自然是人類賴以生存和發展的基本條件。近日，植物學家、英國皇家植物園邱園的科學部主任亞歷山大·安東內利（Alexandre Antonelli）新作《隱蔽的宇宙：探索人與自然和諧共生的未來》分享會在國家植物園南園舉辦。分享會以“探索生命奧秘”為主題，中國科學院植物研究所系統與進化植物學國家重點實驗室主任、植物標本館館長、博士生導師孔宏智，武漢植物園研究員陳思翀等嘉賓受邀出席。

亞歷山大·安東內利在《隱蔽的宇宙：探索人與自然和諧共生的未來》分享會現場。活動由人民郵電出版社、北京智元微庫文化發展有限公司和中國科學院植物研究所聯合主辦（主辦方供圖）。

亞歷山大·安東內利出生在巴西，在巴西東南部靠近大西洋雨林的地方長大，小時候熱衷于收集昆蟲、種子、貝殼以及其他東西。在其成長過程中，他對探索隱蔽的動植物世界始終抱有極大的熱情和興趣。完成生物學的基礎學業后，安東內利進入瑞典哥得堡大學攻讀博士學位，研究美洲熱帶地區的生物多樣性的進化。2017年，安東內利創立了哥德堡全球生物多樣性中心，并擔任該中心的首任主任。其后，他進入世界上首屈一指的植物和真菌研究機構——英國皇家植物園邱園成為科學部主任。不久，他又受聘成為牛津大學客座教授。

安東內利的科研足跡遍布世界各地，其研究課題涉及整體生態系統（比如熱帶雨林）的起源和進化、生物多樣性的時空變化及變化過程，他受過專業的植物學的學術訓練，研究過各種不同的生物及化石記錄。在科研過程中，安東內利及其合作伙伴試圖厘清氣候變化和生命史早期的其他事件如何影響物種，希冀從對過去的研究中學到更好的預測未來科學發展的方法。

活動現場，安東內利指出，生物多樣性是“地球上生命的多樣性”，這是一個非常復雜的概念，包含豐富的特征和意義。安東內利認為，生物多樣性包含了物種多樣性、遺傳多樣性、進化多樣性、功能多樣性和生態系統多樣性，它們彼此相互聯系又互不相同。“意識到我們正生活在環境危機中，這似乎很可怕，然而根據我在研究中獲得的洞見，我知道我們仍然有時間來解決這些問題。”安東內利表示，“只要自然生境和物種還在，希望就還在。有了關于自然界的知識，有了關心自然界的意愿，我們就有了以更可持續的方式塑造未來的動力。”結合《隱蔽的宇宙：探索人與自然和諧共生的未來》一書，安東內利認為我們應當把探索生物多樣性當作一趟連貫的旅程，從基礎知識入手，以人人都可以采取的實際行動結束，創造一個人與自然和諧共生的未來。

以下內容選自《隱蔽的宇宙：探索人與自然和諧共生的未來》，標題為摘編者所加，非原文所有。已獲得出版社授權刊發。

氣候變化可能對剩下的物種構成越來越大的威脅

氣候變化是我們社會面臨的最大挑戰之一。它影響到全球的糧食生產、水資源供應和健康人類，并可能導致海平面上升，隨著時間的推移，這會讓生活在沿海地區的數億人被迫流離失所。不過，對于生物多樣性，氣候變化只是第三大威脅，位于生境消失和對物種的過度開發之后。這并不是說氣候變化不重要，它很重要。現在，大量的自然生態系統已經遭到破壞，物種的數量已經大大減少，氣候變化可能會在未來幾十年里對剩下的物種構成越來越大的威脅。

許多人把氣候變化等同于世界各地的溫度隨著時間推移而穩步上升。這的確是最值得注意的氣候變化之一，回想一下，你兒時的寒暑可能與現在的寒暑截然不同。然而，它的影響不止于此。氣候變化還涉及我們能在世界各地看到的降雨量的明顯差異，像澳大利亞和地中海等地區變得越來越干燥，而其他地區，特別是赤道附近，則變得越來越濕潤。如果說人們之前對造成這些變化的根本原因還存在些許懷疑，那么現在疑云已經散盡：無可爭辯，就是我們排放了二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等溫室氣體。這些氣體是由各種人類活動產生的，特別是電力熱力生產業、農林業、運輸業和制造業。

大多數物種的氣候耐受性很差，只在一個很小的溫度范圍內生長得很好。我們也不例外。研究表明，在辦公室里，理想的環境溫度差不多是22℃。增加幾攝氏度，我們進行復雜決策的能力就會下降；降低幾攝氏度，我們的生產力就會下降。雖然這些計算是刻板地以體重70千克的男性為基準的（女性通常偏好高幾攝氏度），但是它們適用于來自世界各地的人們。因此，幾千年來，人們一直生活在地球全部氣候范圍的一個小子集里這一點也就不足為奇了。雖然我們居住的區域的年平均溫度大多在8℃~28℃，但是人們一直偏愛13℃左右的地方，這正是如今北京、米蘭、惠靈頓和紐約的年平均溫度。雖然很難建立因果關系，畢竟其他因素也可能參與其中，比如農業的潛力和避免熱帶疾病，但是它仍然明顯反映了我們與氣候有著多么密切的聯系。

隨著氣候的變化，不能在新條件下生存的物種有兩個選擇，要么適應新條件，要么移動到環境更宜居的新地方。如果不這樣做，這些物種就會滅絕。一些物種和物種內的種群確實顯示出快速適應的跡象，并且從更溫暖的氣候中受益，比如我的巴西同行費爾南達·韋爾內克（Fernanda Werneck）在位于馬瑙斯的巴西國立亞馬孫研究所研究的一些蜥蜴。不幸的是，大多數物種，包括人類，在生物性適應方面都糟糕透頂。我的很多研究就是為了了解物種如何應對歷史上的全球溫度升高的情況，在所有這些研究中，適應所需的時間比我們現在所剩的時間要長得多。事實上，根據估計，物種可能需要以比過去快1萬倍的速度來適應不斷變化的新環境，這是不可能做到的，至少對許多物種來說是不可能的（至于到底有多少物種，有待科學討論）。

因此，受到氣候變化威脅的物種的主要生存希望是移動到其他地方。在過去，從甲地移動到乙地并不像現在這樣大費周章。如今，我們已經把地球上的大多數生態系統搞得支離破碎，為自由移動增加了新障礙，比如城市、公路和耕地。在一些國家，在大路上架設森林橋梁有助于為動物移動提供安全通道，環保主義者會人工幫助一些標志性物種（主要是哺乳動物和兩棲動物）到達新地區。然而，大多數物種并沒有得到這些奢侈的服務。

世界上的山地提供了一絲希望。由于在崎嶇不平的景觀上種植作物或采收木材存在困難，人類長期以來都忽視了山地。與平坦易耕的地區相比，世界各地的山地已經得到了不成比例的保護。這是一個好消息，理由有二。第一，山地天然擁有很高的生物多樣性。雖然它們只占全球陸地面積的1/8，但是它們集許多不同的生境于一身，因此它們成為1/3陸地物種的家園；第二，生活在山地的物種只需要移動比較短的距離，比如往上坡爬一點，就能找到它們最適宜的溫度，而生活在較平坦地區的物種可能需要移動上百千米（通常背離赤道）來尋找有它們所習慣的氣候的地方。在安第斯山脈，自210多年前洪堡到訪以來，有數十種植物已經往上坡移動了數百米，以追隨其最適氣候和植被帶。

并非所有物種都能隨著溫度上升迅速往上坡移動

壞消息是，并非所有物種都能隨著溫度上升而迅速往上坡移動，即使它們能做到，也總有一個終極限制：山頂。雖然科學證據有限“往往是因為缺乏可靠的歷史記錄”但是似乎許多山地物種的爬坡進度都是滯后的。讓情況變得更加復雜的是，許多與其他物種表現出強烈的生態相互作用的物種，比如植物與其特化的傳粉者，需要一起移動。因此，雖然山地為目前在低海拔地區的物種提供了未來的庇護所，但是關鍵在于沿著海拔梯度的升高保護好廊道，以增加物種長期生存和自由移動的可能性。這在許多地區行得通，不過不是所有地區，比如澳大利亞，其地形主要是平地，山峰的海拔最高只有2228米。連接著低地自然生境的生物廊道可以允許物種交換基因并保持適當的種群規模，因此在保證物種的長期生存方面，它們與山地的生物廊道同等重要，但是它們可能無法像后者那樣提供針對氣候變化的同等緩沖。

已經生活在氣候極端地區的極地物種是最脆弱的，因為當它們的生境消失時，它們往往沒有其他地方可去。北極熊、北極狐、海象、一角鯨，以及陸地上和海洋中的其他許多動物都與冰雪有著密切的關系。21世紀最初幾年在斯堪的納維亞半島北部山區進行田野考察時，我幫同事烏爾夫·莫勞（Ulf Molau）和其他人捕捉旅鼠——一種超級可愛的小型嚙齒類動物，在某些年份會大量出現—以評估氣候變化可能對它們的體重和幼崽數量造成何種影響。即便在那時，我們也已經看到它們的生存環境出現了重大變化。越來越暖和的冬天帶來了更多的雨水和融化的雪，它們會很快結成了堅硬的冰層，旅鼠無法沖破冰層就餓死了。即使是體型大得多的馴鹿在那里也面臨著類似的問題，它們無法吃到冰層下面生長的地衣，而地衣是它們過冬的主要食物。

有些生態系統對氣候變化特別敏感，珊瑚礁就是最極端和最具警示性的例子之一。由于對水溫變化很敏感，它們前途未卜。隨著水溫的升高，珊瑚會驅逐與其共生的藻類。這會讓珊瑚暴露出其裸露的碳酸鹽表面而變得完全發白——“白化”。由于藻類對珊瑚的生存至關重要，隨著時間的推移，如果這種水溫條件持續，最終珊瑚和藻類都會死亡。

我們很容易認為區區0.5℃不會帶來任何顯著的變化，事實卻大相徑庭。如果全球變暖在整個21世紀最多升高1.5℃的幅度內——這是《巴黎協定》設定的目標之一，那么預計全世界所有淺水珊瑚礁中只有10%~30%能夠存活。這是一個極其糟糕的前景，不幸的是，這已經是設想中的最佳狀況。如果溫度上升幅度達到2℃——基于當前趨勢的大多數預測所指向的最低值，預計只有不到1%的珊瑚礁能夠存活。這是一個令人難以置信的可怕未來，須知，這些生態系統所擁有的極端多樣性經過了數億年的進化，如今作為漁業、旅游業、海岸保護、醫藥業等行業的資源，正為全世界超過5億人提供著多種惠益。

還有一個與二氧化碳排放有關的威脅：海洋酸化。在人類活動每年釋放的400億噸二氧化碳中，至少有1/4被海洋吸收。這同從大氣中吸收熱量一樣，都是海洋為我們提供的令人驚嘆卻未受重視的“服務”，這些“服務”有助于緩和我們對地球造成的巨大破壞。然而，這樣做需要付出高昂的代價，因為這些碳都會導致海洋的酸度明顯增加。1850年以來，全球海洋的平均酸度增加了約30%，到21世紀末，這一數據可能會達到現在的3倍。

正如我的法國同事薩姆·杜邦（Sam Dupont）和其他研究人員所展示的，現在有各種各樣的物種，包括那些擁有含碳酸鈣的骨骼或外殼因而對酸度很敏感的物種，比如海星、蛇尾、貽貝、牡蠣和海膽。保持體內酸度在適當的水平對海洋生物來說是至關重要的，而海洋酸化意味著它們必須消耗額外的能量來維持這一水平，這限制了它們的生長，削弱了它們的身體，有時甚至造成了它們的死亡。海洋酸化不僅會減少海洋中不計其數的物種的數量，而且會對海洋中復雜的食物網產生重要的連鎖效應。

有時，氣候變化對物種的影響產生得很快而且十分明顯。一個典型的例子是研究全球變暖對物種的物候學的改變，即季節性事件的時程，比如植物何時開花、結果和落葉，某些鳥類何時遷徙，青蛙和蟾蜍何時在水中產卵，魚類何時產卵，以及自然界循環往復的許多其他現象。在少數情況下，物候學與氣候無關：燕麥、水稻和大豆就是這種情況，它們的開花時間由響應晝夜平衡的光感受器控制。

對大多數物種來說，其物候學在很大程度上受到氣候的調節。關于某些物候學觀察是否“正常”的歷史記錄是非常寶貴的。這促使日本研究人員青野靖之檢索了由皇室、權臣和僧侶記述的文件，其中詳細記錄了一年一度的文化盛事—櫻花在京都開花的時間。青野靖之的數據上溯至812年的開花時間，顯示2021年迎來了有史以來最早的開花高峰日，即3月26日。比平常年份更早開始開花的植物可能會錯過它們的傳粉者，比如昆蟲，后者可能還處在幼蟲期或蛹期。當這些昆蟲最終成形時，它們喜歡的花朵已經凋謝，它們可能因此得不到足夠的食物，最終死亡。諸如此類的不同步還可能導致植物的種子無法散播，或者動物在當季過早產卵，更容易受到低溫或干旱的影響。

氣候持續變暖已然是一個挑戰，而極端天氣事件是另一個更嚴峻的挑戰。一夜之間，極端天氣事件可以摧毀整個生態系統。在世界各地，我們看到熱浪、干旱、火災、洪水及龍卷風的頻率和強度都在增加。澳大利亞是一個引人注目的例子，讓這種情況不斷在我們眼前發生。2016年和2017年，熱浪導致了大堡礁白化，殺死了大約一半的珊瑚。2019年，全澳大利亞有超過10.6萬平方千米的土地受到灌叢大火的影響。

據澳大利亞科學家克里斯·迪克曼（Chris Dickman）及其同事的估計，有25億只爬行動物和1.43億只哺乳動物在這次大火中喪生。雖然澳大利亞的許多陸地生物區系，比如桉樹，是在有規律的火狀況下進化的，但是2019年的極端溫度既加劇了火災，又使大火殃及了以前從未被燒毀的地區。在邱園，我們儲存了近9000種澳大利亞植物的種子，因此我們能夠給我們的合作伙伴提供一些用于災后恢復的材料，不過這是一項長期且艱巨的工作，而且只是杯水車薪，無法完全復原在這場悲劇性事件中喪失的生物多樣性。

生物多樣性的喪失和氣候變化是相互交織的全球性挑戰。當生態系統退化時，碳被釋放出來，降雨模式被打亂；隨著氣候的變化，物種的多樣性和分布以及生態系統的健康也會發生變化。打破這種惡性循環需要同時解決這兩個危機。我們必須盡一切努力減緩甚至阻止氣候變化，同時也要找到方法讓我們人類和自然界更迅速地適應這些由我們啟動的不可逆轉的變化。