时隔75年,埋藏冻土的“丧尸驯鹿”引发大疫病

果壳网 2018-12-05 11:58:00

在西伯利亚寒冷的冻土里,埋藏着一只驯鹿的尸体。这不是一只普通的驯鹿,75年前,它染上炭疽死去,随即逐渐被冻土所掩埋。好在,西伯利亚的苔原冻土是一片完美的“冰箱”,将驯鹿尸体和它体内的病毒牢牢锁在地下。

然而,因为气候变化,冻土融化了。

去年9月,西伯利亚爆发了大规模的炭疽疫情,起因正是冻土融化暴露了这只多年染病死去的驯鹿,释放了病菌。这场起因如同丧尸电影般“科幻”的疫情,在现实中造成了几千只驯鹿死亡,近百人就医,俄罗斯甚至准备扑杀25万只驯鹿——而疫情爆发的亚马尔半岛,驯鹿数量是30万只。

这可能是最近一次冻土以一种不太漂亮的姿态高调亮相在大众视野里。

在气候变暖的大背景下,我们时常能听到冰川消退、海冰消融,其实陆地也正在解冻融化。

比想象得多,没想象得远

顾名思义,冻土就是冻住的土体。这很容易被误会成是个罕见遥远的概念。其实北半球接近六成的陆地都存在季节性融冻的现象,1/4的陆地下包含永冻层。此外,北半球还存在着末次冰期留下的礼物,封存在北冰洋底成为海底永久冻土。


北半球冻土分布。图片来源:Tingjun Zhang,美国国家冰雪数据中心

离我们不算太远的青藏高原拥有全世界最大范围的常年冻住的高海拔永久冻土,这也是当年青藏铁路的建设面临的主要困难之一。我国的永久冻土还分布于黑龙江北部及大、小兴安岭。即使在中纬度地区,也存在着可能结冻数小时或数日不等的短时冻土。


中国冻土类型大致分布。

“冰箱”里不仅有土

冻土就像一个大冰箱,而冻住的不仅是土,土壤中包含的大量有机物也被一并装入其中,从不起眼的微生物到完整的动物尸体——去年那出科幻小说般的“西伯利亚驯鹿悲剧”就是最好的证明,75年前瘟疫中死亡的驯鹿带着炭疽杆菌冻在了土地下。

早有研究指出,这种永冻层中“冷冻”的炭疽芽孢可保持活性达105年,如果掩埋深度增加,细菌或许能够休眠更久。

破纪录的发现来自2014年一个法国团队,他们从西伯利亚“冰箱”中发现了年龄超过三万岁的“西伯利亚阔口罐病毒”(Pithovirus sibericum),它的繁殖方式与天花相似。可怜的阿米巴变形虫被团队选做实验材料,证明了这种病毒仍具有感染性(但对人畜无害)。


形似古希腊罗马的双耳细颈陶罐的西伯利亚阔口罐病毒(Pithovirus sibericum)。图片来源:Julia Bartoli

当“冰箱”不工作了

如此大量有机物意味着巨大碳贮存。粗略估计,自末次冰期旋回,冻土“吞下”了超过1.4×1015千克古老的土壤有机碳。当冻土融化,微生物重见天日,而部分有机碳将以二氧化碳与甲烷这类温室气体的形式释放至大气,释放的温室气体又会进而加速将来的全球气候变暖。

随着遥感技术的发展,人们已经能在不同尺度上对冻土进行观测研究。近年冻土退化是不争的事实。冻土潜在碳释放量的现有评估主要来自实验室模拟与土壤升温实验。对科学家来说最困难的是,如何有效地对如此大片的陆地土壤与大气碳交换进行直接监测。 

从空中观测到的西伯利亚消融的冻土。图片来源:qiuzhi5.com

当冻土融化,可能产生类似石灰岩喀斯特的岩溶现象,形成冰洞或塌陷,被称为热喀斯特。融水汇聚在这些低洼处则会形成热喀斯特湖。这些湖泊不同于陆地环境,科学家从中找到了直接的测量途径。去年就有一项最新的研究通过测量这些湖里冒出的气泡,结合其它数据对北极永久冻土甲烷排放做出了定量分析。

学界越来越多地意识到冻土融化是不可忽略的气候影响因素,但目前大多气候变化的预测模型并没有完全将冻土融化及其温室气体排放的后果纳入考量。更多的评估预测研究仍在继续。

冻土养育的动物与原住民

除了研究者,还有一些独特的族群每天的生活都要与永久冻土打交道。

英文中冻原一词(tundra)出自萨米语,意为“无树的平原”。萨米人是北欧最大的原住民族群之一,主要分布于瑞典、挪威、芬兰与俄罗斯科拉半岛。历史记载,他们的驯养驯鹿的传统能够追溯至公元800年。他们用驯鹿的习性命名月份,直至今天仍有部分萨米人保持着这种畜牧传统。除了萨米人,亚库特人、涅涅茨人等西伯利亚原住民都是传统的驯鹿牧民。

冻土融化使冻原植被在夏季生长更为蓬勃,这对夏季鹿群繁殖是极大优势。但到了冬季或许就会转为劣势——更多的鹿开始争抢有限的资源,幼鹿承受着更大的压力。

此外,随着气候变暖,冻原表面随季节融冻更为明显,使土层表面在冬季很容易结一层坚固的薄冰层。驯鹿觅食需要耗更大力气才能吃到藏在下面的植被,一些幼鹿甚至无法成功进食而饿死。 


因为地表坚硬的薄冰而饿死的驯鹿幼鹿。图片来源:Christian Pedersen,世界自然基金会

气候变化同时改变着鹿群迁徙的途径。这些都进而影响着极地原住民的生活方式,成为除现代化冲击之外导致他们放弃传统的另一原因。

去年冬天,半岛电视台(Al Jazeera) 的两位记者来到挪威边陲小镇,采访记录了几位萨米原住民和他们的生活。采访当中有个细节:一个清晨,记者跟随驯鹿牧人约恩纳·乌兹(Jonna Utsi)前往牧群所在地的路上,乌兹在一片尚未完全结冻的土地前停住告诉记者:

“这就是气候变化,我们每天亲眼目睹着。”

参考资料:

1. NSIDC (2017). Where is Frozen Ground? Available at: https://nsidc.org/cryosphere/frozenground/whereis_fg.html;

2. Matthieu Legendre et al. (2014). Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. PNAS;

3. Anthony, K. W. et al. (2016). Methane emissions proportional to permafrost carbon thawed in Arctic lakes since the 1950s. Nature Geoscience;

4.WWF-Norway. Effects of climate change on reindeer. Available at: http://www.panda.org/arctic;

5. Parameswaran, Gayatri & Gaedtke, Felix (2015). Climate change: Arctic reindeer herders on thin ice. Al Jazeera. Available at: 

6.http://www.aljazeera.com/indepth/features/2015/11/climate-change-arctic-reindeer-herders-thin-ice-151130075606930.html.


编辑:Jerrusalem 

排版:Sol_阳阳


科学人问答

下列哪一项是冻土地区没有的?

A.驯鹿 B.西伯利亚阔口罐病毒 C.喝醉的俄罗斯人 D.圣诞老人

答案将在留言区公布。


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