蝴蝶效應最好例子:1萬平方公裡沙漠,養活550萬平方公裡雨林

2020-12-08 徐德文科學頻道

【徐德文科學頻道 || 最有趣科學專欄 || 蝴蝶效應的最好例子】

亞馬遜雨林位於南美洲,大西洋的東岸,面積550萬平方公裡,佔全球整個雨林面積的一半,森林面積的20%。有一個說法稱,亞馬遜雨林是地球之肺,因為它提供了大氣層中氧氣來源的10%或20%。

博德萊(Bodélé)窪地,位於大西洋西岸非洲的撒哈拉沙漠南部邊緣,面積僅1萬平方公裡,不到亞馬遜雨林的0.2%。

博德萊窪地和亞馬遜雨林,一個在非洲,一個在南美洲;一個在大西洋西岸,一個在大西洋東岸;一個小得可憐,一個大得驚人,怎麼看,它們都是風馬牛不相及,沒有任何可能聯繫在一起。

然而,它們卻真的緊緊聯繫在了一起。博德萊窪地扇動一下翅膀,就會在4000多公裡以外的亞馬遜雨林形成一場巨大的蝴蝶效應,影響著整個雨林的繁榮興衰。

最重要的生命元素——磷

要說博德萊窪地的蝴蝶效應,首先得談談磷這種元素。

磷是元素周期表中第15號元素,是生命活動最重要的元素之一。

對於人體來說,它存在於我們所有的細胞中,幾乎參與所有的化學反應,約佔我們體重的1%。

對於植物來說,磷是主要的組成元素之一,植物體內的核蛋白、核酸、磷脂、磷酸腺苷等都含有磷。而核蛋白是細胞核的主要成分,磷脂則是原生質的主要成分。

磷是植物生長和發育的主要營養物質,如果缺磷,植物就會生長緩慢,植株矮小,葉片狹小,呈暗綠灰綠,沒有光澤,影響植物生長。

雖然亞馬遜雨林佔全球森林的20%,南美洲卻是世界上磷儲量最貧瘠的地方。在亞馬遜雨林的土壤中,以磷為主的營養物質並不豐富,大部分已被固定到了植物本身。這些植物死亡或葉片凋落後,很快就會腐爛將營養物質釋放到土壤中,其中一部分會被植物吸收重新利用,另一部分卻會被雨水衝刷,通過溪流進入亞馬遜,並最終流失出去,導致磷等營養物質越來越少,土地越來越貧瘠。

博德萊窪地層積了大量磷

在遠古時期的白堊紀,亞馬遜雨林所在的南美洲和撒哈拉沙漠、博德萊窪地所在的非洲還連在一起,在板塊運動中它們逐漸分離,被數千公裡寬的大西洋隔開。5000多年前,撒哈拉完全乾燥,形成了沙漠,約40萬平方公裡的查德湖慢慢萎縮,到現在僅剩下了一千多平方公裡。

查德湖北部海拔更低的博德萊窪地是一個古老的湖床,其巖石礦物質由死去的硅藻等微生物沉積而成,含有大量的磷元素。事實上,北非是世界磷含量最豐富的地方,僅摩洛哥一個國家的磷儲量就佔整個世界的70%以上,撒哈拉的土地可以說遍地磷礦,營養豐富——這不能不說是一種莫大的諷刺。

根據美國宇航局及其它組織2004年到2005年利用衛星和地面監測進行的多項研究,包括BoDEx 2005塵埃實驗,以及近年來多個國家科學家各種科學實驗和調查,都明確指向了一個令人匪夷所思的事實:幫助亞馬遜雨林植物成長的營養物質,56%都來自相隔4000多公裡,跨大西洋另一邊的撒哈拉大沙漠。而承載這些營養物質的幾乎所有粉塵,又都來自小小的博德萊窪地!

博德萊窪地的小小蝴蝶,掀起了幾千公裡外550萬平方公裡亞馬遜雨林瘋狂生長的盛宴狂歡。

為什麼博德萊窪地會成為那隻蝴蝶?

為什麼是博德萊窪地?為什麼不是撒哈拉沙漠其它地方?畢竟撒哈拉沙漠面積達920萬平方公裡,為什麼僅有1萬平方公裡的博德萊窪地的塵埃會吹向亞馬遜雨林,滋養那裡的眾多植物,讓那裡眾多的動物在森林裡漫遊,生生不息?

這是博德萊窪地獨特的地形和氣候條件決定的,關鍵是極強的地面風和易蝕的沉積物。

博德萊窪地已伸入撒哈拉沙漠,在炎熱陽光的照射下,沉積物很容易就被風化成細小的塵埃。而博德萊窪地周圍的山峰在夜間形成了低空急流「風洞」,一旦日出後強烈的地面加熱,就會在低空引發湍流,導致高達47公裡/小時的狂風,引發沙塵暴,將這些塵埃捲入空中,隨著東北信風吹向大西洋。根據科學家們的研究,這些粉塵佔了全球粉塵排放量的6–18%,是不是完全沒法想像了?面積壓根兒就微不足道的博德萊窪地,最多的時候,揚起的粉塵竟然可能佔整個地球的近五分之一,有如此多的營養成分落到亞馬遜雨林恐怕也就不足為奇了。

美國宇航局利用衛星數據估計,每年大約有1.8億噸撒哈拉沙漠的塵埃隨著東北信風飄向大西洋,其中2700多萬噸,約15%會落到亞馬遜雨林,這些塵埃含磷約22000噸,剛好可以補充亞馬遜雨水流失的磷含量。另外一些則落入了加勒比海、大西洋,成為海洋生物們的盛宴。

這真的可以說是蝴蝶效應的最好例子了,佔地球陸地總面積不足萬分之一的沙漠,竟然跨越4000多公裡的大西洋,滋養著地球上最大的熱帶雨林,而且還是其主要營養物質的主要來源,這個奇妙的星球,還有多少奇妙是我們意想不到的呢?

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