从出土的长毛象瞬间急冻的遗骸显示,万年前发生过一个小时内全面降温约四十五度的大灾难!怎么会突然发生这样不可思议的降温?时下流行的气候研究课题“气候突变”能否回答?

“气候”是地球大气的长期平均状态,一般能维持数十年之久,让世界各地保有其独特的气候特征,例如热带地区的湿热、寒带地区的干冷等。然而,从更长的时间尺度看,经过了几百年、几千年,甚至于“千秋万载”,气候再也不是一个不变的状态了,这样的变化称之为“气候变迁”。

“气候变迁”对于地球上的生命与环境的影响,无论持久性或是影响面,都比短期的“天气变化”要深远得多:一个台风带来的豪雨与强风,只会带来数天的不便与可计算的生命财产损失;然而两极冰棚的崩塌,带来的则是无法复原的全球海平面上升,以至于物种的生存危机!造成气候变迁的因素很多,可简单二分为“人为”与“自然”两大类。


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急冻长毛象
长毛象灭绝时的气候变迁

日本札幌冰雪节上的巨型长毛象冰雕。(AFP)

文 ◎ 吴政翰(国立台湾大学大气科学研究所博士生)

从出土的长毛象瞬间急冻的遗骸显示,万年前发生过一个小时内全面降温约四十五度的大灾难!怎么会突然发生这样不可思议的降温?时下流行的气候研究课题“气候突变”能否回答?

“气候”是地球大气的长期平均状态,一般能维持数十年之久,让世界各地保有其独特的气候特征,例如热带地区的湿热、寒带地区的干冷等。然而,从更长的时间尺度看,经过了几百年、几千年,甚至于“千秋万载”,气候再也不是一个不变的状态了,这样的变化称之为“气候变迁”。

“气候变迁”对于地球上的生命与环境的影响,无论持久性或是影响面,都比短期的“天气变化”要深远得多:一个台风带来的豪雨与强风,只会带来数天的不便与可计算的生命财产损失;然而两极冰棚的崩塌,带来的则是无法复原的全球海平面上升,以至于物种的生存危机!造成气候变迁的因素很多,可简单二分为“人为”与“自然”两大类。

近年来气候变迁的议题受到各国政府与人民的广泛关注,是由于十八世纪“工业革命”以来,“人为因素”不间断的冲击着地球环境──大量二氧化碳、氧化亚氮、甲烷、氟氯碳化物等温室气体的排放,以及高科技对自然资源的过度开发,直接影响空气、水、土壤、植被这些因子的自然循环,也就造成了我们今天所看到的全球气温持续上升、海平面升高、冰棚崩解,以及改变后的大气环流带来的不正常暴雨、干旱等“巨变”。这还是经过了一两百年的累积之后,身在二十一世纪的我们才感受到的变化。

史前巨兽“长毛象”族群的发展与灭亡,从出土的遗骸与相关的古气候研究中,似乎也与远古时期的“气候变迁”息息相关。

长毛象族群的演进与灭绝

长毛象的生物学名为
 primigenius,源于四百万年前的非洲,是一种外型类似现代非洲象的大型草食性哺乳类动物。牠们的族群在全盛时期遍及欧、亚、美三洲,在“更新世”(约西元前一百八十万年到西元前一万年)的寒带草原中,都能够见到牠们的踪迹。这个时期的气候寒冷,动植物种类与现代相似,并且有人类的遗迹存在。

然而,到了气候逐渐湿热的“全新世”中期(约六千年前),长毛象的族群数量大幅度减少,直到三千七百年前,最后的长毛象灭绝于西伯利亚极区的弗兰格尔岛(Wrangel Island)。从“更新世”到“全新世”,地球气候经过了不同的冷暖期循环,但长毛象族群在几次气候变迁中,都得以繁衍并持续存活了下来。是甚么原因让牠们在“全新世”中期甚至更早,就开始面临物种灭绝的命运?

学界对长毛象的灭绝原因主要有三种推论:一个是由于冰河时期的结束,给“全新世”带来了全面暖化的地球气候,造成适合于长毛象生存的寒带草原面积大量减少,导致牠们愈来愈难以生存以致灭绝;另一种论点则是认为由于人类族群的发展,造成与其他物种争夺地盘以及捕猎的效应,才使长毛象在全新世近期的消失;第三种论点则是综合上述两者,认为“气候变迁”与“人类发展”对于长毛象族群的灭绝都起着重要的作用。

从远古时期的遗迹遗骸,所能得到的推论确实十分有限,而且都是“间接”的。像是在西伯利亚广大冻原出土的长毛象遗骸,在成千上万年漫长的岁月里,可能经历了地壳变动、风雪冲刷、其他动物啃食等数不清的毁坏过程,对于正确诠释这些珍贵 史料的来龙去脉加大了许多难度。

其他比较明确的证据,如遗留有长毛象壁画的石器时代洞窟、以及人类用于猎捕长毛象的工具、带有刀伤的长毛象牙等,说明人类会成群结队对长毛象进行猎杀的活动。这些片段的证据,难以拼凑出长毛象族群演进的全貌。


二零零六年三月七日在芝加哥展示的长毛象。(Getty Images)

长毛象族群演变的数值模拟研究

二零零八年四月,西班牙马德里“国立自然科学博物馆”研究员纳盖世布拉弗(David Nogues-Bravo)等人,在《公共科学图书馆期刊》(PLoS Biology)发表了一篇名为〈气候变迁、人类、与长毛象的灭绝〉(Climate Change, Humans, and the Extinction of the Woolly Mammoth)的学术论文,使用数值模拟的方法,“定量”的说明“气候暖化”与“人类捕杀”这两种因素,共同造成长毛象的完全灭绝。

该研究发现,长毛象的数量在时间序列中,由于气候暖化造成生存环境减少而剧减,最后不敌人类捕猎趋势,而导致长毛象族群的全部消失。报告指出:“我们的分析显示,人类是最终的致命一击。”

气候变迁的“渐进”与“瞬变”

“气候变迁”不完全是渐进的,有些环境因子的变化是渐进的,有些则是瞬间变化的。

以当今的全球暖化为例,温度上升是渐进的,而两极冰棚的崩解则取决于支撑的冰墩能“撑”多久──温度再高一点、冰多融化一点,撑不住就整块崩掉!从物理的观点看,这类因子就是取决于一个“临界值”,超过这个“临界值”就垮掉,小于“临界值”就没事,运作机制是“非线性”的。

时下流行的一个气候研究课题即为“气候突变”(abrupt change),探讨的是气候状态在一两年间发生的大规模变迁,光是二十世纪就在五十年代、七十年代各发生一次局部与全球性突变。也就是说,在实证科学所能探测与分析的范畴中,也看到了短期变化的可能性。

那么这个“短期”有没有可能是“瞬间”,规模有没有可能是“毁灭性”的?这就超出实证科学可回答的范围了,因为瞬间毁灭性的“巨变”,必然造成文献资料付之一炬,自然环境全面的物换星移,人类文化受到无法复原的破坏等。实证科学需要资料来分析,需要资料来建构模型;没有了资料,也就无法“实证”了。

根据美国学者哈普古德(Charles Hapgood)所著《极区之道》(The Path of the Pole)一书所述,在西伯利亚北部的冻土中,冰冻了包括长毛象在内、成千上万的史前哺乳动物,有犀牛、野牛、马、羚羊等。这些生物死亡后保持着稳定的冰冻状态,使它们的肉和长牙保存十分完好;解剖巨象时,甚至发现还没来得及消化的温带植物如风信子、金凤花、菖蒲、野豆等!这些遗骸至少存在于约一万一千年前。

怎么会突然发生这样不可思议的降温?英国考古学家汉卡克(Graham Hancock)认为,当时原本的西伯利亚的气候相当温和且适合万物生长,严寒的天气突然降临西伯利亚,迅速把这片土地变成冻原。估计达到这样“急冻”的条件,必须在一个小时的时间内,全面降温约四十五度!

甚么样的机制能达到这样摧毁性的气温骤降?为什么发生了这样令人不寒而栗的天灾?目前的实证科学是无解的。我们只能从中认识到,渐进与瞬变的气候变迁,都对生物族群的演进起着关键性的制约作用,尤以这种像“诺亚方舟”大洪水般的巨变最为神秘且骇人!然而,这样的科学研究是最难做的,因此相关的著作寥寥可数。◇

所在期数封面故事
  • 长毛象与文明灭绝──永冻层下的秘密(第96期) ---2008/11/13刊
  • 史前巨兽长毛象魅力(第96期) ---2008/11/13刊
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  • 永冻层下的秘密 (第96期) ---2008/11/13刊
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