"我们正在扼杀这个生态系统"：亚马孙深陷危机 | 《自然》长文

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雨林开始释放碳。

它是不是正在走向临界点？

一架小型飞机从巴西圣塔伦（Santarém）市起飞，它位于亚马孙东部森林的腹地。机上，Luciana Gatti严肃地凝视着窗外。起飞几分钟后，飞机掠过一段30公里长的区域，这里的生态环境几乎完全遭到破坏。这是一片错落有致的农田，遍布着翠绿的玉米和过去曾是雨林的新垦土地。

“这太可怕太悲伤了。”Gatti说。她是巴西圣若泽-杜斯坎普斯（São José dos Campos）国家空间研究所的气候科学家。

Gatti是众多试图预测亚马孙雨林未来的科学家中的一员。因化石燃料燃烧释放的二氧化碳，全球陆地生态系统总共吸收其中约30%；科学家认为这大部分发生在森林中，而亚马孙是迄今为止世界上最大的连绵森林。

自2010年以来，Gatti一直乘坐这样的飞机在亚马孙上空采集空气样本，用来监测森林吸收的二氧化碳量。2021年，她报告了590次飞行采集的数据，它们显示了亚马孙森林的碳吸收量（碳汇）在其大部分地区都很弱[1]。在亚马孙东南部，森林已成为二氧化碳的排放源。

这一发现成为了世界各地的新闻头条，令许多科学家感到惊讶，他们原以为亚马孙是一个强得多的碳汇。对于巴西圣保罗大学高级研究所的气候科学家Carlos Nobre来说，这种变化发生得太快了。2016年，他和同事利用气候模型预测，不受控制的森林砍伐和全球气候变化的结合最终将推动亚马孙森林突破一个“临界点”，从而改变亚马孙大片地区的气候[2]。在那之后，维系郁郁葱葱闭冠林的条件将不复存在。Nobre说，Gatti的观察似乎显示出了他预测的早期迹象。

Nobre是与Gatti合著论文的十多个共同作者之一，他说：“我们预测可能在二十到三十年内发生的事情现在已经开始发生了。”

我曾前往塔帕若斯河（Tapajós River）与亚马孙河交汇处的圣塔伦，与Gatti和其他科学家一起尝试确定，这片森林是否正在朝着一种退化的稀树草原形式进行不可逆转的转变。另一个大问题是，是否仍然可以通过减缓气候变化、停止森林砍伐和恢复受损土地来拯救森林，Nobre认为这是可能的。

我们从空中看到的大规模森林砍伐是亚马孙地区受到的最明显的威胁。但森林也遭受着其他不太明显的影响。英国牛津大学和兰卡斯特大学的生态学家Erika Berenguer发现，由于气候变化和农场之外的农业活动等影响，即使是完好无损的森林也不再像以前那样健康。今年早些时候，Berenguer参与的一个大型国际研究小组报告称，此类改变正在影响38%的完整亚马孙森林[3]。

Gatti第一次访问圣塔伦是在90年代末，当时亚马孙地区的大部分农业都是由小农户为了维持生计而进行的。现在，她对丛林遭受的破坏程度感到震惊。当飞机飞越一片新近被夷为平地的森林时，对讲机里传来Gatti的声音。“他们正在杀死森林，将一切都变成大豆。”

森林的呼吸

为Gatti收集空气样本的飞机停在圣塔伦机场的一个巨大的机库中。五月的一个雨天，她前往机库，与长期合作的飞行员Washington Salvador会面。Gatti检查了她运到圣塔伦存在机场小办公室里的结实塑料手提箱。里面有12个用泡沫包裹的坚固玻璃烧瓶，形状大小类似一升装的软饮料瓶。

Luciana Gatti讨论对雨林的威胁。

Gatti不需要陪着Salvador采集样本。这很幸运，因为她坐小飞机会晕机。与她一起工作的飞行员每月两次飞往特定的采样地点，亚马孙流域的每个象限都有一个采样点。当他们到达地标上空4420米的高度，飞行员按下按钮，打开阀门，开启一台压缩机，用从外部喷嘴吸入的空气填充第一个烧瓶。然后，他们以地标为中心快速沿紧凑螺旋线下降，在另外11个指定高度收集样本。在最后一个位置，飞行员几乎是贴着树冠飞过，有时距离地面仅100米。

在位于国家空间研究所的实验室里，Gatti测量样本中CO₂的含量。由于大西洋位于吹过亚马孙的信风的上游，因此她通过将测量值与大西洋上空的测量值进行比较，就可以计算出森林吸收（或释放）的碳量。

这些亚马孙东部雨林的地块已经被推平成整齐的田野。（视频中有飞机引擎声）

科罗拉多州立大学的大气科学家Scott Denning曾与Gatti合作过，他说Gatti的研究是一个“后勤上极其困难的项目”。“Luciana的工作的美，也是这项工作的难处，在于她一遍又一遍地做，每两周一次，持续了十年。”

执法不严

有些改变亚马孙生物群落的力量正展示在圣塔伦的港口。三座八层高的筒仓矗立在该市的鱼市场上。每个筒仓可容纳18000吨玉米或大豆，等待运往巴西其他地区，然后运往全球各地。截至2017年，亚马孙地区超过13%的原始森林已被砍伐，主要为牧场和种植农作物腾出空间。近三分之二的生物群位于巴西，到2017年巴西已经失去了超过17%的森林，而在前总统Jair Bolsonaro的执政期间的2019年森林砍伐率更是飙升。

巴西的《森林法》本应保护该国的森林。其中一项关键条款要求，在亚马孙地区，任何地块上的80%区域，即所谓的法定保护区，必须保持完整。但许多科学家和森林活动人士认为，执法不严使得法律太容易规避了，而且不遵守法律的罚款并不能起到有效的威慑作用，因为很少有人会支付罚款。

此外，人们经常通过一种称为土地侵占的过程，获得他们非法占用和清理的公共或原住民土地的所有权。巴西国家亚马孙研究所的生态学家Philip Fearnside说，“巴西基本上是唯一一个国家，你至今仍然可以走进森林开始砍伐，而且能指望获得土地所有权。就好像十八世纪北美的狂野西部。”

从圣塔伦向南行驶一小时后，我们来到一处被称为Terra Munduruku do Planalto的保留地，见到了其中一座小村庄Açaizal的原住民首领（cacique）。他坐在平台上一张粗糙的木桌旁，这样他就可以观察可能开车经过的一些不受欢迎的外地人。

Josenildo Munduruku（按照惯例，他的姓氏与部落相同）说，几十年前，非原住民自耕农开始在他和他的祖先世代居住的土地上建立小农场。他说，他们建造房屋并开辟牧场，根本没有寻求许可或获得合法权利。他所在社区的前几代人并没有反对。“我们的父母辈没有这种意识——他们并不关心。”

这些土地最终落入商业种植者手中，他们买下邻近的土地，然后夷平大片丛林。Munduruku说：“他们不在乎我们从中获得药物的树。在他们看来，这些树毫无意义、毫无用处。”他说自己的社群曾徒劳无功地试图向政府求助，寻求收回部分土地。

一些热带硬木的高价值也威胁着森林。在Açaizal以西的一条高速公路旁，一名木材厂工人将一根巨大的原木通过一台工业锯，锯下厚如百科全书的木板。其他工人将毛坯板加工成标准尺寸。

木材厂老板Ricardo Veronese说，他的家族成员，一个木材的世家，17年前从马托格罗索（Mato Grosso）州来到帕拉（Pará）州。他说，“我们来到帕拉州是因为这里还剩下大量的原始森林。”马托格罗索州则不然：自20世纪80年代中期以来，大约40%的雨林已被砍伐[4]。

每年，Veronese的工厂锯切约2000棵巨树，大部分用于美国和欧洲的高端地板和门廊。他明显自豪地说，他只用“可持续采伐”的木材。他告诉我们，这些成堆堆放在院子里的巨大树干，来自国家监管的伐木作业，实行选择性伐木，只砍伐大树，让剩下的树木生长并填补树冠的空隙。他表示，他的公司遵循政府选择性伐木的法规，该规则要求公司采取措施减少其影响。

但许多生态学家表示，《森林法》允许的选择性伐木往往是不可持续的。这是因为被移除的树木通常是生长缓慢的树种，木材致密，而重新生长的树种则木材密度较低，因此它们在同一空间吸收的碳较少。而且很少有公司遵守选择性伐木的要求，例如限制道路建设或砍伐树木的数量。Berenguer说：“亚马孙地区大约90%的选择性伐木被估计是非法的，因此没有遵循任何这些程序。”

碳计量

长期监控亚马孙森林需要耐心和毅力。自2015年以来，Berenguer和她的团队每三个月都会对塔帕若斯（Tapajós）国家森林中的6000棵树进行测量。据此，他们估算了森林中生物量的变化以及其中储存的碳含量[5]。

诸如此类的树木普查和诸如Gatti的大气测量是气候科学家用来研究碳吸收和释放的两种常用技术，各有其优缺点。

普查直接测量森林中的碳含量（以木材的形式计）。如果与地面上的碎片和土壤中释放的二氧化碳的测量相结合，它们还可以把腐烂的影响算进去。但树木普查只关注有限数量的地点。大气测量可以评估区域甚至大陆范围内森林变化的综合影响。但很难解释任何它们所表现出的变化的原因。

2010年，Berenguer开始监测塔帕若斯森林及其周围的20多个地块。她的目标是将原始森林的碳吸收量与因选择性伐木（无论合法或其他方式）而退化的丛林的碳吸收量进行比较。但2015年，一场前所未有的热浪和干旱袭击了亚马孙雨林东部。

Berenguer监测的地块有八块被烧毁，杀死了数百棵她至少测量过两次的树木。她回忆起2015年的那一天，她前往一块新近被烧焦的土地。她的助手Gilson Oliveira跑在前面。“然后他喊叫起来，‘啊71号树死了。114号树正在燃烧。’”她的设备也毁了。一些最心爱的树死去了。“我崩溃大哭，瘫坐在灰烬里。”

在正常情况下，亚马孙森林几乎是防火的。因为太潮湿了，烧不着。但到这次漫长的旱季结束时，大火已经烧毁了亚马孙东部100万公顷的原始森林，面积相当于一个黎巴嫩，造成约25亿棵树死亡，产生的二氧化碳相当于巴西一年内燃烧化石燃料的二氧化碳总排放量[5]。Berenguer的一些研究字面意义上化为了灰烬。好在她仍然看到了机会，研究一个预计将变得越来越普遍的问题：多种事件综合造成影响，例如严重干旱、火灾，以及人类选择性伐木和皆伐引起的退化。

在参观Berenguer团队在塔帕若斯森林工作的地方时，她的现场主管Marcos Alves带我们来到了2015年发生火灾的地点。就在火灾发生前不久，非法伐木者砍伐了最大、最具经济价值的树木。现今，森林重新长出了大量植被，其中包括一些速生物种，它们已经像电线杆一样粗了。但在森林的其他地方找不到这样的庞然大物。

Alves和Oliveira带着Gatti和我来到了离高速公路三公里的一个地点，此处从未被选择性砍伐或皆伐过，也躲过了2015年的火灾。这里光线较暗，因为树冠很高，很厚。而且这里明显凉爽：不仅因为树木遮挡阳光，它们还蒸发了大量水分，使空气变冷。

Gatti赞叹着一棵巴西坚果树（Bertholletia excelsa）的尺寸，它构成了森林树冠层的一部分。“它太棒了！这棵树给空气带来了多少水呀。”

2021年，Berenguer和来自巴西和欧洲的合著者团队发表了一项研究，关于2015-16年火灾后的头三年内，她负责的地块中碳吸收和树木的死亡率[5]。他们将2015-16年之前选择性砍伐或烧毁的地块与未砍伐或烧毁的地块进行了比较。研究发现，在退化的土地上，有更多树木死去了。

尽管在她的研究中，未退化的地块表现最好，但Berenguer表示，再没有所谓的“原始森林”了。过去60年间，气候变化使整个亚马孙森林温度升高了1°C。亚马孙东部地区变暖幅度甚至更大。

尽管亚马孙全年平均降雨量没有明显变化。但最需要降雨的旱季正在变得越来越长，特别是在亚马孙东北部，1979年至2018年间，该地区的旱季降雨量减少了34%[1]。在亚马孙东南部，旱季现在比40年前长了约4周，给树木带来压力，尤其是大树。尽管如此，Berenguer表示，到目前为止，与伐木等人类直接影响相比，气候变化对森林的可测量影响还相对不显。

消失的森林

巴西坎皮纳斯大学地球系统模型专家David Lapola表示，森林砍伐本身并不能解释为什么亚马孙碳汇已经减弱，而且在东南部出现了逆转。他和包括Gatti和Berenguer在内的30多名同事今年发表了一份分析报告，指出退化造成的碳排放量等于甚至超过了皆伐森林造成的碳排放量[3]。

更重要的是，正如一些树木普查研究所示，即使是没有明显当地人为影响的完整森林，积累的碳也比以往要少。2015年一项对亚马孙原始森林321个没有明显人类影响的地块进行的分析[6]报告指出“碳积累呈长期下降趋势”。2020年发表的一项类似研究[7]报告了世界第二大热带丛林刚果盆地森林中也出现相同情况。

这与过去几十年的情况不同，当时的树木普查显示，亚马孙地区的原始森林储存了更多的碳。对于这样的放缓迹象，或者原始林为何会积累碳，目前还没有达成一致的解释。但许多研究人员怀疑，过去几十年的碳累积增长源于大气中额外二氧化碳的影响，二氧化碳可以刺激植物的生长。在一些将大片森林地块暴露于高浓度二氧化碳的研究中，即所谓的自由空气碳富集（FACE）实验中，研究人员测量到了生物量的增加。但在一项实验中[8]，这种效果只持续了几年，其他研究尚未明确这种效果是否只是暂时的。

然而，到目前为止，所有森林FACE实验都是在温带地区进行的。许多科学家怀疑热带森林（尤其是亚马孙雨林）可能遵循不同的规律。第一个热带森林FACE实验最终在马瑙斯以北50公里处开工建设。Nobre说它有助预测二氧化碳排放量的持续增加是否会对亚马孙有利。

几十年来，Nobre和他的学生一直使用计算机模型来预测气候变化和森林砍伐会如何影响亚马孙。这项研究在一定程度上源于20世纪70年代的工作，该项研究表明亚马孙森林本身有助于创造滋养它的条件[9]。潮湿的风从大西洋吹来，在亚马孙东部以降雨的形式落下，然后蒸发并吹向更远的西部。在到达安第斯山脉之前，它会循环多次。较小或严重退化的森林将循环更少的水分，最终可能无法支撑繁茂湿润的森林。

在他们2016年的研究中[2]，Nobre和几位同事估计，如果地球升温至工业化前温度2.5°C以上，并且亚马孙地区20-25%的森林被砍伐，亚马孙地区将达到一个临界点。根据联合国去年10月发布的一份报告，到2100年，全球气温将上升2.5°C。

Nobre现在怀疑他此前的研究还太保守了。“Luciana Gatti的论文表明，亚马孙南部的整个地区正在成为一个碳源。”他相信，尽管亚马孙尚未达到临界点，但也快了。

德国马克斯·普朗克生物地球化学研究所所长Susan Trumbore不喜欢用“临界点”这个没有精确定义的词讨论亚马孙。但她说这片森林的未来悬而未决。她解释说，“我们都认为会有一个临界点即将到来，而且会很快发生。我感觉会有生态系统的渐进改变，知道它会随着气候变化到来。”无论这种变化是快是慢，Trumbore同意大多数研究亚马孙的科学家的观点，即亚马孙正面临着严峻挑战，可能造成全球性的影响。

其中一些挑战与该地区的政治直接相关。8月23日，Gatti和同事报告，由于执法力度的减弱，2019年和2020年对亚马孙的破坏（包括砍伐、焚烧和退化）急剧增加。这使得该地区的碳排放量增加了一倍[10]。

Gatti爬上塔帕若斯森林中的一座镂空塔（这是她的飞行员在收集空气样本时飞越过的地标之一），想着亚马孙的命运。当她往上爬时，金属结构嘎吱作响。在离地面15层楼的高台之上，她凝视着四面八方蔓延至地平线的森林。它看上去完美无瑕。但她说森林正在蒙受痛苦。

“我们正在直接或间接地杀死这个生态系统。”她说着哽咽了。她擦掉眼角的泪水。“这是我最害怕的，也是为什么我站在这里受到这么大的触动。我正看着森林向死而行。”

作者：Daniel Grossman

摄影：Dado Galdieri

视频摄影：Patrick Vanier

媒体编辑：Amelia Hennighausen

副编辑：Anne Haggart

艺术编辑：Chris Ryan

编辑：Richard Monastersky