今夏北美西海岸接连出现了一系列热浪。许多海洋和沿海生物难耐高温，出现了大规模的死亡，生态系统也遭受了严重的破坏。不过，也有科学家认为，目前我们对热浪的长期影响的认知仍不充分，有些物种或许能快速演化，适应未来的气候。
贻贝床。来源：russellstreet/Flickr
今年夏季的热浪，格外令人窒息。美国华盛顿大学（University of Washington）的海洋生态学家 Robin Fales 每天都会在退潮时顶着热浪，巡视华盛顿州圣胡安岛（San Juan Island）上的一片海岸。随着气温上升到接近 40℃，海洋生物腐烂发出的恶臭气味愈发强烈，Fales 的研究对象——海藻床（中、高纬度海域潮间带下区和潮下带数米浅水区硬相海底大型海藻繁茂丛生的场所），也在不断凋谢、消散，“我从未见过凋敝至此的海藻床。”
同样注意到腐臭气味的，还有加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）的动物学教授 Christopher Harley。尽管在加拿大西部的太平洋沿岸度过了 25 年研究生涯，但 Harley 从未见过如此规模的海洋生物死亡。他在 7 月初考察了加拿大温哥华海岸上死亡的生物，并在接受 Global News 采访时说，“在看到那些死去的海洋生物之前，你就会先用鼻子闻到它们的味道。海洋动物死亡的规模太过巨大，食腐动物根本无法吃完它们。这些生物质只好在阳光下慢慢腐烂。把你曾在退潮时闻到的海滩气味乘以 100，差不多就是这些死掉动物所发出的气味。”
“天气实在太热了，我和学生收集完一点数据就躲回阴凉处吃冰冻葡萄了，但很显然，贻贝、海星和蛤蜊们没有这种选择。”
——Christopher Harley
海岸上的贻贝床都是几十乃至上百个物种的家园。Harley 估计了死亡的生物总数：在这次热浪中，海岸上每平方米的的贻贝床上平均有 2000 只死去的海星、海螺、贻贝或其他生物，照此推算，仅在温哥华海岸上被活活“烤死”的贝类和其他海洋生物，就可能超过 10 亿。
美国罗格斯大学（Rutgers University）的海洋生物学家 Malin Pinsky 甚至认为 Harley 对死亡生物数目的计算是一种严重的低估——海岸线上的贻贝是能直接看到的，而这只是海洋的冰山一角。
热穹，让热变得更热
自从有记录以来，北美西北部的太平洋地区从未经历过 2021 年 6 月这样的热穹（heat dome）——大量的热空气在大气低层聚集，干燥而静止的大气使低层热空气被上层的高压空气向下压制，无法自然上升、消散。随着热空气被压缩，温度进一步升高。今年夏天，美国波特兰的最高气温达到了 46℃，加拿大利顿的最高气温达到了 49℃，这创下了北纬 45° 以北的最高气温记录。
热穹中，热空气被“锁”在大气底层，被压缩而继续升温。来源：U。 S。 National Weather Service/National Ocean Service
这次热穹从 6 月开始肆虐，到 7 月 1 日，加拿大哥伦比亚省已经发生了近 500 场野火。7 月 20 日，该省宣布进入紧急状态。科学家表示，如果不是因为气候变化，这一事件“几乎不可能发生”。数百人因此死亡，大量道路、电线和庄稼被损毁。7 月，波特兰奥杜邦协会（Portland Audubon Society）宣布了“鹰末日”（hawkpocalypse）——热浪导致了大量鸟类患病或受伤；而在俄勒冈州东部，政府发现了数以万计原本生活在溪流底部的的杜父鱼（sculpin）死于溪水干涸。热穹还造成了更加广泛的生态影响，而科学家们尚未掌握后者的全貌。
杜父鱼是一种底栖鱼类（benthic fish），生活在水体底部。来源：StuartHalewood
到了秋天，人们的记忆似乎随着头条新闻一同退去，但热浪的影响仍然存在。事实上，研究人员已经发现，能够对动植物构成长远威胁的，并非只有长期的气候变暖——短时间内爆发式的高温同样对动植物有深远影响，甚至可能增加灭绝的风险。
在最近的一项研究中，研究者观察了世界各地的538个物种，其中接近一半已经从至少一个地区消失了。研究者发现，那些毁灭了的种群所经历年内最高气温的升高要比其他种群更强（或更快）。令人意外的是，这些种群经历的年平均气温变化并不大。美国亚利桑那大学（University of Arizona）的演化生态学家 John Wiens 说，“最重要的变量是夏季最高气温。”
极端高温能直接杀死生物，尤其是在它们暴露在强烈阳光下的时候。脱水会导致蛋白质受损，酶失去活性，器官因此衰竭。即使没有因此死亡，创伤也会使幸存个体在疾病和捕食者面前更加脆弱，并导致繁殖的减少或推迟。炎热的天气还会令动物减少觅食和捕猎。而这类事件正变得愈发频繁：到 2040 年，预计的热浪的发生频率，将达到没有发生气候变暖的情况下的热浪频率的 12 倍之高。
2021 年夏季加拿大不列颠哥伦比亚省的野火。来源：Public Domain
生态系统所受影响的全貌，尚待观察
热穹在北美的太平洋沿岸出现后，研究者对各种生物和生态系统遭受的破坏进行了追踪。沿海的森林是受严重破坏的例子之一：整个山坡都被烤焦的叶子染成了病态的橙色，连针叶树也在极端干旱的压迫下出现了掉针。不易被发现的影响可能更为致命——俄勒冈州林业部的昆虫学家 Christine Buhl 说，“如果无法从地面吸取足够的水分，干渴树木的根和维管系统可能会受损。”这与 Malin Pinsky 的观点一致，海洋和沿海生态系统所受的大部分影响是无法被直接观察到的，可能需要几年的时间才会逐渐暴露。
澳大利亚提供了前车之鉴。澳大利亚默多克大学（Murdoch University）的火灾生态学家 Joe Fontaine 指出，科学家们记录到，2010 年到 2011 年袭击澳大利亚西部的一系列热浪引发了包括大规模树木死亡在内的一系列后果，这些影响导致了甲虫的爆发和野火，“这一事件的深远影响直到现在都随处可见。”
不过，美国华盛顿大学的气候变化学家 Lauren Buckley 表示，热浪也可能推动物种快速演化，适应长期的气候变暖，无法适应高温的生物会被淘汰，能够忍耐高温的则会获得优势。科学家们已经在花旗松（Douglas fir）和果蝇中看到了这种变化。Malin Pinsky 也提出，极端高温有助于“海洋生物的大规模重组”。海洋物种的栖息带正以每年约 60 公里的速度向两极移动，这并不是缓慢地自行发生的，促成这一变化的正是爆发性热浪这类极端事件。
但 Buckley 也指出，“在生存压力变大和种群灭绝之间，存在一个微妙的最佳点”。要知道近期的气温飙升是否达到了某些物种（如果存在）演化的最佳点，现在还为时尚早。Fales 在圣胡安岛上找到了一丝希望，她在热浪退去后调查了海带所受的损害。她发现，虽然海带的生物量（构成海带群落的有机物总质量）下降了大约一半，但大多数海带都还活着。许多贻贝也同样幸存了下来。
Fales 说，可能是温热的春季促使它们在热浪来袭前就建立了防御，例如产生能够修复其他受损蛋白质的热休克蛋白。另一个可能的因素是，天体运转的巧合使岛上的夏季低潮总是发生在中午，这让生活在潮间带的生物总会暴露在最高气温下。对于高温，也许海带和它的邻居们早就开始适应了。
编译 武大可
编辑 魏潇