自然是人类赖以生存和发展的基本条件。近日，植物学家、英国皇家植物园邱园的科学部主任亚历山大·安东内利（Alexandre Antonelli）新作《隐蔽的宇宙：探索人与自然和谐共生的未来》分享会在国家植物园南园举办。分享会以“探索生命奥秘”为主题，中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室主任、植物标本馆馆长、博士生导师孔宏智，武汉植物园研究员陈思翀等嘉宾受邀出席。

亚历山大·安东内利在《隐蔽的宇宙：探索人与自然和谐共生的未来》分享会现场。活动由人民邮电出版社、北京智元微库文化发展有限公司和中国科学院植物研究所联合主办（主办方供图）。

亚历山大·安东内利出生在巴西，在巴西东南部靠近大西洋雨林的地方长大，小时候热衷于收集昆虫、种子、贝壳以及其他东西。在其成长过程中，他对探索隐蔽的动植物世界始终抱有极大的热情和兴趣。完成生物学的基础学业后，安东内利进入瑞典哥得堡大学攻读博士学位，研究美洲热带地区的生物多样性的进化。2017年，安东内利创立了哥德堡全球生物多样性中心，并担任该中心的首任主任。其后，他进入世界上首屈一指的植物和真菌研究机构——英国皇家植物园邱园成为科学部主任。不久，他又受聘成为牛津大学客座教授。

(资料图片仅供参考)

安东内利的科研足迹遍布世界各地，其研究课题涉及整体生态系统（比如热带雨林）的起源和进化、生物多样性的时空变化及变化过程，他受过专业的植物学的学术训练，研究过各种不同的生物及化石记录。在科研过程中，安东内利及其合作伙伴试图厘清气候变化和生命史早期的其他事件如何影响物种，希冀从对过去的研究中学到更好的预测未来科学发展的方法。

活动现场，安东内利指出，生物多样性是“地球上生命的多样性”，这是一个非常复杂的概念，包含丰富的特征和意义。安东内利认为，生物多样性包含了物种多样性、遗传多样性、进化多样性、功能多样性和生态系统多样性，它们彼此相互联系又互不相同。“意识到我们正生活在环境危机中，这似乎很可怕，然而根据我在研究中获得的洞见，我知道我们仍然有时间来解决这些问题。”安东内利表示，“只要自然生境和物种还在，希望就还在。有了关于自然界的知识，有了关心自然界的意愿，我们就有了以更可持续的方式塑造未来的动力。”结合《隐蔽的宇宙：探索人与自然和谐共生的未来》一书，安东内利认为我们应当把探索生物多样性当作一趟连贯的旅程，从基础知识入手，以人人都可以采取的实际行动结束，创造一个人与自然和谐共生的未来。

以下内容选自《隐蔽的宇宙：探索人与自然和谐共生的未来》，标题为摘编者所加，非原文所有。已获得出版社授权刊发。

《隐蔽的宇宙：探索人与自然和谐共生的未来》，[巴西]亚历山大·安东内利 著，喻柏雅 译，人民邮电出版社2023年5月版。

气候变化可能对剩下的物种构成越来越大的威胁

气候变化是我们社会面临的最大挑战之一。它影响到全球的粮食生产、水资源供应和健康人类，并可能导致海平面上升，随着时间的推移，这会让生活在沿海地区的数亿人被迫流离失所。不过，对于生物多样性，气候变化只是第三大威胁，位于生境消失和对物种的过度开发之后。这并不是说气候变化不重要，它很重要。现在，大量的自然生态系统已经遭到破坏，物种的数量已经大大减少，气候变化可能会在未来几十年里对剩下的物种构成越来越大的威胁。

许多人把气候变化等同于世界各地的温度随着时间推移而稳步上升。这的确是最值得注意的气候变化之一，回想一下，你儿时的寒暑可能与现在的寒暑截然不同。然而，它的影响不止于此。气候变化还涉及我们能在世界各地看到的降雨量的明显差异，像澳大利亚和地中海等地区变得越来越干燥，而其他地区，特别是赤道附近，则变得越来越湿润。如果说人们之前对造成这些变化的根本原因还存在些许怀疑，那么现在疑云已经散尽：无可争辩，就是我们排放了二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等温室气体。这些气体是由各种人类活动产生的，特别是电力热力生产业、农林业、运输业和制造业。

大多数物种的气候耐受性很差，只在一个很小的温度范围内生长得很好。我们也不例外。研究表明，在办公室里，理想的环境温度差不多是22℃。增加几摄氏度，我们进行复杂决策的能力就会下降；降低几摄氏度，我们的生产力就会下降。虽然这些计算是刻板地以体重70千克的男性为基准的（女性通常偏好高几摄氏度），但是它们适用于来自世界各地的人们。因此，几千年来，人们一直生活在地球全部气候范围的一个小子集里这一点也就不足为奇了。虽然我们居住的区域的年平均温度大多在8℃~28℃，但是人们一直偏爱13℃左右的地方，这正是如今北京、米兰、惠灵顿和纽约的年平均温度。虽然很难建立因果关系，毕竟其他因素也可能参与其中，比如农业的潜力和避免热带疾病，但是它仍然明显反映了我们与气候有着多么密切的联系。

纪录片《寻秘自然》（2020）剧照。

随着气候的变化，不能在新条件下生存的物种有两个选择，要么适应新条件，要么移动到环境更宜居的新地方。如果不这样做，这些物种就会灭绝。一些物种和物种内的种群确实显示出快速适应的迹象，并且从更温暖的气候中受益，比如我的巴西同行费尔南达·韦尔内克（Fernanda Werneck）在位于马瑙斯的巴西国立亚马孙研究所研究的一些蜥蜴。不幸的是，大多数物种，包括人类，在生物性适应方面都糟糕透顶。我的很多研究就是为了了解物种如何应对历史上的全球温度升高的情况，在所有这些研究中，适应所需的时间比我们现在所剩的时间要长得多。事实上，根据估计，物种可能需要以比过去快1万倍的速度来适应不断变化的新环境，这是不可能做到的，至少对许多物种来说是不可能的（至于到底有多少物种，有待科学讨论）。

因此，受到气候变化威胁的物种的主要生存希望是移动到其他地方。在过去，从甲地移动到乙地并不像现在这样大费周章。如今，我们已经把地球上的大多数生态系统搞得支离破碎，为自由移动增加了新障碍，比如城市、公路和耕地。在一些国家，在大路上架设森林桥梁有助于为动物移动提供安全通道，环保主义者会人工帮助一些标志性物种（主要是哺乳动物和两栖动物）到达新地区。然而，大多数物种并没有得到这些奢侈的服务。

世界上的山地提供了一丝希望。由于在崎岖不平的景观上种植作物或采收木材存在困难，人类长期以来都忽视了山地。与平坦易耕的地区相比，世界各地的山地已经得到了不成比例的保护。这是一个好消息，理由有二。第一，山地天然拥有很高的生物多样性。虽然它们只占全球陆地面积的1/8，但是它们集许多不同的生境于一身，因此它们成为1/3陆地物种的家园；第二，生活在山地的物种只需要移动比较短的距离，比如往上坡爬一点，就能找到它们最适宜的温度，而生活在较平坦地区的物种可能需要移动上百千米（通常背离赤道）来寻找有它们所习惯的气候的地方。在安第斯山脉，自210多年前洪堡到访以来，有数十种植物已经往上坡移动了数百米，以追随其最适气候和植被带。

并非所有物种都能随着温度上升迅速往上坡移动

坏消息是，并非所有物种都能随着温度上升而迅速往上坡移动，即使它们能做到，也总有一个终极限制：山顶。虽然科学证据有限“往往是因为缺乏可靠的历史记录”但是似乎许多山地物种的爬坡进度都是滞后的。让情况变得更加复杂的是，许多与其他物种表现出强烈的生态相互作用的物种，比如植物与其特化的传粉者，需要一起移动。因此，虽然山地为目前在低海拔地区的物种提供了未来的庇护所，但是关键在于沿着海拔梯度的升高保护好廊道，以增加物种长期生存和自由移动的可能性。这在许多地区行得通，不过不是所有地区，比如澳大利亚，其地形主要是平地，山峰的海拔最高只有2228米。连接着低地自然生境的生物廊道可以允许物种交换基因并保持适当的种群规模，因此在保证物种的长期生存方面，它们与山地的生物廊道同等重要，但是它们可能无法像后者那样提供针对气候变化的同等缓冲。

已经生活在气候极端地区的极地物种是最脆弱的，因为当它们的生境消失时，它们往往没有其他地方可去。北极熊、北极狐、海象、一角鲸，以及陆地上和海洋中的其他许多动物都与冰雪有着密切的关系。21世纪最初几年在斯堪的纳维亚半岛北部山区进行田野考察时，我帮同事乌尔夫·莫劳（Ulf Molau）和其他人捕捉旅鼠——一种超级可爱的小型啮齿类动物，在某些年份会大量出现—以评估气候变化可能对它们的体重和幼崽数量造成何种影响。即便在那时，我们也已经看到它们的生存环境出现了重大变化。越来越暖和的冬天带来了更多的雨水和融化的雪，它们会很快结成了坚硬的冰层，旅鼠无法冲破冰层就饿死了。即使是体型大得多的驯鹿在那里也面临着类似的问题，它们无法吃到冰层下面生长的地衣，而地衣是它们过冬的主要食物。

有些生态系统对气候变化特别敏感，珊瑚礁就是最极端和最具警示性的例子之一。由于对水温变化很敏感，它们前途未卜。随着水温的升高，珊瑚会驱逐与其共生的藻类。这会让珊瑚暴露出其裸露的碳酸盐表面而变得完全发白——“白化”。由于藻类对珊瑚的生存至关重要，随着时间的推移，如果这种水温条件持续，最终珊瑚和藻类都会死亡。

一个健康的珊瑚礁，《隐蔽的宇宙：探索人与自然和谐共生的未来》内页插图。

我们很容易认为区区0.5℃不会带来任何显著的变化，事实却大相径庭。如果全球变暖在整个21世纪最多升高1.5℃的幅度内——这是《巴黎协定》设定的目标之一，那么预计全世界所有浅水珊瑚礁中只有10%~30%能够存活。这是一个极其糟糕的前景，不幸的是，这已经是设想中的最佳状况。如果温度上升幅度达到2℃——基于当前趋势的大多数预测所指向的最低值，预计只有不到1%的珊瑚礁能够存活。这是一个令人难以置信的可怕未来，须知，这些生态系统所拥有的极端多样性经过了数亿年的进化，如今作为渔业、旅游业、海岸保护、医药业等行业的资源，正为全世界超过5亿人提供着多种惠益。

还有一个与二氧化碳排放有关的威胁：海洋酸化。在人类活动每年释放的400亿吨二氧化碳中，至少有1/4被海洋吸收。这同从大气中吸收热量一样，都是海洋为我们提供的令人惊叹却未受重视的“服务”，这些“服务”有助于缓和我们对地球造成的巨大破坏。然而，这样做需要付出高昂的代价，因为这些碳都会导致海洋的酸度明显增加。1850年以来，全球海洋的平均酸度增加了约30%，到21世纪末，这一数据可能会达到现在的3倍。

正如我的法国同事萨姆·杜邦（Sam Dupont）和其他研究人员所展示的，现在有各种各样的物种，包括那些拥有含碳酸钙的骨骼或外壳因而对酸度很敏感的物种，比如海星、蛇尾、贻贝、牡蛎和海胆。保持体内酸度在适当的水平对海洋生物来说是至关重要的，而海洋酸化意味着它们必须消耗额外的能量来维持这一水平，这限制了它们的生长，削弱了它们的身体，有时甚至造成了它们的死亡。海洋酸化不仅会减少海洋中不计其数的物种的数量，而且会对海洋中复杂的食物网产生重要的连锁效应。

有时，气候变化对物种的影响产生得很快而且十分明显。一个典型的例子是研究全球变暖对物种的物候学的改变，即季节性事件的时程，比如植物何时开花、结果和落叶，某些鸟类何时迁徙，青蛙和蟾蜍何时在水中产卵，鱼类何时产卵，以及自然界循环往复的许多其他现象。在少数情况下，物候学与气候无关：燕麦、水稻和大豆就是这种情况，它们的开花时间由响应昼夜平衡的光感受器控制。

对大多数物种来说，其物候学在很大程度上受到气候的调节。关于某些物候学观察是否“正常”的历史记录是非常宝贵的。这促使日本研究人员青野靖之检索了由皇室、权臣和僧侣记述的文件，其中详细记录了一年一度的文化盛事—樱花在京都开花的时间。青野靖之的数据上溯至812年的开花时间，显示2021年迎来了有史以来最早的开花高峰日，即3月26日。比平常年份更早开始开花的植物可能会错过它们的传粉者，比如昆虫，后者可能还处在幼虫期或蛹期。当这些昆虫最终成形时，它们喜欢的花朵已经凋谢，它们可能因此得不到足够的食物，最终死亡。诸如此类的不同步还可能导致植物的种子无法散播，或者动物在当季过早产卵，更容易受到低温或干旱的影响。

气候持续变暖已然是一个挑战，而极端天气事件是另一个更严峻的挑战。一夜之间，极端天气事件可以摧毁整个生态系统。在世界各地，我们看到热浪、干旱、火灾、洪水及龙卷风的频率和强度都在增加。澳大利亚是一个引人注目的例子，让这种情况不断在我们眼前发生。2016年和2017年，热浪导致了大堡礁白化，杀死了大约一半的珊瑚。2019年，全澳大利亚有超过10.6万平方千米的土地受到灌丛大火的影响。

据澳大利亚科学家克里斯·迪克曼（Chris Dickman）及其同事的估计，有25亿只爬行动物和1.43亿只哺乳动物在这次大火中丧生。虽然澳大利亚的许多陆地生物区系，比如桉树，是在有规律的火状况下进化的，但是2019年的极端温度既加剧了火灾，又使大火殃及了以前从未被烧毁的地区。在邱园，我们储存了近9000种澳大利亚植物的种子，因此我们能够给我们的合作伙伴提供一些用于灾后恢复的材料，不过这是一项长期且艰巨的工作，而且只是杯水车薪，无法完全复原在这场悲剧性事件中丧失的生物多样性。

生物多样性的丧失和气候变化是相互交织的全球性挑战。当生态系统退化时，碳被释放出来，降雨模式被打乱；随着气候的变化，物种的多样性和分布以及生态系统的健康也会发生变化。打破这种恶性循环需要同时解决这两个危机。我们必须尽一切努力减缓甚至阻止气候变化，同时也要找到方法让我们人类和自然界更迅速地适应这些由我们启动的不可逆转的变化。

原文作者/[巴西]亚历山大·安东内利

摘编/何也

编辑/何安安

校对/刘军