秘鲁塔拉波托——对于热带生态学家格雷戈里·阿斯纳来说，从塔拉波托镇飞越秘鲁亚马逊就像时光倒流。现代房屋、稻田和油棕榈种植园让位于陡峭的森林山脉，然后是向地平线延伸的绿色、连绵不绝的森林。
突然，双引擎飞机下方的树冠变成斑驳的灰褐色，这是干旱破坏的迹象，他估计可能会影响多达一半的树木。
在秘鲁乌卡亚利地区这个偏远的角落，斯坦福大学卡内基科学研究所的热带生态学家阿斯纳担心自己正在看到未来。在过去的几年里，这片森林遭受了两次“百年一遇的干旱”——一次在2005年，另一次在2010年。随着北大西洋热带地区气温上升，以及人类为了耕种而焚烧数千平方公里的森林，这些干旱可能会更加频繁。尽管过去曾经历过更温暖的气温，但西亚马逊现在正受到气候变暖和人口增长的共同威胁，这是它以前从未面临过的，科学家们正在努力确定现有的保护区是否足以缓冲未来的变化。
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在飞机后面，阿斯纳瞥见升起的烟雾，那是为了清理土地用于耕种而放的火。来自安第斯高原的移民使秘鲁的亚马逊州在人口增长排行榜上名列前茅，人口涌入对森林造成了损害。
秘鲁环境部利用卫星图像和卡内基提供的软件计算得出，该国在2005年至2009年间损失了约6,475平方公里的森林，面积相当于特拉华州，高于前五年约4,550平方公里的损失。森林的减少会减少降水，进一步加剧剩余树木的压力。“亚马逊地区约有50%的降雨是由森林本身通过蒸腾和蒸发产生的，”阿斯纳说。“森林砍伐加剧了干旱问题，因为它移除了这种内部引擎。”
清理田地和牧场也会留下更多暴露的森林边缘，使内部干燥，如果农业用火失控，则更容易燃烧。伦敦大学学院的森林生态学家西蒙·刘易斯表示，在2005年和2010年干旱期间，火灾向大气中增加了3.8千兆吨碳。在最近的基因研究中，刘易斯发现亚马逊树木已经度过了过去的几次气候变暖，但当时的变化比较缓慢，而且没有人类的加剧，他说。
面对更温暖、更干燥的条件，树木有三种选择
“个体可以适应，物种可以适应或迁徙，或者它们会灭绝，”佛罗里达国际大学的生物学家肯尼斯·费利说。一种植物物种可以将其范围扩展到较冷的地区，但只能像种子传播允许的那样快。费利研究秘鲁安第斯山脉东坡的树木，他惊讶地发现，仅在几年内就发生了范围变化。“物种正在以每年大约三米的垂直速度向上移动，这真的很快，”他说，尽管可能不够快。“根据已经发生的气候变化，他们需要每年移动九到十米的垂直距离。”
在低地，森林砍伐减少了物种可以移动的区域，田地、牧场和道路为传播设置了障碍。秘鲁有一些大型保护区，例如费利工作所在的马努国家公园，但科学家们不知道它们是否足够大——或者位置是否合适——以允许物种在快速变化的气候中迁徙。
因此，科学家们像树木一样，正在与时间赛跑。阿斯纳说，由于西亚马逊的降雨、地质和地形形成了如此多样化的生态系统，以至于几乎不为人知，因此科学家们几乎没有数据来制定保护计划。
当费利在地面上跟踪变化时，阿斯纳则乘坐一架配备激光成像系统和超冷光谱仪的飞机飞越森林，该光谱仪可以检测树冠树叶中的21种化学物质。经过十年将光谱数据与从树梢砍下的叶子的化学成分进行比较，阿斯纳说，他可以以80%的准确率识别物种的化学“指纹”——这足以绘制西亚马逊（从哥伦比亚到玻利维亚）树冠物种的多样性地图，这将为科学家提供一个基线，以比较未来的变化。他还在测量森林碳，这将有助于计算森林砍伐释放的温室气体。
阿斯纳说，随着一些物种蓬勃发展而另一些物种无法适应，气候变化将产生“赢家和输家”。他于12月7日在旧金山举行的美国地球物理联盟会议上介绍了关于干旱破坏的初步调查结果。
他预见到亚马逊的“基本格局将在相当短的时间内发生重大变化”。“我44岁，”他说。“如果我足够幸运能活到80岁，我将看到这一切。”