亚马逊雨林发生火灾引起了全世界的关注最近几天。
2019 年上任的巴西总统雅伊尔·博尔索纳罗 (Jair Bolsonaro) 在竞选中承诺减少环境保护和促进亚马逊地区的农业发展,他似乎兑现了这一承诺。
亚马逊森林砍伐活动重新抬头,减少了80%以上继 2004 年达到峰值之后,由于多种原因,这一趋势令人震惊。
热带森林拥有许多其他地方没有的植物和动物物种。它们是土著人民的重要避难所,并含有大量的碳,如木材和其他有机物质,否则会导致气候危机。
一些媒体报道称亚马逊火灾也威胁到了我们呼吸的大气中的氧气。法国总统埃马纽埃尔·马克龙8月22日发推文“亚马逊雨林——产生地球 20% 氧气的肺部——正在着火。”
人们经常重复的说法是,亚马逊雨林产生了地球 20% 的氧气,但这种说法是基于误解。事实上,地球上几乎所有可呼吸的氧气都起源于海洋,并且其数量足以维持数百万年。今年的亚马逊大火令人震惊的原因有很多,但地球氧气供应的耗尽并不是其中之一。
森林砍伐改变了我们星球的面貌。在 1999 年的第一次飞行和 2016 年的最后一次飞行之间,我注意到#亚马逊。森林减少,田地燃烧增多。这#亚马逊雨林生产世界上20%以上的氧气。我们需要氧气才能生存!pic.twitter.com/CQDLLaT7DE
— 斯科特·凯利 (@StationCDRKelly)2019 年 8 月 22 日
来自植物的氧气
作为一个大气科学家,我的大部分工作重点是地球表面和大气之间各种气体的交换。包括氧气在内的许多元素以可测量和量化的方式在陆地生态系统、海洋和大气之间不断循环。
空气中几乎所有的游离氧都是植物通过光合作用产生的。大约三分之一的陆地光合作用发生在热带森林中,其中最大的位于亚马逊盆地。
但实际上每年光合作用产生的所有氧气都被生物体和火灾消耗掉。树木不断脱落枯叶、树枝、树根和其他垃圾,为丰富的生物生态系统(主要是昆虫和微生物)提供养分。微生物在此过程中消耗氧气。
森林植物产生大量氧气,森林微生物消耗大量氧气。结果,森林——实际上是所有陆地植物——的净氧气产量非常接近于零。
(Pengxiao Xu/Wikimedia,CC BY-SA)
海洋中的氧气生产
为了使氧气在空气中积聚,植物通过光合作用产生的一些有机物必须在被消耗之前从循环中去除。通常,当它被迅速埋在没有氧气的地方时,就会发生这种情况——最常见的是深海泥中,在已经耗尽氧气的水域下。
这种情况发生在海洋区域,那里的营养物质含量高,使藻类大量繁殖。死亡的藻类和其他碎屑沉入黑暗的水域,微生物以它们为食。就像陆地上的同类一样,它们消耗氧气来做到这一点,从而耗尽周围水中的氧气。
在微生物剥夺了水中氧气的深处,剩余的有机物落入海底并被埋在那里。藻类生长时在表面产生的氧气保留在空气中,因为它没有被分解者消耗。
这种埋藏在海底的植物物质是石油和天然气的来源。少量植物物质被埋在陆地上的无氧条件下,大部分埋在泥炭沼泽中,那里的地下水位阻止了微生物分解。这是煤炭的原材料。
只有一小部分(也许是 0.0001%)全球光合作用会因这种方式的掩埋而转移,从而增加大气中的氧气。
但数百万年来,这种生长和分解之间的微小不平衡留下的残余氧气不断积累,形成了所有动物生命赖以生存的可呼吸氧气库。数百万年来,它一直徘徊在大气体积的 21% 左右。
一些氧气通过与地壳中的金属、硫和其他化合物的化学反应返回到地球表面。
例如,当铁在有水的情况下暴露在空气中时,与空气中的氧气发生反应形成氧化铁,一种俗称铁锈的化合物。这个过程称为氧化,有助于调节大气中的氧气含量。
不要屏住呼吸
尽管植物的光合作用最终产生了可呼吸的氧气,但植物生长中只有极小的一部分实际上增加了空气中的氧气储存。即使地球上的所有有机物立即燃烧,消耗掉的氧气也不足世界的百分之一。
总之,巴西在保护亚马逊方面的转变并没有对大气中的氧气造成有意义的威胁。
即使森林火灾大幅增加也会产生难以测量的氧气变化。空气中的氧气足以维持数百万年,其含量是由地质而不是土地利用决定的。森林砍伐的激增威胁到地球上一些生物多样性最丰富、碳含量最丰富的景观,这一事实足以让我们有理由反对它。