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生物多样性和气候变化如何相互影响

摘要

生物多样性无可避免地与气候紧密联系在一起,但二者并非直接相互作用。本政策综述从两方面分析了这种相互关系。作者首先探索了全球气候变暖对生物多样性的影响,从日益加快的物种灭绝速度到生殖周期和生长季节的微妙变化;继而调转话锋,把目光投向生物多样性如何影响气候变化。例如,砍伐森林可以引起湿度和温度的改变,并将森林固碳释放到大气中,从而影响当地和全球的气候。同样,海藻种群的改变可以通过一系列自然过程降低大气和水的温度。由此,作者解释了为什么虽然国际上困难重重,但还是需要一个强大的综合反应对策,在取得真正进展之前,政府仍旧需要调整他们处理环境问题的方式。

汉娜·瑞德(Hannah Reid):国际环境发展研究所气候变化计划副研究员。巴拉克里希纳·匹苏帕蒂(Balakrishna Pisupati):世界自然保护联盟亚洲地区生物多样性计划负责人。海伦·鲍奇(Helen Baulch):目前是国际可持续发展研究所实习生。

历史脉络

地球历史上经历了气候的多次重大变化。不论是变暖还是变冷,这些气候变化毫无疑问对生态都具有重要的影响:化石记录显示在过去的5亿年里物种大灭绝都和主要的气候变化有联系。

然而,当前的全球气候变暖却不同于以往,它已经被人类活动极大地“加速”了——尤其是矿物燃料燃烧时温室气体的排放。农业和改变土地利用等其它人类活动也能够引起甲烷、二氧化碳、氧化氮和一些工业气体的排放,同样影响着气候变化。

这些气体排放的增加使得温室气体在大气中的比重增大。二氧化碳聚集比以往2万年的任何时候都要快。全球气温增长速度预计在不久的将来成为近1万年来的最高纪录。[1]

因此,气候变暖很可能对物种及其生活环境产生重大影响——简言之,就是对生物多样性产生影响。正如我们有责任保护生物多样性一样,我们必须控制温室气体在大气中的浓度并且帮助人类和生态系统适应地球变化的气候。 气候变化如何影响生物多样性

对气候变化如何影响生物多样性的了解尽管还是有限的,但最新的研究确定了一些由于气候变暖而明显改变的地区。一个就是生态学家所谓的“生态系统分界线”(ecosystem boundaries),即把草很高的草原和混合草原分隔开来的过渡地带。降雨和温度的改变可以移动这些分界线,某些生态系统扩展到新地区,而其它生态系统则因气候变得不再适宜原有物种生存而缩小范围。

显然,气候变化可以急剧加快物种的灭绝速度。对全球5个地区的最新研究表明,如果气候持续变暖,濒临灭绝的物种数量将显著增加。中期研究预测到2050年由于气候变化这5个地区有24%的物种行将灭绝。研究还指出气候变化对许多物种生存造成的威胁要比破坏它们自然栖息的威胁更大。[2]

气候变化也可以在细胞和基因水平上影响物种。物种基因序列的改变是生物体适应新的气候条件所致,温度的升高也能加快细胞利用能量的速度。[3]

能够观察到的气候变化的其它影响还包括:某些物种繁殖期的改变;许多地区生长季节长度的改变;不同物种丰富度的改变;虫害和疾病爆发频率的改变等。例如,温度变高使得北美泰加林中最具破坏性的害虫之一云杉芽虫产卵数量增加,继而必将导致这种虫害更为严重的爆发。[4]

当然,地区间气候变化对物种多样性的影响相当不同,其中一个原因是不同地区温度和降雨有所不同。气候变化最迅速的应该是在地球的远北、远南地区及山区。不幸的是,这些地区的物种通常没有可替代的栖息地,这是一个重要因素,导致它们无法像某些温带动植物那样迁徙或扩展到别处继续生存。

其它物种也受到不同方式的伤害。譬如,海水温度升高使得珊瑚虫和生活在珊瑚礁的其它生物濒临绝种。种群量小或局限于少数区域的物种也显然易受伤害。疾病或干旱这样的灾害就可以消灭一个小种群。一旦突然发生火灾或因其它灾难而大批死亡,栖息地少而孤立的种群将很难恢复。

生物多样性如何影响气候

影响途径不是唯一的。就像气候变化改变生物多样性状态一样,生物多样性的改变同样也能影响全球气候。最值得注意的是过度利用土地导致温室气体排放增多,损害生物多样性。

森林需要保护。固碳主要储存在森林里。森林大火或砍伐森林时,二氧化碳就会释放到大气中。据估计1850到1998年间释放到大气中的二氧化碳有1/3来自于陆地,绝大多数是由于森林毁灭。[5] 森林有助于调节空气湿度,并能降低气温,因此砍伐森林可以使温度变高并改变空气湿度。

另外,温室气体主要还储存在泥炭地或泥沼里。全球土壤中的碳将近1/3储存在那里。每当沼泽地或泥炭地退化或被烧毁、排干变为农业用地时,温室气体就会释放到大气中。1997年发生在印度尼西亚的泥炭地森林火灾就是一个生动的例子,所释放的二氧化碳总量相当于全球矿物燃料年均碳排放的40%。[6]

生物多样性和气候变化之间的作用也存在反馈机制。例如,某些海藻向大气释放硫酸二甲酯(DMS)等化学物质,而硫酸二甲酯与云的形成有关系。全球温度变暖引起海洋温度升高,某些海藻种群量迅速增长,释放更多的硫酸二甲酯,结果提高了硫酸二甲酯水平,形成大量的云层覆盖,减少了到达地球表面的总热量,反而有助于降低温度。[7]

综合政策反应

气候和生物多样性之间相互作用的各种方式引导研究人员和政策制定者逐渐得出结论:将有关这两个问题的工作合并起来比分别处理更有效率。

这就意味着需要以更综合完整的方式来实现《联合国气候变化框架公约》(United Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCCC)和《生物多样性公约》(Convention on Biological Diversity,CBD)所提出的要求。两个公约都是1992年巴西里约热内卢召开的地球峰会(联合国环发大会)上成形的。

《框架公约》主要通过《京都议定书》(Kyoto Protocol)等全球协定的谈判、及在适应气候变化的实践中向政府提供指导,从而达到平抑大气中温室气体的浓度的目标。《生物多样性公约》的目标则是“保护生物多样性及其可持续利用,公平分配利用基因资源所产生的利益。”

尽管彼此目标不同,但这两个公约的成员国已经开始着手综合处理、加强合作。譬如,《生物多样性公约》设有一个技术专家特别小组(Ad Hoc Technical Expert Group),确定了一些有可能加强两个公约联系的领域。[8]同样,这两个公约还有《联合国防治荒漠化公约》(the UN Convention to Combat Desertification)的秘书处成立了一个联合联络小组,负责帮助把气候变化和生物多样性的有关要求联系起来。

《京都议定书》跨界进行温室气体减排的三种机制之一“清洁发展机制”,使政策制定者将气候变化和生物多样性的有关工作紧密联系起来,对生物多样性更具积极意义。清洁发展机制是《京都议定书》中设立的一个市场化金融工具,发达国家可以向发展中国家的减排项目投资,并相应获得温室气体减排额度,即所谓碳信用额度,以此达到《京都议定书》中对其温室气体减排目标的要求。植树造林等项目作为碳汇(carbon sink)将在该机制下更为活跃。在退化地区建造由本地品种构成的人造林可以形成宝贵的生境从而保护生物多样性。

实际上,同时贯彻这两个公约并非易事。它们有各自不同的支持者、管理安排、缔约国和科学指导机构。

联合应对气候变化和生物多样性的实践

把重点放在国家项目上可能会取得更好的效果。气候变化和生物多样性同时研究的项目虽然为数不多,但已经在几个国家开始进行了,南非的阿多大象国家公园项目(Greater Addo National Park in South Africa)即为一例。阿多公园幅员辽阔,有多种海拔、微气候和生态系统。当气候变化对物种当前生活环境有不利影响时,保护这样的多种生物栖息地,可以确保物种能够迁徙到另一个安全的栖息地得以继续生存,这样就化解了气候变化的影响。

越南北海岸沿线1万2千公顷的红树林修复项目不仅储存大量固碳,而且可以形成一个宝贵的生存环境。当地企业可从养殖螃蟹、虾和软体动物等新兴水产业中受益,而红树林也保护村落和类似生态系统免受热带风暴的毁灭性破坏。[9]

能源生产领域在减少人类对气候变化的影响、保护生物多样性方面同样拥有巨大潜力。目前全球二氧化碳排放量约有80%来自于生产和利用矿物燃料等人类活动。可再生能源作为理想的替代已经相当普及。确实,对于那些还使用木材做燃料的国家,推广沼气和节能炉可以显著减少对森林的压力并保存固碳。

然而,某些推行可再生能源的项目也会影响生物多样性。譬如,大规模水电项目可以限制鱼类洄游并导致汞污染,使水和陆地的生物多样性受到损害。[10, 11, 12] 浸水土壤和植物腐烂可以引起二氧化碳和甲烷的释放,也成为温室气体的“发射器”。

类似地,生物多样性保护应当成为影响风电场设计和定位的重要因素。有几种已成为受危胁物种的鸟类不断被风力涡轮机杀死,其实简单的设计改进就可以控制这些死亡率。这种风险使替代能源的有关政策制定要兼顾生物多样性保护就变得尤为重要。

展望未来

生物多样性和气候变化的关系问题至今还有许多无法回答。其中一个就是森林储存和释放的碳总量到底是多少,这是要求缔约国必须估计的一个指标。若要精确计算就必须把导致碳排放的虫害、森林火灾、伐木量等因素考虑进去,然而迄今为止,科学家还没有找到切实可行的操作办法。

第二个问题是如何联合治理生物多样性和气候变化等问题。除了《生物多样性公约》和《框架公约》之外,联合国成员国也是其他许多环保协定的缔约国,譬如有关保护移栖物种、管制濒危物种贸易、逐步停止有机污染物排放,减缓土地沙漠化速度和修复臭氧层等协定。

因此,如果非要给气候变化和生物多样性排个先后顺序的话,那么首先引发的将会是一场关于国家如何履行环保义务的广泛辩论,这对那些既没有专门技术也没有资金来执行这些高度复杂的国际协定的发展中国家而言尤为实用。

近年来,已经提出了几个国际环境治理模式。其中,鼓励国家设立单一机构来履行他们所有国际环境协定下的职责,可能是一个国家层次的改革。目前,已有许多国家设立了单一机构来处理各种貌似毫无联系实际却需要向同一个政府部门报告的事务。

灾难管理可能是另一个国家层次的改革。国家应对气候灾难的计划不仅可以明确那些容易受到威胁的人类居住区,而且可以识别本地生态系统,是一个比较综合、全面的措施,关键是要把生态系统既看作当地经济支柱又看作生物多样性的避难所来加以保护。

总之,所有环境问题都与自然系统有着的千丝万缕联系。相信不久的将来,国际和国家层次的研究和政策制定必将反映这种内在联系。

[在此,作者感谢那些评论家的意见,感谢伊桑·马苏德(Ehsan Masood)和撒利姆·胡克(Saleemul Huq)的支持与帮助。]

References

[1] Intergovernmental Panel on Climate Change (2001) Climate Change 2001: Impacts, Adaptation, and Vulnerability.

[2] Thomas, C.D. et al (2004) Extinction risk from climate change. Nature 427:145-148.

[3] Malcolm et al (1998) MISSING

[4] Gitay, H. et al (2002) Climate Change and Biodiversity. Intergovernmental Panel on Climate Change Technical Paper V.

[5] Watson et al (2000) MISSING

[6] Page, S. E. et al (2002) The amount of carbon released from peat and forest fires in Indonesia during 1997. Nature 420:61-65.

[7] Sciare, J. et al (2000) Inter-annual variability of atmospheric dimethylsulfide in the southern Indian Ocean. Journal of Geophysical Research 105:26,369-26,377.

[8] CBD Ad Hoc Technical Expert Group on Biodiversity and Climate Change (2003) Interlinkages Between Biological Diversity and Climate Change and Advice on the Integration of Biodiversity Considerations into the Implementation of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) and Its Kyoto Protocol. Draft Report for Experts and Government Review.

[9] International Federation of Red Cross and Red Crescent Societies. (2001) Coastal Environmental Protection: A Case Study of the Vietnam Red Cross.

[10] Montgomery S. et al (2000) Temporal and spatial influences of flooding on dissolved mercury in boreal reservoirs. The Science of the Total Environment 260(1-3):147-157.

[11] Fearnside, P.M. (2001) Environmental impacts of Brazil's Tucurui Dam: unlearned lessons for hydroelectric development in Amazonia. Environmental Management 27(3):377-396.

[12] Fu C.Z. et al (2003) Freshwater fish biodiversity in the Yangtze River basin of China: patterns, threats and conservation. Biodiversity and Conservation 12(8):1649-1685.