人类未来的命运，这些章鱼知道

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在南极洲的边缘，一个巨大的冰盖即将面临不可逆转的命运。

撰文 | 二七

审校 | Clefable

 

地球上大量的淡水资源，储存在南极的冰盖中。其中，南极洲西南部的西南极冰盖（WAIS）虽然不是最大的一处冰盖，却是最令人担忧的一处——这里的冰盖最为脆弱。数据显示，从1979年到2017年，西南极冰盖平均每年会损失约1600亿吨的冰。如果西南极冰盖完全融化，则可能导致全球海平面上升数米。

 

图片来源：Department of the Interior/U.S. Geological Survey (data), Antimuonium/Wikipedia

 

我们都知道，西南极冰盖正受到气候变化的威胁，但问题在于，留给我们的时间还有多久呢？

 

末次间冰期

 

有大量的研究者曾试图回答这个问题，答案的线索之一曾出现在12.9万~11.6万年前的末次间冰期。这段时期的地球上虽然气候略有波动，但总体较为温暖。有研究显示，末次间冰期的全球气温比工业化前高0.5~1.5摄氏度——这个温度水平恰好可以作为如今气候变化程度的参考。

 

沉积学证据显示，末次间冰期全球平均海平面升高了5~10米。冰芯证据也显示，末次间冰期的西南极冰盖比现在的规模更小。但古气候学家想要确定，这5~10米中有多少是西南极冰盖融化贡献的？或者说，在末次间冰期西南极冰盖是否曾完全融化过。

 

没有时光机，我们只能尝试从已有证据中推测过去的可能性——这既是地球科学的麻烦之处，也是其迷人之处。但在很少数的情况下，我们能够找到一些关键又直接的证据。

 

这一次，这个证据存在于一群南极章鱼的基因里。

 

格陵兰岛和南极地形图，下方三张图为对应的剖面，其中浅蓝色为冰盖，橘色为陆地。（图片来源：https://global-tipping-points.org/）

一条近路？

 

这种章鱼名为特奎特章鱼（Pareledone turqueti），从大约400万年前，它们就生活在南极洲沿岸的海中。这种章鱼只能在海底缓慢移动，而不能长距离游动。它们的繁殖地点也在海底，雌性章鱼的产卵数量不多，但卵的个头相比其他章鱼要大一些，这意味着章鱼父母必须付出巨大的努力，来尽量保证较少的后代都能成功孵化。

 

这样的移动和繁殖的特性非常重要，因为这使得它们很难与相距很远的章鱼种群相遇和杂交。研究者希望能够通过它们的基因，复原它们曾经生活的足迹。

 

在最近发表于《科学》（Science）的一项研究中，研究团队分析了96只特奎特章鱼的DNA样本，其中大部分是渔船误捕后，送往博物馆收藏的——其中最古老的一款标本来自20世纪90年代。研究者将这些标本分别对应上它们的捕捞地，希望能够对比不同地理位置的种群，基因会有多大的差异。

 

我们可以在章鱼的遗传物质中看到与地理分布有关的趋势。例如在两个相邻岛屿Shag Rocks和South Georgia周围发现的章鱼种群中，它们的基因（相比其他种群）更为相似。这一结果完全符合直觉，因为这两个种群彼此距离很近，种群之间更容易发生基因交流。

 

然而当观察西南极冰盖周围的章鱼种群时，情况却很不一样。研究者惊讶地发现，生活在西南极冰盖与南极其他部分交界处罗斯海（Ross Sea）的章鱼种群，不仅与附近沿岸的种群共享过一些遗传物质，还与另一群章鱼发生过基因交流——就是西南极冰盖对面南威德尔海（South Weddel Sea）中的章鱼种群。问题在于，这两个种群之间相隔了一整个西南极冰盖。同样，在西南极冰盖的另一端，阿蒙森海（Amundsen Sea）的章鱼种群中，也出现了类似的情况。

 

图中红圈为罗斯海（Ross Sea）、南威德尔海（South Weddel Sea）与阿蒙森海（Amundsen Sea）的章鱼种群，它们如今被西南极冰盖隔开，无法发生基因交流（图片来源：原论文）

 

“如果按照现在的南极地形，这些章鱼需要沿着西南极冰盖沿岸游无数千米，才能与对面的章鱼相遇。”这项研究的共同作者萨利·劳（Sally Lau）表示，“这对这些不爱冒险的动物来说，简直是不可能的壮举。”

 

除非他们找到过一条近路。

 

冰盖下的通道

 

事实上，就在西南极冰盖下方，的确藏着这样一条近路。

 

西南极地区的陆地就像一个大型的盆地，中部凹陷，甚至有一大片陆地位于海平面以下。事实上，也正是由于这样的地形，冰盖更容易接触下方温暖的海水，才使得西南极冰盖如此脆弱。但如果西南极冰盖曾经消失，那么如今中间这块无法逾越的大陆，就会变成一条海道，足以使这条海道两端的章鱼种群发生基因交流。

 

今天的西南极冰盖阻断了章鱼种群的交流（左图），但如果西南极冰盖消失，三个章鱼种群就可以通过内陆海道交流（右图）（图片来源：原论文）

 

研究者利用模型，模拟了末次间冰期期间西南极冰盖的不同情况会如何影响章鱼的基因组。其中既包括冰盖一直保持较为完整的情况，也包括冰盖仅部分崩塌，海道只允许其中两个种群发生基因交流的情况。

 

在数千次模拟后，模型显示，只有西南极冰盖完全崩溃的情景最符合当今章鱼基因组中看到的模式。经过计算，研究者提出这些章鱼种群在13.9~5.4万年前的某个时间发生过杂交。

 

换句话说，这成为了一份直接的证据，证明在十数万年前的末次间冰期，这里的冰盖曾完全崩溃。

 

何去何从

 

论文的作者很清楚，这样的结果几乎很难在其他研究中复刻。它们需要有合适的遗传模式、能够提供足够的样本，但最重要的是，“它们既要在南极各地广泛分布，又不能有太强的移动能力。”

 

“这确实是第一个证明过去冰盖崩溃的生物学证据，我认为这才是这篇论文最特别和令人惊讶的地方。”美国科罗拉多矿业大学的的古冰川学家赖恩·万徒勒里（Ryan Venturelli，未参与这项研究）表示，“我们可以利用章鱼种群来了解南极冰盖的历史，这真是令人难以置信。”

 

西南极冰盖的脆弱性将决定全球各地人类的命运。2023年12月，《全球临界点报告》（Global Tipping Points Report）在《联合国气候变化框架公约》第28届缔约方会议（COP28）上发布，其中指出，我们正面临5大气候临界点被打破的风险，其中就包括西南极冰盖的消失。这个“临界点”一旦跨越，就意味着大面积、不可逆的南极冰损失，

 

与现在不同的是，末次间冰期是地轴倾斜和太阳轨道变化的自然循环的一部分，由此导致的阳光接收量的周期性变化在数万年的尺度下发生，而我们目前的变化是温室气体排放引发的，这一过程的速度要快得多。而末次间冰期的气候显示，即使是最乐观的气候变化情景所预测的最小气温上升，也可能导致西南极冰盖的崩溃和由此产生的海平面上升——这个气候临界点的确已经岌岌可危了。

 

几个关键问题仍未得到解答，例如过去的冰盖崩塌是否仅由气温上升引起，还是有更多的变量，例如洋流变化或是冰与固体地球之间的复杂相互作用发挥了作用。

 

在回答了这些问题之后，最终我们还是要回到那个问题：留给我们的时间还有多久呢？

 

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