
以下文章经许可转载自 对话,这是一个报道最新研究的在线出版物。
近日,亚马逊雨林的大火引起了全世界的关注。巴西总统雅伊尔·博索纳罗于 2019 年上任,在他的竞选中承诺减少环境保护,并增加亚马逊地区的农业开发,而他似乎已经兑现了这一承诺。
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亚马逊森林砍伐的死灰复燃令人震惊,原因有很多。此前,亚马逊森林砍伐在 2004 年达到顶峰后,减少了 80% 以上。热带森林是许多其他地方没有的动植物物种的栖息地。它们是土著人民重要的避难所,并以木材和其他有机物的形式储存着大量的碳,否则这些碳将加剧气候危机。
一些媒体报道暗示,亚马逊大火也威胁着我们呼吸的大气氧气。 法国总统埃马纽埃尔·马克龙于 8 月 22 日发推文称,“亚马逊雨林——这个产生地球 20% 氧气的肺——正在燃烧。”
亚马逊雨林产生地球 20% 氧气的说法经常被重复,但这是一种误解。事实上,地球上几乎所有可供呼吸的氧气都来自海洋,而且氧气储量足够使用数百万年。今年亚马逊大火有很多令人震惊的原因,但耗尽地球的氧气供应并不是其中之一。
来自植物的氧气
作为一名大气科学家,我的大部分工作都集中在地球表面和大气层之间各种气体的交换上。包括氧气在内的许多元素,在陆地生态系统、海洋和大气之间不断循环,这些循环是可以测量和量化的。
空气中几乎所有游离氧都由植物通过光合作用产生。陆地光合作用约有三分之一发生在热带森林中,其中最大的一片位于亚马逊河流域。
但是,每年通过光合作用产生的所有氧气几乎都被生物和火灾消耗掉。树木不断脱落枯枝落叶、树枝、树根和其他凋落物,这些物质滋养着丰富的生物生态系统,主要是昆虫和微生物。微生物在这个过程中消耗氧气。
森林植物产生大量氧气,森林微生物也消耗大量氧气。因此,森林——实际上,所有陆地植物——的氧气净产量非常接近于零。
海洋中的氧气产生
为了使氧气在大气中积累,植物通过光合作用产生的一些有机物必须在被消耗之前从循环中去除。这种情况通常发生在有机物迅速埋藏在缺氧的地方时——最常见的是在深海泥中,在已经缺氧的水域下。
这种情况发生在营养物质含量高,藻类大量繁殖的海洋区域。死亡的藻类和其他碎屑物沉入黑暗的水域,微生物以它们为食。与陆地上的微生物一样,它们也消耗氧气来完成这个过程,从而耗尽周围水域的氧气。
在微生物已经剥夺了水域氧气的深度以下,剩余的有机物会落到海底并被埋在那里。藻类在水面生长时产生的氧气仍然存在于空气中,因为它没有被分解者消耗掉。
海洋中微小的浮游植物产生了地球上产生的一半氧气。
埋藏在海底的这些植物物质是石油和天然气的来源。较少量的植物物质被埋藏在陆地上缺氧的条件下,主要是在水位阻止微生物分解的泥炭沼泽中。这是煤炭的来源材料。
只有极小的一部分——可能只有 0.0001%——的全球光合作用通过这种方式的埋藏而转移,从而增加了大气中的氧气。但是,经过数百万年的时间,这种生长和分解之间微小不平衡所留下的剩余氧气已经积累起来,形成了所有动物赖以生存的可呼吸氧气库。数百万年来,它一直徘徊在大气体积的 21% 左右。
部分氧气通过与地球地壳中的金属、硫和其他化合物发生化学反应而返回地球表面。例如,当铁在有水的空气中暴露时,它会与空气中的氧气发生反应,形成氧化铁,一种俗称铁锈的化合物。这个过程称为氧化,有助于调节大气中的氧气水平。
不要屏住呼吸
即使植物的光合作用最终对可呼吸的氧气负责,但只有极少一部分植物生长实际上增加了空气中的氧气储存量。即使地球上所有的有机物都被一次性燃烧掉,世界氧气的消耗量也不到 1%。
总而言之,巴西在保护亚马逊问题上的倒退并没有对大气氧气构成有意义的威胁。即使森林火灾大幅增加,氧气的变化也很难测量。空气中有足够的氧气可供数百万年使用,氧气的量是由地质作用而不是土地利用决定的。森林砍伐的激增威胁着地球上一些生物多样性最丰富、碳含量最高的景观,这一事实本身就足以反对它。