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从象拔蚌巨大的外壳中伸出的长脖子使一些人相信,这种世界上最大的穴居蛤是一种催情剂。根据新的研究,无论这是否属实,这种海洋生物可能会为人类提供另一种——尽管不那么性感——的好处。长寿的象拔蚌(发音为“gooey duck”)可以帮助我们推断出几百年前的气候状况,并更准确地预测未来的模式。
俄勒冈州立大学的树木年轮分析师布莱恩·布莱克说:“解锁海洋环境中的气候和生态系统记录与陆地环境中的树木年轮同样有用。象拔蚌和树木都从各自独特的角度捕捉气候变化。”
气候记录中的空白继续迫使气候预测产生巨大的变动,包括最近的政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告中的预测。这些限制主要是由于仪器气候记录的长度和全球分布。但是科学家们现在发现,来自一系列动物替代指标的数据有可能填补其中的一些空白。而象拔蚌喷射虹吸管在沙地上造成的洞穴是研究人员开始挖掘这些线索的一个地方。
增量记录
太平洋西北部蛤蜊壳铰链上的平行弧线记录了生长增量,很像树木年轮。海面温度——强烈影响区域气候——是可以从这些记录中推断出的关键变量之一。较高的温度会促进象拔蚌的新陈代谢;更宽的增量意味着更温暖的年份。树木也是如此。在内陆,当积雪提前融化时,老龄的道格拉斯冷杉的生长季会更长。
“我们可以采取不同的视角——每个视角解释故事的不同部分——并将它们放在一起,以全面了解过去的气候状况,并对未来做出更可靠的预测,”布莱克说,他是最近在《古地理学,古气候学,古生态学》杂志上发表的关于气候重建替代指标论文的第一作者。“从生态学的角度来看,”他补充说,“一旦我们知道海洋生物对哪些变量敏感,我们就可以更好地了解未来的气候变化会如何影响它。” 这些信息对于渔业管理者尤其有用。
研究人员在太平洋西北部的几个地点收集并比较了30多棵树木和象拔蚌。通过一个称为交叉定年的过程,他们确保了每年的生长增量确实代表了气候变化,而不是个体的独特经历。“当您查看多个样本时,您会看到一些环很窄,而另一些环很宽,”弗吉尼亚理工学院和州立大学的林业专家,该论文的合著者卡罗琳·科普恩海弗说。她解释说,如果一棵树在前一年失去了树枝,那么与邻居相比,它的增量可能异常狭窄。但是,科普恩海弗说,将它们作为一个整体进行比较,有助于消除这种噪音,并使科学家们能够说:“这个是1977年;那个是1944年。”
最后,该团队发现,从1940年代开始的仪器记录中获得的海面温度的近50%的变化与树木年轮的可变宽度相关。一旦将树木年轮与象拔蚌的增量记录结合起来,所解释的变化量将上升到接近70%。
然后,研究人员利用这些已建立的关系来推断更早的时间,并重建了过去150年中更准确的海温记录——大约是东北太平洋书面记录的两倍。
科普恩海弗说:“任何时候您得到比书面记录更古老的东西,您都是在进步。”
对气候学家至关重要的信息
科普恩海弗补充说:“我的学生总是问,'我们正在经历气候变化吗?' 我告诉他们,'这不是重要的问题。真正的问题是,我们正在经历的变化是否是前所未有的。我们是否曾经经历过如此快速、如此大幅度的变化?'”
气候学家认为新的替代指标组合具有回答这些问题的能力。宾夕法尼亚州立大学地球系统科学中心主任,IPCC第三份报告的主要作者迈克尔·曼恩说:“这类工作可以以非常实际的方式提供帮助。从各种档案中拼凑互补信息可以帮助我们理清当前未来气候变化模型预测中的一些不确定性。”
正如最近的IPCC报告中所详述的那样,地球的平均温度可以追溯到1000多年前——主要是通过冰芯采样。但是曼恩解释说,仍然不清楚的是该记录的空间格局,他没有参与象拔蚌的研究。“弄清楚它总体上有多温暖比弄清楚它究竟在哪里最温暖,以及在哪里不太温暖要容易得多,”他说。“气候系统中存在很多异质性。”
曼恩说,很多变化本质上都与海洋有关。因此,了解海洋中正在发生的事情对于理解气候的基本动态至关重要,他特别指出太平洋的厄尔尼诺现象。他指出,已知厄尔尼诺模式会影响非洲的降雨量,大西洋的热带气旋,北美的冬季天气以及美国西南部沙漠的干旱。
曼恩补充说:“我们可以有意义地预测全球的平均温度是多少,但是关于厄尔尼诺将如何变化存在很多不确定性。对如此基本的问题很少达成共识,这有点秘密。” 但是,他补充说,“将象拔蚌与树木年轮结合使用可以更好地确定[厄尔尼诺]模式。”
想要丑陋的象拔蚌:不论死活
替代指标组合并非没有局限性。树木可以存活500年,甚至1000年,而象拔蚌的寿命通常不超过150年。尽管如此,在书面记录较短的地方(例如在东北太平洋地区),简短的时间顺序可能很有价值。布莱克说,科学家们现在正在寻找在海洋沉积物中挖掘出死象拔蚌,以进一步扩大这一范围。
这种新方法也可以应用于其他地区和其他生物。“这些方法可能在有类似的生物可以用作南半球气候替代指标的地方找到同样甚至更重要的应用,”曼恩说。南半球大部分是水,因此像北半球常用的树木这样的活体记录相对较少。
俄勒冈州立大学的布莱克自己也在其他情况下使用了替代指标技术——通过太平洋石斑鱼的骨骼追踪气候。最近,他开始研究淡水贻贝壳,这种贻贝壳似乎可以记录河流的流量——这是另一个有用的气候变量。
同时,弗吉尼亚理工大学的科普恩海弗又回到了她最舒适的地方:森林。“树木年轮看起来很漂亮,”她说,“但是象拔蚌就像我见过的最沉闷的东西。它们太尴尬了——如此丑陋,像阳具一样。”
然而,美与野兽,或者更恰当地说,丑陋的象拔蚌幼崽,正在一起恢复气候中缺失的章节,并使地球上的生命有更好的机会获得幸福的结局。