今夏北美西海岸接連出現了一系列熱浪。許多海洋和沿海生物難耐高溫，出現了大規模的死亡，生態系統也遭受了嚴重的破壞。不過，也有科學家認為，目前我們對熱浪的長期影響的認知仍不充分，有些物種或許能快速演化，適應未來的氣候。
貽貝床。來源：russellstreet/Flickr
今年夏季的熱浪，格外令人窒息。美國華盛頓大學（University of Washington）的海洋生態學家 Robin Fales 每天都會在退潮時頂着熱浪，巡視華盛頓州聖胡安島（San Juan Island）上的一片海岸。隨着氣溫上升到接近 40℃，海洋生物腐爛發出的惡臭氣味愈發強烈，Fales 的研究對象——海藻床（中、高緯度海域潮間帶下區和潮下帶數米淺水區硬相海底大型海藻繁茂叢生的場所），也在不斷凋謝、消散，“我從未見過凋敝至此的海藻床。”
同樣注意到腐臭氣味的，還有加拿大不列顛哥倫比亞大學（University of British Columbia）的動物學教授 Christopher Harley。儘管在加拿大西部的太平洋沿岸度過了 25 年研究生涯，但 Harley 從未見過如此規模的海洋生物死亡。他在 7 月初考察了加拿大溫哥華海岸上死亡的生物，並在接受 Global News 採訪時說，“在看到那些死去的海洋生物之前，你就會先用鼻子聞到它們的味道。海洋動物死亡的規模太過巨大，食腐動物根本無法吃完它們。這些生物質只好在陽光下慢慢腐爛。把你曾在退潮時聞到的海灘氣味乘以 100，差不多就是這些死掉動物所發出的氣味。”
“天氣實在太熱了，我和學生收集完一點數據就躲回陰涼處吃冰凍葡萄了，但很顯然，貽貝、海星和蛤蜊們沒有這種選擇。”
——Christopher Harley
海岸上的貽貝床都是幾十乃至上百個物種的家園。Harley 估計了死亡的生物總數：在這次熱浪中，海岸上每平方米的的貽貝床上平均有 2000 只死去的海星、海螺、貽貝或其他生物，照此推算，僅在溫哥華海岸上被活活“烤死”的貝類和其他海洋生物，就可能超過 10 億。
美國羅格斯大學（Rutgers University）的海洋生物學家 Malin Pinsky 甚至認為 Harley 對死亡生物數目的計算是一種嚴重的低估——海岸線上的貽貝是能直接看到的，而這只是海洋的冰山一角。
熱穹，讓熱變得更熱
自從有記錄以來，北美西北部的太平洋地區從未經歷過 2021 年 6 月這樣的熱穹（heat dome）——大量的熱空氣在大氣低層聚集，乾燥而靜止的大氣使低層熱空氣被上層的高壓空氣向下壓制，無法自然上升、消散。隨着熱空氣被壓縮，溫度進一步升高。今年夏天，美國波特蘭的最高氣溫達到了 46℃，加拿大利頓的最高氣溫達到了 49℃，這創下了北緯 45° 以北的最高氣溫記錄。
熱穹中，熱空氣被“鎖”在大氣底層，被壓縮而繼續升溫。來源：U。 S。 National Weather Service/National Ocean Service
這次熱穹從 6 月開始肆虐，到 7 月 1 日，加拿大哥倫比亞省已經發生了近 500 場野火。7 月 20 日，該省宣布進入緊急狀態。科學家表示，如果不是因為氣候變化，這一事件“幾乎不可能發生”。數百人因此死亡，大量道路、電線和莊稼被損毀。7 月，波特蘭奧杜邦協會（Portland Audubon Society）宣布了“鷹末日”（hawkpocalypse）——熱浪導致了大量鳥類患病或受傷；而在俄勒岡州東部，政府發現了數以萬計原本生活在溪流底部的的杜父魚（sculpin）死於溪水乾涸。熱穹還造成了更加廣泛的生態影響，而科學家們尚未掌握後者的全貌。
杜父魚是一種底棲魚類（benthic fish），生活在水體底部。來源：StuartHalewood
到了秋天，人們的記憶似乎隨着頭條新聞一同退去，但熱浪的影響仍然存在。事實上，研究人員已經發現，能夠對動植物構成長遠威脅的，並非只有長期的氣候變暖——短時間內爆髮式的高溫同樣對動植物有深遠影響，甚至可能增加滅絕的風險。
在最近的一項研究中，研究者觀察了世界各地的538個物種，其中接近一半已經從至少一個地區消失了。研究者發現，那些毀滅了的種群所經歷年內最高氣溫的升高要比其他種群更強（或更快）。令人意外的是，這些種群經歷的年平均氣溫變化並不大。美國亞利桑那大學（University of Arizona）的演化生態學家 John Wiens 說，“最重要的變量是夏季最高氣溫。”
極端高溫能直接殺死生物，尤其是在它們暴露在強烈陽光下的時候。脫水會導致蛋白質受損，酶失去活性，器官因此衰竭。即使沒有因此死亡，創傷也會使倖存個體在疾病和捕食者面前更加脆弱，並導致繁殖的減少或推遲。炎熱的天氣還會令動物減少覓食和捕獵。而這類事件正變得愈發頻繁：到 2040 年，預計的熱浪的發生頻率，將達到沒有發生氣候變暖的情況下的熱浪頻率的 12 倍之高。
2021 年夏季加拿大不列顛哥倫比亞省的野火。來源：Public Domain
生態系統所受影響的全貌，尚待觀察
熱穹在北美的太平洋沿岸出現后，研究者對各種生物和生態系統遭受的破壞進行了追蹤。沿海的森林是受嚴重破壞的例子之一：整個山坡都被烤焦的葉子染成了病態的橙色，連針葉樹也在極端乾旱的壓迫下出現了掉針。不易被發現的影響可能更為致命——俄勒岡州林業部的昆蟲學家 Christine Buhl 說，“如果無法從地面吸取足夠的水分，乾渴樹木的根和維管系統可能會受損。”這與 Malin Pinsky 的觀點一致，海洋和沿海生態系統所受的大部分影響是無法被直接觀察到的，可能需要幾年的時間才會逐漸暴露。
澳大利亞提供了前車之鑒。澳大利亞默多克大學（Murdoch University）的火災生態學家 Joe Fontaine 指出，科學家們記錄到，2010 年到 2011 年襲擊澳大利亞西部的一系列熱浪引發了包括大規模樹木死亡在內的一系列後果，這些影響導致了甲蟲的爆發和野火，“這一事件的深遠影響直到現在都隨處可見。”
不過，美國華盛頓大學的氣候變化學家 Lauren Buckley 表示，熱浪也可能推動物種快速演化，適應長期的氣候變暖，無法適應高溫的生物會被淘汰，能夠忍耐高溫的則會獲得優勢。科學家們已經在花旗松（Douglas fir）和果蠅中看到了這種變化。Malin Pinsky 也提出，極端高溫有助於“海洋生物的大規模重組”。海洋物種的棲息帶正以每年約 60 公里的速度向兩極移動，這並不是緩慢地自行發生的，促成這一變化的正是爆發性熱浪這類極端事件。
但 Buckley 也指出，“在生存壓力變大和種群滅絕之間，存在一個微妙的最佳點”。要知道近期的氣溫飆升是否達到了某些物種（如果存在）演化的最佳點，現在還為時尚早。Fales 在聖胡安島上找到了一絲希望，她在熱浪退去后調查了海帶所受的損害。她發現，雖然海帶的生物量（構成海帶群落的有機物總質量）下降了大約一半，但大多數海帶都還活着。許多貽貝也同樣倖存了下來。
Fales 說，可能是溫熱的春季促使它們在熱浪來襲前就建立了防禦，例如產生能夠修復其他受損蛋白質的熱休克蛋白。另一個可能的因素是，天體運轉的巧合使島上的夏季低潮總是發生在中午，這讓生活在潮間帶的生物總會暴露在最高氣溫下。對於高溫，也許海帶和它的鄰居們早就開始適應了。
編譯 武大可
編輯 魏瀟