满江红 - 它可能是人类逆转气候变暖的希望

2022-10-16 16:25:13 来源:网络

访问:

戴森11·11官网特惠季活动大厅


地球目前两极都是雪和冰,但是这种状态在地球历史上并不常见。

实际上在5500万年前,地球的二氧化碳含量特别高,达到了2500-3500ppm,远远高于目前400ppm的水平,因此这段时期也被叫做古新世-始新世极热事件(Paleocene- Eocene Thermal Maximum)。

要知道,这么高浓度的二氧化碳让北极憋出了亚热带气候,气温也达到了12-15摄氏度。在那时的北极你甚至可以看到雨林和类似河马的动物。北极热过的证据现在还留在那里。比如,在属于北极群岛的埃尔斯米尔岛(Ellesmere Island )上还可以找到当时茂密森林的化石。


5300万年前,北极的埃尔斯米尔岛(Ellesmere Island )气候十分温暖,还居住着类似于河马的哺乳动物冠齿兽(Coryphodon)。(图片来源:THE AMERICAN MUSEUM OF NATURAL HISTORY)

可是北极从什么时候开始变冷的呢?

这就涉及地球史上的一个大谜团了。

在古新世-始新世极热事件之后的渐新世,地球大气中的二氧化碳浓度骤然减少,随之而来的就是大气气温的降低,两极也冻成现在这个样子。

换言之,地球突然从温室变成了冰窟,研究者们被这种突然的变化打得措手不及,因此把这个时期称为“渐新世冰窖难题”(Oligocene Icehouse Conundrum)。


渐新世冰窖难题一直困扰着科学家们,但是2004年的一次北极科考活动带来了一个颇为合理的解释,而这个解释居然和我国古代的一种农业技术有关。

2004年,瑞典和俄国在北极组织了名为“北极冰芯远征”(the Arctic Coring Expedition)的科考项目。研究者们在沉积层里打洞,钻取了数千万年前北极风貌的切片——冰芯。


根据冰芯可以推测历史上的地质和气候变化,比如这个来自南极洲的冰芯中的黑色部分是2万年前的火山灰。(图片来源:Heidi Roop, NSF)

那年9月8号,科考队获得了渐新世冰窖早期的冰芯样本。令他们意想不到的是,这数千层沉积物中出现了一种淡水蕨类植物——满江红(Azolla)。


扫描电子显微镜下,北极冰芯中的满江红大孢子(B)和上面的钩状微观结构(D)。(图片来源:(DOI)10.1111/j.1472-4669.2009.00195.x)

等下,我国的著名戏曲词牌名是一种古老的植物?

是的,满江红的来头可大了,很可能是先有满江红这种植物,才有的满江红这个词牌名。


满江红Azolla caroliniana (图片来源:wikimedia)

满江红也叫“红萍”或“绿萍”(对对对就是一帘幽梦的女主),是很常见的“水草”,它们在水面成片生长,在烈日下呈现出鲜红的颜色,因此被取了这个霸气的名字。你可以在很多地方看到它,但是你可能不知道它对我国先民的生计有多重要。

实际上,满江红是水稻的神助攻,这就是为什么这种植物成了词牌名,甚至被一些学者称为“国宝”


南亚的农民在稻田里收拾满江红。(图片来源:seedsavers)

满江红对农业的重要性在于它是豆科植物之外唯一被用于农业固氮的生物,相当于古代的氮肥了。春天农户在给稻田灌水的时候就会种上满江红。满江红的生长速度极快,因此能遏制其他野草的长势。

在水稻生长后期,由于水稻阻挡了阳光,满江红长势变差。而在收割水稻时,稻田的水被排空,满江红就会干死。满江红死后,它制造的含氮物质就成了稻田的有机肥。

不过,满江红也不是独自做到固氮这一点的,它也靠一种神助攻——鱼腥藻属的蓝细菌(也叫蓝藻或蓝绿藻)Anabaena azollae。满江红的固氮技能点就是这种蓝细菌赋予的。


满江红(左上)和共生的蓝细菌(左下)。(图片来源:azolla foundation)

这种蓝细菌和满江红是共生关系。由于共同演化的历史超过1.1亿年,它的许多基因已经丢失,或者直接被满江红的细胞核吞并了。因此,这种蓝细菌无法脱离满江红生存。

因为蓝细菌的助力,满江红成为生长最快的植物之一,只消两天重量就可以翻番。蓝细菌也让满江红特别耐造:满江红只要3厘米深的水就能活。

最早意识到满江红固氮能力的是我国先民,中国古人用它当肥料的历史可追溯到2000年前。在2000年前的汉语词典《尔雅》中就有满江红的记载。在公元540年贾思勰撰写的《齐民要术》,以及明清的许多地方志中也出现了用满江红制作肥料,也就是“壅田”的技术。

比如,光绪二十四年(1898年)的《各省农事述·浙江温州》中记载:“属各邑农人,多蓄萍以壅田”,“夏至时萍烂,田水为之色变,养苗最为有益,久之与土质化合,便为肥料。”这里的萍指的就是满江红。


1500年前中国古人在给稻田种满江红。(图片来源:azolla foundation)

长期研究满江红的美国犹他大学地质学家 Jonathan Bujak 的介绍,随着佛教的传播,满江红被僧侣带到了亚洲的其他地方。

比如,越南也有至少一千年的满江红种植历史,满江红在越南叫做 Beo Giong。越南当地传说认为,满江红是越南国师阮明空在公元11世纪带到越南的。不过,也有人认为越南当地的满江红是越南女性 Ba Heng 培育的。由于满江红的重要作用,越南的许多村庄都建有纪念阮明空或 Ba Heng 的寺庙。


越南某处崇拜满江红的寺庙。(图片来源:azolla foundation)

话说回来,虽然满江红很容易生长,但是给满江红“留种”却是一件很有技术壁垒的事。这是因为满江红不耐寒,因此让满江红安全过冬就成了古代的“黑科技”。

越南的 Bich Du 这个村庄的几大家族掌握了这种关键技术,并在很长时期里实现了垄断。这些家族知道如何让满江红安全过寒假,因此控制住了这种古代肥料的供应和议价权,四面八方的人要到这个地方来购买满江红的“种子”。

不过也是因为这个原因,只有附近的村庄,如南定、海阳和兴安才用得上满江红。直到现在,Bich Du 还保留着满江红节这个旧传统。


越南农民在给稻田种满江红。(图片来源:azolla foundation)

1954年,越南政府开始对满江红的潜力展现出兴趣。为了扩大粮食生产,越南当局鼓励满江红接种技术的扩散,因此从大约60年代开始越南全国都开始种植满江红了。1973年,超过50万公顷的越南稻田都种上了满江红,面积大约是1954年的60倍。

越南人甚至把满江红宠上了天。1980年,越南首位宇航员范遵就曾把满江红带到太空做实验,第一代越南航天人希望用满江红来绿化地球人的地外殖民地。

在同一时期,我国政府也开始重视满江红的推广。满江红中的抗冻品种细叶满江红(Azolla filiculoides)在这个年代被引入我国北方,接着被带到美国,这让相对寒冷的我国北方和北美地区也可以使用这种生物肥料了。

现在在亚洲,尤其是东南亚的许多地方还在稻田里养殖满江红,包括印度、巴基斯坦、菲律宾、泰国。西非和南美洲的一些国家,比如厄瓜多尔也开始种植满江红了。


覆盖着满江红的水面。(图片来源:wikimedia)

看到这里,你大致能了解为什么研究者们在北极看到满江红会感到惊奇了,因为满江红是怕冷的淡水植物啊。然而北极冰芯却显示,在渐新世早期(约4800万年前),满江红并不是零星分布在北极的沉积层里,而制霸了北极洋面。其数量之多让研究者们把这个地质时代命名为“满江红事件”(Arctic Azolla Event)。


4800万年前北极附近海域出现满江红的地点(五角星),现在的亚洲在图片右上处。北极(+)。 (图片来源:(DOI)10.1038/nature04692)

所以,满江红如何来到北极海面的呢?

2006年发表在 Nature 上的一项研究指出,当时北极洋面的一层淡水为满江红创造了大量繁殖的条件,而这些满江红并不是河流带来的,而是北极自己养肥的。

海面可以有淡水层吗?这种情况如今也存在,比如亚马逊河就在大西洋上留下了数百千米长的淡水层。

而大约在4900万年前,北极海域“与世隔绝”,被四周的大陆包围了起来,和其他海洋断绝了联系,因此海水像死水潭那样开始分层。这么一来,来自河流的淡水就可能长期漂浮在咸水层上。

而由于海水分层,底部的生物因为缺氧而逐渐死去。由于没有能分解满江红的水生生物,它们就能够在海底沉积,直到被人类发现。


细叶满江红 (Azolla filiculoides)(图片来源:wikimedia)

满江红事件大约持续了80万年,它们的出现和消失都恰好卡在地球气候变化的关键时间节点上。

对比满江红事件的初期和末期,大气中的二氧化碳浓度(2500-3500ppm)被砍了一半。要知道在满江红事件之前,地球的温度比21世纪还要热。

更巧的是,满江红事件结束后,北极海洋表面温度迅速从10摄氏度上升至13摄氏度。

不论满江红是不是气候突变的原因,它已经引起了研究者和世界各国的强烈兴趣。

一些研究者相信,好好利用这种生物的话,人类或许有能力遏制甚至逆转全球变暖的趋势。

而世界各国的兴趣则在于经济利益了。因为满江红事件的发现让不少国家猜测,北极海底可能蕴藏着大量满江红形成的未开发的石油。满江红事件也因此掀起了对北极资源勘探的另一波热潮。

不论是用满江红活体给地球降温,还是用它们千万年前的“尸体”继续给石油工业续命,希望这种农业“黑科技”能够再次拯救人类吧。

,满江红孤军英雄 电视剧 - 它可能是人类逆转气候变暖的希望

相关:

张益唐被曝已证明黎曼猜想相关问题 震动数学界访问:戴森11·11官网特惠季活动大厅 微博博主“物理芝士数学酱”认为,如果张益唐所证明的是朗道-西格尔零点存在,那么黎曼猜想就可以死了:张益唐直接就是前后50年里最伟大的数学家,没有之一。但与此同时,他认为“这就过于骇人听闻”,因此他更倾向于认为张益唐所证明的,是朗道-西格尔零点不存在——“这也是更令人信服的结论”。但这项工作的价值可以说是毋庸置疑,正如知..

手机废人:“已读不回”背后的不安2016年,神奈川县横须贺市、千叶县柏市等自治体推出了手机版的“母子健康App”,既电子版的母子手册(母子健康手册 )。这个App可以记录从孕妇怀孕到胎儿出生以及婴幼儿成长过程中需要经历的预防、接种等一系列内容。母亲不仅可以通过这个App将胎儿的B超影像、出生时的录像制作成相册,还可以与家人共享。只要将孩子的身高、体重输入App,即可自动生成图表,直观地展现出孩子的成长过程。此外,App还提供了各类信息,如定期推送..

年轻,且有两条腿,简直所向披靡星期天文学周五好,这里是「星期天文学」。也许有读者还记得这个名字,它初创于2016年,是凤凰网读书最早的文学专栏之一。这几年,我们与网络环境相伴共生,有感于其自由开放,也意识到文字载体的不易,和文学共同体的珍稀。接下来的日子里,「星期天文学」将以一种“细水长流”的方式,为纯文学爱好者设宴。这里推荐的小说家,他们持续而毫不功利的写作,值得我们多花一点时间,也补缀、延展了我们的时间。「星期天文学」第13辑,嘉宾是作..

为何在继母迫害女孩的童话中,父亲要么不在,要么不管?蓝胡子、强盗新娘、白雪公主、灰姑娘……几代人讲述这些故事,它们如此疯狂惊悚,又如此平淡日常。“格林兄弟开始立志为‘诗歌史’添砖加瓦,根本无意出版‘供人消遣的书’。后来,威廉·格林不知不觉响应起大众的需求和期待,格林童话越来越远离初版时的粗野和纯朴,内容逐渐净化、风格化、文学化,大人孩子都喜欢。”哈佛大学民俗和神话研究教授玛丽亚·塔塔尔带我们重回童年的魔法森林,重新翻阅格林童话的最初版本——《儿童..

如今打开一本书,有的注释篇幅甚至超过了正文作为书的读者,我们或许有个直观感受是,这几年注释的篇幅似乎比以前更大了。打开一本书,有的注释篇幅甚至超过了正文。这当然不是指整本书一大半都是注释,而是有许多书,翻看几页,会发现有那么一两页是满篇的注释。如果是尾注,放在书的最后,有注释的页数加起来几十上百也是可能的。这些繁多的注释,似乎以“高人一等”的姿态宣告我们没有能力读下去。而我们本身也经常以一本书有没有满篇的注释,来决定是看还是不看,背后的..

昨天我哭够了,今天心情好愉快啊今天我们如何养育孩子?是希望他(她)和自己一样成功,还是不要再走自己过去的老路?口头说着只愿他/她健康、快乐、幸福——事实上已是近乎完美的期许——而常因现实的落差而焦虑不已?……几乎每一对父母都终将面临这些难题。即便翻过了数百本育儿指南,身临其境时也可能依然手足无措。学者胡泳在新书《像树一样自由:给孩子们的信》中无意于找寻标准答案,却希望提供一个不焦虑的、直抵心灵本质的解题样本。书里没有“鸡娃”..

我再也不想吃外卖了过去的半个月里,“科技与狠活”成了全网热词。美食博主辛吉飞以“揭黑”式科普为特色,引发了全网无法控制的食品安全恐惧。在辛吉飞爆火的那一期视频,他揭秘了自助餐的合成肉——往一堆碎牛肉和鸡肉里加入用于蛋白质重组的 TG 酶、大豆分离蛋白和肉类香精粉,居然把一堆碎肉做成了一整块牛排。后来,辛吉飞就把这类的视频作为主打,流量也越来越高。对于这些用食品添加剂增色增香制成的美食,他通通将其称之为“科技与狠活”..

书房是有故事的地方,是每个读书人的精神角落一我的画画之旅,缘于2016年底,时吾儿小茶包三岁多,正是爱涂涂画画的年纪。某日,伊说:“爸爸,跟我一起画画吧!”我们就在书房里翻找他平日爱读的绘本,照着涂涂画画起来。从未学过画画的我,恨不得此刻立马变身画家。之后,一起涂画成为我们的亲子日课,我也渐渐爱上这样的涂涂画画。恰逢茶包妈妈生日,和小茶包商量制作一本“小豆本”做礼物。网上找了教程,用一张彩纸折好“小豆本”,我们分工在不同页画上小画。这份心意..

布鲁诺·拉图尔:我们从未现代过据法国《世界报》等多家媒体消息,法国哲学家、人类学家布鲁诺·拉图尔 (Bruno Latour) 于当地时间10月8日晚间逝世,享年75岁。布鲁诺·拉图尔(1947-2022),法国哲学家、人类学家。拉图尔以科学技术与社会 (STS) 相关研究著称,是STS巴黎学派的创办者。研究领域横跨人文社科多个重要领域,影响力波及科学史、艺术史、哲学、人类学、地理学、文学等。法国《世界报》在讣闻中评价他为“这一代最重要的法国知识分子之一..

让一千朵花儿开放!《菊花》/ 克劳德·莫奈 / 1878秋日宜赏菊。“采菊东篱下,悠然见南山”“待到重阳日,还来就菊花”……古诗词塑造了菊在我们心中的印象,它与重阳节联系在一起,象征着清净、淡然与隐逸。放眼全球范围,除却菊花东渡日本后短暂一段时间里成为了日本皇室的象征,更多时候,它是艺术家灵感的来源:普鲁斯特将它写进《追忆似水年华》,莫奈为其创作系列油画。历史上与菊花有关的奇闻逸事,有和平也有暴力:十七岁的少女手举菊花..