全球变暖,导 致发展中国家受到最严重影响。 若不采取任何措施,仅俄罗斯北 侧东西伯利亚海下方的永久冻土 融化就可能造成60万亿美元的经 济损失,而整个北极地区的经济 损失数目将会更加难以想象。
  
  冻土“可燃冰”能成 为石油等接替能源
  
  当然,这些蕴含在冻土中的 有机碳以及甲烷,并不是完全有 害的,甚至还可能解决人类燃料枯竭的问题,其中最为熟知便是 “可燃冰”。
  
  经多10余年技术攻关,吉林 大学科研团队研发出了陆域天然 气水合物冷钻热采关键技术,填 补了国内该领域空白,并获得了 国家技术发明奖二等奖。
  
  天然气水合物,又称可燃冰, 分布于深海沉积物或陆域永久冻 土中,是由天然气与水在高压低 温条件下形成的类冰状结晶物 质。其燃烧后仅会生成少量的二 氧化碳和水,污染性比煤、石油、 天然气小很多,但能量高于煤、石 油、天然气10倍。 迄今为止,在美国阿拉斯加北 坡、俄罗斯西伯利亚以及加拿大马 更些三角洲的多年冻土区都发现并 获取了可燃冰样品,且多发育在多 年性冻土层300米~600米深处。
  
  并且,可燃冰储量巨大,据估 计,天然气水合物中所含有机碳 的总资源量相当于全球已知煤、 石油和天然气总量的两倍,被国 际公认为石油、天然气的接替能 源。虽然可燃冰主要分布于海底, 但是陆地上的永久性冻土中的蕴 藏量也不可小觑。
晓晨  摘自《南方日报》

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