亚马逊能拯救地球吗？

去年十月的一个下午，斯科特·萨莱斯卡在他已经来了17年的偏远巴西研究站，遇到了比平时更奇怪的欢迎，他来这里是为了研究亚马逊雨林是如何呼吸的。当他到达穿过雨林树冠的67米（220英尺）高的通量塔底部时，他将攀登安全带扣在镀锌钢安全绳上，开始向上攀爬。萨莱斯卡拖着装有电子更换部件的搬运袋，一阶一阶地向上攀登，以便排除安装在三角形结构高处的两个故障传感器，该结构每边只有十八英寸宽，像垂直的喙一样耸立在茂密的绿色森林之上。

现在通常是旱季的高峰期，但当萨莱斯卡到达丛林避雷针的顶端时，他看到一道不祥的灰色波浪向他袭来，目标是他所站立的镀锌钢尖顶。由于担心像最近烧毁了一些塔式仪器的雷击一样，萨莱斯卡赶紧爬下来，并在季风般的暴雨淹没研究站数小时热带倾盆大雨时，解开了安全带。

这场不合时宜的风暴只是萨莱斯卡最新一轮亚马逊实地考察的第一次冲击，这是一项由同等程度的后勤、开创性科学和gambiarra组成的努力，这是一个巴西葡萄牙语词汇，基本上意味着麦盖弗用他心爱的瑞士军刀和一卷管道胶带即兴解决棘手问题时所做的事情。

支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够讲述关于塑造我们今天世界的发现和想法的有影响力的故事。

萨莱斯卡研究的主要目的是评估我们所处的气候困境的影响——本质上是绘制亚马逊的呼吸状态——使用比麦盖弗曾经拥有的工具更精密的工具：用于微气象测量的声速风速仪、用于测量叶片年龄的光谱辐射计，以及用于测量单个叶片表面水分蒸发速率的手持式孔隙计。

萨莱斯卡选择这个地方进行他的工作，是因为世界上最大的连片热带雨林蕴藏着可以帮助科学家诊断地球变化生命体征影响的线索。通过对丛林维持生命的功能进行各种测量，例如光合作用期间单个叶片的水分流失和碳吸收，并将地面叶片生产测量结果与卫星图像进行交叉参考，萨莱斯卡和他的众多合作者正在创建亚马逊生物地球化学功能的详细画像——正如萨莱斯卡所说，“从叶片到景观”。

巴西北部塔帕若斯国家森林公园的这个生态研究站，在字面上帮助萨莱斯卡和他的多国同事探索了三个至关重要且相互关联的科学问题：哪些因素控制着森林与大气之间在“正常”季节性干旱时期和厄尔尼诺年份的极端干旱时期二氧化碳和水蒸气通量或交换？气候变化将如何影响540万平方公里（210万平方英里）的亚马逊森林吸收大气碳（包括化石燃料燃烧增加的碳，而化石燃料燃烧正是导致地球变暖的首要原因）的能力？这些变化的反馈将如何改变地球周围的环境系统和模式？

气候科学家现在可以有信心地预测，日益温暖的世界将产生更极端的天气模式，这些模式有可能极大地影响热带森林的生命周期。更高的温度可能会使热带雨林的部分地区干涸，并导致更频繁的干旱和灾难性野火。已被砍伐的受扰森林，或像塔帕若斯这样因其地理位置而已经相对干燥的森林，可能会经历对树木健康的更大压力，从而降低这些森林吸收二氧化碳的能力₂的能力。

问题是，“如何以及在多大程度上？”

萨莱斯卡令人惊讶的发现之一是，亚马逊雨林的这一部分倾向于“变绿”，即使在旱季也继续吸收二氧化碳——事实上，这里的树木在旱季吸收的碳比在雨季更多。这意味着，面对气候科学家和生态学家预测的地球变暖所带来的一些变化，至少森林可能比以前想象的更具弹性。

这是个好消息。然而，为了实现这一目标，亚马逊雨林必须在广泛的土地清理以及预计在本世纪末将达到该地区一千万年来未见的水平的不断上升的温度中幸存下来。气候变化会导致森林成为大气碳的来源而不是储存库或汇的临界点究竟在哪里？这是萨莱斯卡和他的合作者试图回答的问题。

森林里倒下了一棵树

即使在理想的情况下，实地研究的范围也从平凡到艰巨，无论是在热带雨林、挪威北极地区，还是在萨莱斯卡也工作的科罗拉多州落基山脉。为了从亚马逊的实地考察季中产生任何有用的东西，研究人员必须具备通常的耐力、顽固、毅力、足智多谋、体力、耐心以及将抽象数据点转化为原创思想和深刻分析的巨大能力。

对于萨莱斯卡在巴西雨林的工作，他在图森亚利桑那大学生态学和进化生物学教授的主要职业之外，又增加了一系列职位描述：后勤协调员、计算机程序员、电气工程师、人力资源专家、外交官、预算管理员、语言学家、登山者，以及在十月下旬的这一天，伐木工人。

在暴风雨来袭时从通量塔上下来后，萨莱斯卡挂起了他当天使用的安全带。萨莱斯卡与他的巴西同事，33岁的克莱伯·席尔瓦·坎波斯坐在副驾驶座位上，沿着8公里（5英里）崎岖不平的土路行驶，这条路通向一条双车道沥青路，这条路将带他们到达团队“营地”综合体的相对舒适之地，距离塔帕若斯森林入口还有半小时的车程。

当他开车时，萨莱斯卡转向席尔瓦·坎波斯，后者是一位当地人，最近在附近的圣塔伦联邦西帕拉大学（葡萄牙语缩写为UFOPA）获得了环境科学硕士学位。在他们两人之间使用的洋泾浜葡萄牙英语中，萨莱斯卡轻声说，他希望暴雨期间没有树木倒在路上。席尔瓦·坎波斯反驳说：“Não fala assim，”翻译过来就是“别这么说！”

不到一百米后，他们遇到了两棵Cecropia树，这两棵树在暴风雨初期倒在了泥泞的小路上，暴风雨仍然没有停歇。随着黄昏的光线以热带的速度消散，即将给湿漉漉的潮湿环境增添黑暗，萨莱斯卡和席尔瓦·坎波斯评估了情况。他们车里有一把砍刀，这似乎是一个可笑的小型工具，无法砍断倒下的树木，每棵树的直径都相当于电线杆。在24公里（15英里）外的营地有一个偶尔可以使用的链锯，但即使有车可用，也没有可靠的方式与那里的任何人沟通。在他们的车里，没有足够结实的绳索来拖动倒下的树木。

当席尔瓦·坎波斯开车返回通量塔取回第二把砍刀时，萨莱斯卡开始砍伐。温热的雨水从看似无穷无尽的源头倾泻而下，笼罩的黑暗尖叫着赤道威胁。夜幕降临后，一阵喧闹的呱呱声和唧唧声与雨点声混杂在一起，形成了一场多感官的森林交响乐，并伴随着雨水浸透的树叶和腐烂的霉味。

隐约让人感到安慰的是，美洲虎很少攻击人类，而最毒的蝮蛇、黑蝎子、狼蛛、白膝狼蛛和巴西巨型蜈蚣，它们以这片森林为家，往往会远离大的空地。

树木垂直于道路的完美轴线倒下，这意味着必须在树干上劈开两个缺口，以便汽车通过。在附近村庄长大的席尔瓦·坎波斯带着第二把砍刀回来了，像机器一样工作，每隔几秒钟就以战略角度的砍击不停地砍伐。萨莱斯卡挥舞着砍刀，意图不减，但也许练习稍逊一筹，当席尔瓦·坎波斯已经突破了他的那一侧时，他只完成了三分之一。

萨莱斯卡汗流浃背，但神情自若，他停下来并引用了古代希腊物理学之父阿基米德的话来计划下一步。“如果我有一个足够大的杠杆，”阿基米德的名言，“我就能移动地球。”

他们收起砍刀，设计了一个前工业时代的机械优势系统，使用树桩作为支点，较小的树木作为杠杆。杠杆断裂了。正如阿基米德可能建议的那样，他们需要一个更大的杠杆。

尽管遇到了挫折，两人最终还是清除了障碍，筋疲力尽、汗流浃背、浑身湿透地从雨林中走了出来。

在营地稍作停留后，萨莱斯卡又开车一小时到达圣塔伦，参加巴西同事举办的万圣节派对。他们都聚集在一起欢迎“苏格兰奇”（斯科特的名字在这里的发音）回到亚马逊。

陷入困境的碳宝库

自从英国博物学家阿尔弗雷德·罗素·华莱士在19世纪50年代前往圣塔伦研究“永恒夏季统治的遥远土地”上的生命以来，亚马逊就吸引了来自广泛学科的科学家。从地理上看，热带雨林横跨九个国家，面积是美国大陆的三分之二。从生态学上看，它拥有地球上最丰富的生物多样性：世界鸟类物种的20%，超过400种哺乳动物，40,000种植物物种，以及250万种已识别的昆虫物种——更不用说无数其他无脊椎动物以及微生物和真菌生命形式。水文学家知道，亚马逊河是地球上迄今为止最大的水动脉，它为流入海洋的所有淡水提供了五分之一，超过了世界上下八条最大河流的总和。生物物理学家估计，相当数量的水从热带雨林向上流动，每棵热带树木都向大气中泵出喷泉般的水，为驱动全球水循环尽一份力量。

如果您的专业领域是生物地球化学生态学，正如萨莱斯卡描述他的混合研究学科一样，亚马逊包含着“碳和水相互作用的宝库”。

生物地球化学生态学试图解释自然界中发生的复杂交换和关系——本质上是确定化学物质和生物系统如何相互作用以维持生命。我们大多数人很少考虑叶片表面上的微小孔隙，称为气孔。但这些开口就像微小的嘴，允许叶片消耗二氧化碳并释放水分。通过光合作用，叶片利用太阳的能量将二氧化碳₂转化为糖和复合碳水化合物，植物随后利用这些物质来驱动其功能和构建其结构。当植物进行光合作用时，它释放氧气；当它燃烧糖时，它产生二氧化碳₂。在单个叶片内起作用的那些相同过程也在整个森林、生物群落和地球中发挥作用。

但这一切都始于叶片。

每个叶片都是其自身的生物地球化学工厂，产生一系列有助于驱动全球水和碳循环的相互作用。萨莱斯卡及其同事的工作是，从他们在森林中观察和测量到的东西中，弄清楚这些单叶和单株植物的相互作用如何“放大”以产生影响地球生命的全球影响，现在和未来都是如此。

亚马逊的生物地球化学交换在多个方面都很重要。首先，该地区幅员辽阔、生物多样性无与伦比，并且在地球碳和水循环中发挥着关键作用，这意味着亚马逊发生的事情不会停留在亚马逊。这个热带森林和其他热带森林的命运与快速变化的地球在人类世（当前的地质年代，人类已成为影响地球气候和环境过程的主导力量）的命运息息相关。随着全球气温升高，在地球周围释放生态和气象灾难，了解这个标志性生物群落如何运作变得比以往任何时候都更加重要。

“为了提高我们对生态系统的科学知识，我们面前有一项艰巨的任务，”UFOPA的生物地球化学教授何塞·毛罗·S·莫拉说，他曾与萨莱斯卡的研究小组合作。这项任务更加紧迫，因为自1970年以来，巴西亚马逊森林因大规模土地扰动而缩减了约五分之一，特别是那些由伐木业和工业化农业种植作物和牛造成的扰动。“我们已经知道这里不是种植大豆的好地方，”他在圣塔伦附近一家餐厅的午餐中告诉我，午餐是巨型亚马逊河鱼皮拉鲁库。

莫拉放下叉子补充道：“我们也知道这里真的是森林的好地方。”

前往通量塔

要到达这个研究地点，大约在赤道以南350公里（218英里）处，从您在北美洲的任何出发地到圣塔伦都需要多次转机。从圣塔伦机场出发，再往南走一小时乡村双车道公路，经过越来越小的村庄，村庄里点缀着lojas（小商店）、borracharias（修理店）和churrascurias（烧烤自助餐），几乎每家都有自己的阴凉阳台。随着人类住区的稀疏，道路沿着右侧受保护森林的茂盛边界，以及左侧种植大豆和木薯的被夷为平地的森林。

在塔帕若斯国家森林公园的入口处，一名持枪警卫拿着一个剪贴板在锁着的栅栏门前拦住了我们。这位警卫不仅监测科学访问，还监测潜在的非法伐木者，他热情地与萨莱斯卡握手并打开了栅栏门。

今天的研究团队包括砍刀机器席尔瓦·坎波斯和32岁的UFOPA博士生德利安妮·佩尼亚。席尔瓦·坎波斯的主要工作是维护通量塔的基础设施和仪器，而佩尼亚则一丝不苟地收集关于森林树木中水分流动的数据。她通过在悬挂在研究地点的悬空走道上时测量单个叶片来实现这一点。团队的第三名成员是尼尔·普罗哈斯卡，他是萨莱斯卡在亚利桑那大学生态学和进化生物学系的实验室中36岁的博士候选人。普罗哈斯卡的论文重点研究光合作用和呼吸作用的季节性周期。他精湛的爬树技巧使他能够在离地面一百英尺的地方安装监测设备，并直接从树冠上进行测量，有时甚至与该地区的吼猴和卷尾猴面对面。

占地60万公顷（2300平方英里[大约特拉华州的大小]）的塔帕若斯森林由奇科·门德斯生物多样性保护研究所管理，该研究所是以1988年被暗杀的环境活动家命名的。它位于亚马逊热带雨林的北部边缘，这意味着它比其他热带雨林地区更干燥。由于其相对较长的旱季——长度与雨季大致相等——它可能是预测未来更温暖、炎热、干燥条件（这里和热带地区其他地方）的先兆。

除了亚马逊研究的日常体力挑战外，政治优先事项的转变和资金问题也层出不穷。通量塔的建设始于1999年，是美国宇航局和巴西国家空间研究院INPE之间的合作项目。此后，该塔楼享受了一系列捐助者的资助，包括国家科学基金会。今天，它通过萨莱斯卡实验室（由美国能源部和其他来源资助）和巴西政府的LBA（亚马逊大规模生物圈-大气实验）之间的合作进行资助。但这种情况正在变化，因为巴西最近的政治危机在该国经济中引发了涟漪，并导致其国家科学资助机构的重组。萨莱斯卡自己的资金取决于在日益困难的国内资金环境中维持研究经费的流动。

实地研究站的中心是高耸的通量塔，周围环绕着锁着的黄色链条围栏，以阻止未经授权的访客。绷紧的拉索向四个方向延伸，将尖塔固定到位（2006年发生了一次灾难性的例外，当时一棵树倒在几根拉索上，结构弯曲成两半，就像表演者鞠躬一样）。

通量塔装载了大量传感器，旨在跟踪通量——气体进出空间的运动——二氧化碳₂和水蒸气从森林地面到森林树冠上方（平均高度约为45米（148英尺））的运动。传感器以每秒八次的频率在塔楼的多个高度测量二氧化碳₂和水蒸气浓度，并监测每日和季节性波动。

研究站的神经中枢由两个小型石灰绿色混凝土墙小屋组成，持续空调以保护数据收集系统免受热带地区令人麻痹的湿度和高温的影响。这些仪器由位于一公里外的柴油发电机供电，高压线路像一条长长的、起伏的蟒蛇一样沿着土路旁边的黑色塑料导管运行。

一个小屋内部散落着成堆的电线、电缆、连接器，当然还有计算机，用于处理和存储来自塔楼系统的数据。第二个小屋堆满了电缆、备件，以及看起来像是搜救队的登山安全带、绳索、登山扣和其他登山装备的武器库，这些装备从来没有打算用来攀爬45米（150英尺）高的瓜鲁布拉那树。

最后，通量塔周围的区域布满了科学测量装置，从用于测量土壤水分含量的10米（33英尺）深的坑到各种安装在树上的太阳能供电设备，这些设备像形状怪异的水果一样悬挂在树上，用于测量森林中的光照质量。

扬起眉毛

53岁的萨莱斯卡是介于不修边幅、心不在焉的教授和印第安纳·琼斯略逊一筹的哥哥之间的混合体。萨莱斯卡在密尔沃基长大，是一位一位一神教牧师的儿子。对他来说，成长更多的是关于科学展览而不是橄榄球比赛。他回忆说，他对科学最早的兴趣可能体现在，字面意义上，学习模仿伦纳德·尼莫伊在《星际迷航》中扮演的瓦肯角色斯波克博士。斯波克是星际飞船企业号的科学官，他可以扬起眉毛来表达他对人类愚蠢行为的困惑。作为宇宙飞船上最聪明的人，他经常这样做。

到12岁时，萨莱斯卡已经开始“摆弄”，做的事情包括拆开家里的洗衣机并重新组装起来。在高中时，他成功地将目标瞄准了麻省理工学院，在那里他将主修物理学。在20世纪70年代的氯氟碳化合物（CFC）辩论期间，他对科学和政策的交叉点产生了兴趣，这是一个科学发现关于臭氧空洞日益扩大的威胁人类的案例，从而导致了迅速的全球行动。

萨莱斯卡曾在拉尔夫·纳德的公众市民组织担任能源分析师，并担任环境保护署新兴的全球变化部门的顾问。然后他进入加州大学伯克利分校攻读博士学位，专业是大学的能源与资源小组。在那里，他遇到了约翰·霍尔德伦，他后来成为奥巴马总统的科学顾问，萨莱斯卡说霍尔德伦对他产生了深刻的影响。“霍尔德伦总是谈论‘科学为人类服务’，”萨莱斯卡回忆道。

在伯克利大学期间，萨莱斯卡参加了哈佛大学客座教授史蒂文·沃夫西的研讨会，沃夫西一直在马萨诸塞州中部哈佛森林（波士顿以西约110公里（68英里））进行早期的通量塔工作。萨莱斯卡通过与沃夫西一起做博士后，进一步巩固了他已经令人印象深刻的学术背景，然后真正参与到了塔帕若斯新通量塔的建设中。萨莱斯卡回忆说，当他于1999年首次到达现场时，塔楼只不过是“地面上的一根木桩”。

汇还是源？

在雨淋淋的砍刀盛宴后的第二天，我们开车返回塔楼，萨莱斯卡口头漫谈了一些科学史和哲学，这为他的工作提供了背景。他说，人类活动可能影响全球气候的科学认识始于19世纪中期，约瑟夫·傅里叶和约翰·廷德尔的发现。这与查尔斯·达尔文和阿尔弗雷德·华莱士正在制定进化论的时间大致相同——而华莱士正在亚马逊漫游。

然而，又过了100年，查尔斯·大卫·基林才在20世纪50年代开始在夏威夷大岛建立长期数据集，该数据集明确显示大气中二氧化碳水平不断上升。这些数据将改变科学史的进程。

基林的测量结果显示，大气中二氧化碳水平存在季节性变化，由于光合作用增强，北半球春季二氧化碳水平下降，而在冬季森林停止光合作用时，二氧化碳水平再次上升。更重要的是，几十年来，“基林曲线”还显示大气中二氧化碳的显着上升轨迹——从1958年的百万分之315上升到今年冬天的百万分之405以上。

二氧化碳₂的大量涌入，主要来自化石燃料的燃烧，加上森林覆盖率的丧失和其他土地扰动以及巨大的人口增长，引发了地球系统的快速变化级联，从创纪录的全球平均气温和快速的冰川融化到全球无数生物的行为、分布和寿命的急剧变化。

当萨莱斯卡开始他的职业生涯时，科学界就一个问题展开了激烈的辩论：热带雨林是源还是汇，是将碳释放到大气中，还是像巨大的、绿叶海绵一样吸收碳？“没有人真正知道森林在做什么，”萨莱斯卡说。二氧化碳₂在一天中的不同时间、一年中的不同时间和年复一年地进出单个叶片的运动如何影响这个关键方程式，尤其是在温暖的世界中条件发生变化时？

萨莱斯卡认为，弄清楚这一点的方法是效仿臭名昭著的银行抢劫犯威利·萨顿，他说他抢银行是因为“钱在那里”。对于萨莱斯卡来说，他对二氧化碳₂在变化的世界中所做的事情感兴趣，他决定他需要去碳所在的地方：亚马逊雨林。

开创新局面

在通量塔于2000年投入使用后，萨莱斯卡没有等多久就收集到足够的数据，从而引起了科学界的轰动。2003年，他成为著名期刊《科学》上发表的一篇论文的主要作者，该论文挑战了森林生态学的正统观念。传统观点认为，在旱季（北半球的秋季和冬季），叶片的光合作用过程减缓甚至停止，因此吸收的大气二氧化碳₂减少。

但是来自通量塔的测量结果与这些预期背道而驰。在塔帕若斯，早期的测量结果表明，事实上，森林中的许多树木在旱季都在积极地“萌发”或生长新叶——因此，在一年中的那个时候，光合作用的速度甚至高于雨季。此外，在这个阔叶常绿热带森林中，光似乎比降雨量对森林的光合作用舞蹈更重要。之前的假设是，热带森林对干旱非常敏感，因为它们根系浅，无法获取更深层的土壤水分。

萨莱斯卡的博士后导师沃夫西说，旱季萌发的测量结果非常令人惊讶，以至于萨莱斯卡和团队开始做任何优秀的科学家都应该做的事情：“试图打破数据。”他们寻找可能滑入其仪器校准或这些测量结果分析中的异常或人为因素。“当您得到相反的结果时，您会更加努力地寻找，”沃夫西在马萨诸塞州剑桥市的办公室接受电话采访时说。

事实证明，关于季节性叶片生产的传统景观生态学智慧来源于温带（中纬度）森林和卫星测量，这些数据已纳入全球气候模型中。萨莱斯卡的工作提供了一种观察热带雨林的新方法，这让一些全球气候建模者回到了他们的超级计算机，重新思考他们的景观尺度碳通量数字。“建模者和卫星人员不喜欢被告知他们的想法是颠倒的，”沃夫西说。“事实证明，森林在旱季像雨后春笋般生长。”

以萨莱斯卡为主要作者的《科学》论文标题足够平淡无奇：亚马逊森林中的碳：意外的季节性通量和扰动引起的损失。但它帮助该领域开辟了新方向，并鼓励萨莱斯卡继续返回塔帕若斯。

空中gambiarra

当我们第二天到达野外站时，萨莱斯卡爬上塔楼排除设备故障。博士生和空中gambiarra大师普罗哈斯卡带我参观了研究地点。他建议我穿上新买的蛇绑腿，以保护我的下肢免受丛林蝮蛇（一种蝮蛇）和其他有毒森林居民的侵害。

普罗哈斯卡是土生土长的图森人，他从15岁开始攀岩，然后在生物圈2号担任研究技术员和工业攀岩者，之后将他的攀岩技能应用于马戏团和音乐会的索具。在攻读拉丁美洲研究硕士学位期间，他作为技术员加入了萨莱斯卡的塔帕若斯团队，之后开始攻读生态学和进化生物学博士学位。普罗哈斯卡能说流利的葡萄牙语，他做各种事情，从在圣塔伦找到可以提取现金支付发电机燃料的自动取款机，到哄回执拗的海关官员手中昂贵的研究设备。

普罗哈斯卡的高空技能使他能够在离森林地面30米（100英尺）的地方建立一个非凡的走道网络。他用弹弓和十字弓发射附有鱼线的物体，以首次接触能够承受他体重的高树枝。然后，他使用绳索将绳索拉入树冠，同时测试树枝的强度。当他准备离开森林地面时，他使用称为朱马尔的攀岩上升器以惊人的速度攀爬，这些上升器附在尼龙织带上，他用尼龙织带协调他的脚和手臂，进行芭蕾般的垂直舞蹈。

为了结束我们的参观，普罗哈斯卡带领我走下200米（218码）长的木板路，到达“步行塔”，它看起来像一个摇摇欲坠的独立式脚手架堆，从森林地面升起近140英尺，高于几乎所有最高的树木。一个异常打破了无尽的绿色海洋：在通量塔上方的树冠上方几百米处，我们可以看到萨莱斯卡在即将到来的黄昏的映衬下，仍然在摆弄仪器。

“地狱的彩排”

保持所有这些传感器、计算机、逆变器、稳压器、空调和发电机运行是一场与赤道熵的持续战斗。霉菌、铁锈、停电、雨水和昆虫咬穿橡胶电线绝缘层，所有这些都为收集这些微小的科学发现的基石制造了障碍。

Saleska 从塔上下来，与席尔瓦·坎波斯一起坐在装有空调的小屋里，两人都弓着身子，坎波斯坐在木凳上操作着电脑。测量风速的设备以及另一个旨在测量水蒸气和二氧化碳相对含量的传感器都出现了故障。最终，他们将一个问题缩小到了一条故障电线或一个故障连接器。

Saleska 摆弄着一块电路板，更换了一个损坏的元件。我开玩笑说，他不仅要当生态学家，还得突然变成电气工程师，他漫不经心地说，嗯，电子工程确实是他在麻省理工学院的辅修专业。然后他将新信息编入电脑。

在外面湿热的环境中，佩尼亚和普罗哈斯卡套上攀岩安全带，安全带上挂着带锁的登山扣、上升器、下降器、尼龙扁带，佩尼亚还带着用于测量水蒸气交换的叶片蒸渗仪，普罗哈斯卡则带着高光谱相机，用于测量叶片成分。科学家们在地面上时会穿上蛇皮护腿，在树上时会戴上蚊帐头罩，主要是为了防小蚊蚋，它们会传播利什曼病（一种寄生虫引起的皮肤病），而不是为了防蚊子，蚊子会传播疟疾和寨卡病毒。

佩尼亚完成了环境科学硕士学位，与丈夫和两个孩子搬到乡下教高中生物，这时森林——以及 Saleska 的实验室——向她发出了召唤。佩尼亚说，起初，她对与外国人一起工作有所保留，她担心外国人会剥削她，把她当作廉价的当地劳动力。

但当她遇到 Saleska 和普罗哈斯卡后，她的看法很快改变了。她喜欢他们征求她对如何组织他们自己工作的意见。不过，佩尼亚回忆说，第一天爬到普罗哈斯卡在树冠层搭建的观测点时，感觉像是“地狱的预演”，因为她害怕高度，胜过害怕现在每天与她为伴的树蛇和蜘蛛。

佩尼亚说，在她还是个在亚马逊长大的孩子时，森林在她看来并不特别。但她研究得越多，就越被生态系统的复杂性所吸引。现在，她说，“每一小部分都令人惊讶。”

佩尼亚测量叶片的水力功能。她的野外工作日从凌晨 3 点开始，那时她穿戴好装备，爬上悬空的走道，这些走道离地面 18 到 36 米（60 到 120 英尺）不等，长度可达 40 米（130 英尺）。从凌晨 4 点到晚上 8 点，她带着蒸渗仪在两条不同的走道上巡视，每片叶子测量四次，每棵树测量五片叶子，每天测量 14 棵树，每两小时测量一次。这样算下来，每天要进行 280 次独立的测量，这些测量共同捕捉了二氧化碳进入和水分从特定叶片随时间推移排出的运动。至少可以说，这是一个费力而密集的过程，但它也是 Saleska 实验室研究的重要基石。

为了帮助完成叶片与景观之间的联系，其他研究人员测量森林地表的枯枝落叶量，读取树木测径带以绘制树干生长图，进行树冠反射率的激光测量，并进行叶片萌发的光谱调查。拥有精确的微观数据，例如一片叶子中的单个气孔在一天中如何吸收二氧化碳和释放水分，这种实地验证有助于科学家们理解叶片、树木和整个森林的生命周期。

最终，这些信息可以扩大规模，与卫星数据交叉引用，并应用于全球气候模型。“来自这些通量塔的数据非常重要，”UFOPA 大学生物学教授米凯拉·菲格雷拉说。Saleska 团队收集的数据“描绘了森林中真正发生的事情的详细图景。”

菲格雷拉说，这些数据不会停留在科学的孤岛中。她说，Saleska 的天赋之一是“他没有局限于一个领域。他对每个过程都有全面的了解，这有助于他理解通量塔的测量结果。”她说，包括卫星数据在内的其他测量也很重要，但“Scotch 知道你不能简单地拍张照片就说，‘好吧，森林就是那样的。’”

第二天，普罗哈斯卡爬到一棵 40 米（130 英尺）高树的高处树枝上，突然跳起了自由悬挂的电臀舞。“蚂蚁！”他大叫，原来他惊扰了一个蚁巢。愤怒的蚁群利用他的绳子作为通道，将他吞没。在绳降下来后，他用一系列有力的扫动姿势抖掉了蚂蚁。

令人惊讶的是，普罗哈斯卡在击退蚂蚁入侵后说，多年来，野外工作人员中很少发生事故和意外。没错，一位研究生确实被一只黑蝎子蜇伤了，但在基本上瘫痪了 24 小时后，他安然无恙地恢复了。发生过一些开放性伤口，一例利什曼病，一些严重的昆虫叮咬和一次车祸。对于一个自 2000 年以来一直在亚马逊中心地带运行的站点来说，这是一个令人印象深刻的安全记录。

普罗哈斯卡已经有点像叶片的“低语者”。他能像儿科医生判断孩子的年龄一样，说出叶片的年龄。他解释说，有些叶片可以存活数年，而另一些叶片则在几个月内死亡并被替换。300 种树木中的每一种都以不同的速度生长和落叶。“这里的树木不仅仅是一年落一次叶子，”他说。“这是一个持续的更替过程。”

森林如何吸收碳让普罗哈斯卡着迷。他解释说，气孔导度本质上是蒸发和蒸腾作用之间的关系。叶片水势描述了叶片打开气孔“吸收”二氧化碳的最佳时间等等。“叶片就像一个由光驱动的小工厂，”他说。但叶片为了吸收大气燃料而付出了代价。“为了获得二氧化碳，”他说，“你必须失去水分。”

普罗哈斯卡的攀爬速度在这里特别有用，因为他说，“热带研究中最困难的部分是样本量。” 测量叶片的基本功能——光合作用和呼吸作用——总是很困难，因为叶片显然生长在树枝的末端。不方便的是，一些亚马逊树木甚至在离地面 20 米或更高（65 英尺）的地方才长出树枝，因为光照竞争使得长出低矮的树枝是一种能量浪费。

在走道上，普罗哈斯卡使用高光谱相机进行测量，这有助于确定叶片随时间变化的数量。由于叶片在红外线下具有反射性，他可以像雷达一样向树冠发射激光脉冲。通过这种方式，他可以记录树冠不同高度的叶片密度，以及叶片密度随时间的变化。他还可以校准一个模型，该模型可以给出叶片的平均年龄和对叶片质量的一些概念，这对于任何试图理解日常和季节性变化对景观尺度影响的建模者来说都是至关重要的组成部分。

炎热、肮脏的工作

自 2003 年那篇具有里程碑意义的科学杂志论文发表以来，Saleska 共同撰写的研究论文继续建立在他最初的观察之上：季节性的旱季和雨季本身并不是亚马逊地区叶片生产或大气二氧化碳光合吸收的最重要驱动因素。也许更重要的是，越来越多的科学家已经清楚地认识到，仅靠卫星数据和计算机模型无法预测全球变暖的世界将如何影响森林作为碳汇或碳源的角色。这需要一些炎热、肮脏的工作。“热带森林碳循环的变化可能会影响全球气候，但预测这些变化以前受到缺乏实地数据的限制，”克里斯托弗·E·多蒂及其同事在 2015 年 5 月美国地球物理联合会出版物全球生物地球化学循环的特刊中写道。

2016 年 2 月 26 日科学杂志以“亚马逊光合作用”为封面主题，专门讨论碳交换问题。在与 Saleska 在亚利桑那大学共事的吴金（Saleska 是合著者）撰写的一篇文章中，吴写道，“最终，理解物候机制的进化和生理基础可能对于预测热带森林对气候变化的长期反应和恢复力至关重要。”

翻译过来，这意味着为了帮助科学家预测未来的气候变化，像 Saleska、佩尼亚和普罗哈斯卡这样的人将不得不继续收集他们汗流浃背、饱受虫咬、充满gambiarra精神的数据。

像许多科学家一样，Saleska 不喜欢涉足当代政治辩论。但他不会回避自己的信念，即人为造成的气候变化正在滋生后果，而这些后果只会随着不作为而加剧。“不仅这些森林会受到气候变化的影响，它们本身也会影响气候，”当他准备离开塔帕若斯前往亚马逊河上游马瑙斯附近的另一个通量塔时，他说道。

“如果我们继续以我们现在的方式应对气候变化，无论这座森林的恢复力有多强，它的命运都可能是黯淡的，”Saleska 说。“恢复力不足以抵消人类如果不减缓其影响，气候变化将造成的巨大打击。”

我问，他为什么要这样做？“因为我既是科学家，也是人类。这是一个令人难以置信的知识前沿，能够成为人类知识进步前沿的一部分，了解世界如何运作，这是一种令人难以置信的激动人心的体验。”

Saleska 坐在折叠椅上，脱下工作靴换上凉鞋，戴上了他的人文主义帽子。“你来到这里，不禁会对森林的美丽感到敬畏，也会对森林所面临的威胁感到清醒。”他指着通量塔。“我可能爬过那座塔 50 次、60 次。几乎每次我爬上去，我都会停下来环顾四周，看看森林的美景，心想，‘这是我的办公室。这是我的实验室。’”

他站起来，完成了他的想法。“一旦你来过亚马逊，一旦你进入过森林，它就永远不会离开你的想象或你的内心。”

足够大的杠杆？

在野外站的最后一天，我系好安全带，在日落时分进行了一次垂直野外考察，爬上了通量塔。在每个方向，我都可以看到倾斜的光线照亮了成千上万种变幻莫测的绿色，太阳在塔帕若斯河上空与西方地平线相遇。

随着傍晚时分森林的喧嚣声越来越大，并蔓延到树冠层，我想象着下方生物形式的丰富多样，它们都在为夜间活动做准备：有毒的巨蝮蛇和温顺的蓝色蝴蝶，微小的切叶蚁和巨大的食蚁兽，巴西紫檀和美洲豹，所有这些都在发挥着复杂而重要的作用，以保持热带雨林——和地球——的活力。

亚马逊在我下方像一块起伏的地毯般展开。柔和温暖的微风像旋律般流动，引诱着树木进行摇曳、有节奏的舞蹈。我想象着森林开始呼气，它一天的光合作用工作已经完成，夜行动物开始轮班。

我想起了 Saleska 在我问及他的阿基米德名言时告诉我的话：“除非我们阻止它，否则燃烧化石燃料就是阿基米德的杠杆，它将移动地球，”他说。

我问他，科学能否成为足够大的杠杆来纠正它？

Saleska 停顿了一下。“这是一个有趣的问题，”他说，挑了挑眉毛。