生態(tài)學(xué)家的新神器

海生

出門旅游，你一定見過茶包吧，那是酒店為客人們備的。茶葉裝在一個小紙袋里，紙是半透的，外面拴著一根細(xì)線。泡茶時，你拎著細(xì)線，把茶包往杯子里一放;茶泡淡了，就直接拎出來扔掉。

這樣一個極其普通的茶包，你可能想象不到，如今在生態(tài)學(xué)家手里派上了大用場。這么說吧，我們對當(dāng)今全球最大的生態(tài)問題——氣候變暖的準(zhǔn)確了解，還有賴于這茶包呢。

喝茶喝出來的靈感

小小茶包是如何擔(dān)負(fù)起如此重大的使命的呢？這要追溯到2010年。當(dāng)時荷蘭烏得勒支大學(xué)的約斯特·庫斯坎普和朱迪絲·薩尼爾是兩位研究土壤中植物質(zhì)分解的生態(tài)學(xué)家。他們的日常工作是將枯死的植物質(zhì)材料（枯葉、樹枝和其他有機(jī)物質(zhì)）填塞到數(shù)百個小袋子里，將袋口縫或粘起來，稱重，然后埋到地下;過段時間，挖出袋子，重新稱重，以便追蹤腐爛的進(jìn)程。

但這種小袋子里裝的枯葉、樹枝和其他有機(jī)物質(zhì)，由于種類不同，各類有機(jī)物質(zhì)的比例也不好控制，所以無法用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)測量它們，這樣統(tǒng)計出來的它們腐爛進(jìn)程的數(shù)字也很難反映實際情況，其科學(xué)性也大打折扣。

在一次喝下午茶的時候，兩人坐在一起，抱怨這項工作既耗時又乏味。他們凝視著茶杯底，沉思著說，要是有什么省事點的辦法就好了。

茶包！他們靈機(jī)一動，突然想到了這個妙主意。使用現(xiàn)成的茶包，不僅省去了所有縫和粘的工作，而且，在世界各地使用的同一種茶包基本同屬于一種類型，就像工廠里生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件一樣，將為他們的研究提供一套標(biāo)準(zhǔn)的工具。

當(dāng)微生物（包括真菌和細(xì)菌）分解死去的植物時，會釋放二氧化碳，這就是通常所說的“腐爛”。植物腐爛的速度，既取決于自身的性質(zhì)（比如，草葉就比樹枝更易腐爛），也取決于環(huán)境條件，如濕度、溫度、土壤酸度以及土壤中存在的微生物類型等。

腐爛過程一般來說分成兩個階段。第一階段，所有容易降解的有機(jī)物質(zhì)被微生物迅速分解，這一階段速度較快;下一階段速度就慢下來了，留下的都是不容易分解的東西，所以分解時間會長些。

經(jīng)過多次嘗試，庫斯坎普和薩尼爾認(rèn)識到，通過將兩種不同類型的茶包埋在一起2至3個月，他們可以同時獲取兩個階段的數(shù)據(jù)。一種茶包裝綠茶，綠茶分解迅速，可以用來測量第一階段的腐爛速度。另一種茶包裝紅茶，紅茶分解緩慢，可用于測量二階段的腐爛速度。所有腐爛過程統(tǒng)一用這兩種茶包的分解速度來衡量;由此，茶包指數(shù)誕生了。

用茶包研究北極生態(tài)

自2013年他們公開這個方法以來，茶包的使用已在生態(tài)學(xué)研究中普及開來。2018年，由來自190多個研究機(jī)構(gòu)的研究人員合作，發(fā)表了第一份關(guān)于土壤中植物質(zhì)分解的全球比較研究報告。能夠進(jìn)行這樣的全球比較，對土壤學(xué)家來說是一個巨大的飛躍。

研究人員觀察了分布全球336個地點（這些地點分屬9個不同生物群落，包括北方森林、赤道地區(qū)、地中海和北極凍土地帶）的土壤中兩種茶包的分解速度。他們發(fā)現(xiàn)，紅茶的腐爛速度總是比綠茶慢得多，這讓他們確信，茶包指數(shù)在大不相同的地理區(qū)域和生物群落中是起作用的。而且，正如所料，兩種茶葉在溫暖、潮濕的環(huán)境中腐爛更快。

茶包指數(shù)為我們研究北極地區(qū)的生態(tài)提供了便利。眾所周知，兩極地區(qū)的生態(tài)對于我們了解全球氣候非常關(guān)鍵。北極地區(qū)長期處于低溫，那里的凍土中植物的腐爛速度一直較慢。長期的積累，使得大量的碳被固鎖在凍土里。據(jù)估計，全球凍土地帶以死去的植物的形式固鎖住的碳，是大氣中碳含量的兩倍之多。歷史上，這對于阻止全球氣候變暖居功至偉。

但隨著全球變暖，這種情況不再。凍土在悄悄解凍，氣溫升高導(dǎo)致那里的植物生長加快（對阻止氣候變暖有利），而沉積到土壤中的植物，腐爛速度也在加快（對阻止氣候變暖不利），情況有些錯綜復(fù)雜。我們急需知道，從凍土釋放到大氣中的碳有多快，影響有多大，會不會形成一個使事態(tài)變糟的惡性循環(huán)。

茶包實驗給我們預(yù)警

為了解決這個問題，一個國際合作小組正在北極凍土地帶開展茶包實驗。研究人員在350多個地方埋下了茶包，目的是了解整個凍土帶的植物腐爛速度如何隨土壤、氣溫和濕度的變化而變化。分析正在進(jìn)行中，雖然最終結(jié)論還未出來，但初步結(jié)果已足夠引起我們警覺。

在科學(xué)家預(yù)料之中的是，植物腐爛最快的地方，往往也是最溫暖和最潮濕的地方。但另外一點卻出乎他們的預(yù)料。他們采用多個用于研究全球氣候變暖的模型所使用的假設(shè)，原先預(yù)測，那里的植物腐爛速度在經(jīng)過一陣“爆發(fā)”式地加快之后，將會漸漸趨于平穩(wěn)，但實際情況并非如此。腐爛速度的加快，隨著氣溫上升，似乎沒有表現(xiàn)出遏止的傾向。

這就很危險了。我們可能低估了北極地區(qū)生態(tài)惡化的程度。此外，這也意味著，那些研究氣候變暖的模型假設(shè)有誤，有待更新。這一切對于我們更好地預(yù)測氣候變暖的后果，制定一個切實可行的應(yīng)對方案，非常重要。

庫斯坎普和薩尼爾從未想過，當(dāng)初他們?yōu)楣?jié)省勞力的這一小小創(chuàng)新，有朝一日會產(chǎn)生這么大的影響。