百年冰河研究即将改写教科书？

  

当科学家在二十世纪初研究这块区域的时候，约翰霍普金斯冰河（John Hopkins Glacier）填满了这座峡湾。但如今，这里却充满大片开放水域。 PHOTOGRAPH BY BRIAN BUMA

这些照片告诉我们特定样区如何随着时间发生戏剧性的改变。 COURTESY BRIAN BUMA

研究过程中，森林快速生长。 COURTESY BRIAN BUMA

（神秘的地球uux.cn报道）据美国国家地理（撰文：Craig Welch 编译：石颐珊）：科学家带着手绘地图和防熊喷雾，重启史上最长久的冰河样区研究。让我们看看当时的地景如何变迁。

生态学家通常没什么机会扮演侦探，在美国中西部发霉的纸堆中翻找100年前的手绘地图，图上描绘阿拉斯加茂密的森林，里头住着狼和棕熊。科学家布莱恩．布马（Brian Buma）正是这样追溯一位传奇人物的遗作，这位传奇人物堪称近代生态学巨头，他对生态学贡献之重要，让美国生态学会（Ecological Society of America）甚至以他名字命名奖项。

布马是美国阿拉斯加大学东南分校的助理教授，他正在搜寻阿拉斯加冰川湾国家公园辽阔旷野中的九块小型样区。这几块1公尺见方的样区，最早在1916年由美国植物学家威廉．斯基纳．库珀（William Skinner Cooper）标记在地图上。这几块样区，是科学史上历时相当久远的自然实验的核心。据我们了解，这些样区也是美国境内受到缜密研究，且变化明显的土地。

库珀熟知冰川湾的丰富历史，他读过18世纪乔治．温哥华船长（Capt. George Vancouver）的探险日志，当博物学家约翰．缪尔（John Muir）为了比较阿拉斯加与优胜美地的地质而启程独木舟之旅时，库珀也随行了这趟考察。甚至早在冰川湾在1980年成为国家公园的55年前，库珀就带头主张将这块区域划为国家纪念区。

库珀在这几块样区上完成的突破性研究，至今仍然写在大学教科书里。但是随着时间流逝，已经没有人知道样区位在何方。布马的目标是找到它们。

「我从小看印第安纳．琼斯长大，而且我一直都喜欢探索、寻找老东西，追访被遗忘的地方，推展未知的疆界，」布马说：「这件事全包了。」

于是，去年夏天，在晚了库珀一个世纪后，布马在国家地理学会的赞助下，带着历史照片、金属探测器和防熊喷雾，找出了库珀的研究地点。现在他利用这些地点，来重塑我们对植物群落的了解，因为植物群落会随着气候变迁以惊人的方式转变。布马向美国生态学会投稿的论文于5月30日发表（库珀在百年前的研究也发表于同期刊）。他在论文中指出，冰川湾地带的冰河退后得比全世界其他地方都快，而在此同时，新的灌木和森林也大量出现，但是不像先前预测的那样简单划一。

「我们通常假定植物群落会循固定顺序变化，也就是每次当你走进具有千年历史的森林时，你都会看到同样模式的植物，」布马说：「但如果你没有长期观察同一片地景的话，就无法证实这个假定，而这就是库珀尝试做的事情。现在我们让这个研究重生了。」

追寻古老谜团

对布马而言，事情的开端是一个谜团。非原住民的冰川湾观察纪录最早发生于1794年，英国探险家温哥华的远征队描述了一块32公里宽、1.2公里厚的巨大冰块，使海岸线「终止于坚实冰山」。 1897年博物学家缪尔造访这个地区，他想亲眼观察冰河如何雕塑地景，当时这条冰河已经在自然变化中后退了80公里。

1916年，库珀来了，他根据温哥华绘制的地图探访融冰底下寸草不生的碎石地，划定小块样区以追溯长时间的变化。又经过数十年，这里出现肥沃的土壤、云杉幼苗以及柳树，他和学生记录随机性如何造化新地景，看大自然的奇想与随兴如何让每块小样区长出和其他土地稍有差异的样貌。库珀晚年，他的学生接手详细记录这块区域的植物生长与变化。

「库珀立刻就察觉了，」国家公园的生态学家路易斯．沙曼（Lewis Sharman）说：「这里有机会执行长期实验，研究地景长期的动态变化。」

布马说：「他建立了世界上观测最久的演替样区网路；从这些样区取得的资料，建构出我们现在对生态学的了解，堪称生态学的基石。」

但是这些样区在1990年代初遭到弃置，而最后一位知道样区位置的人也已经过世。这片知名地景依然持续变化，但是这扇独特的观景窗却关上了。
因此，布马前往美国明尼苏达大学档案馆。他挖出库珀的原始资料，包括老照片、1916年的手写笔记本和手绘地图。库珀就像从海盗地图寻找方向一样：走到大岩石然后向北转15度，接着走45步，你会发现一块较小的岩石。布马影印了所有的资料。

他徒步跋涉到阿拉斯加，再藉由独木舟到达冰河的最远处。当然，什么都变了：磁北极移动过、资料里的岩石已由铁钉取代。他钻行过如公园攀登架般密密麻麻的柳树丛。 「有时候一小时走不到一公里远。」他还看到熊和狼。

但是他还是找到了样区，而且这些样区值得深入研究。

重写教科书？

其中一个样区长满超过2公尺高的柳树，地表铺着死去老树，形成浓密树丛。 18公尺外的另一个样区为一棵高大杉树的树荫遮蔽，地上除了针叶以外别无他物。有些柳树样区看起来和100年前一模一样。其他样区现在则是一片赤杨树林的一部分。

「就算没有受过生态学的训练，也会觉得这些样区非常迷人，看出大自然有多么不可预测，」布马说：「机率让柳树种子掉落在不同地点会有不同造化。你可以踢翻一块石头，然后100年后再来看造成什么影响。」

多数生态学课本讲到植物演替时，会这样教：「首先长出地衣，然后有草本植物，接着灌木生长，然后是早期演替树木，」布马说：「我们用这些假定建立许多模型」包括许多科学家用来预测气候变迁影响的模型。布马说，库珀的目的在于反对学界过分倚重推论、而不重视直接观察的趋势。

随着冰河退后，植物往北且往高处移动，许多科学家推测森林会扩张。但是布马说事情可能没那么简单。 「我们没有观察到太多这样的现象，」他说：「我们看到的是柳树和灌木遍地生长，成为优势植物。」

他知道从这么小的样区里，不可能得出整片地景规模的结论，但还是可以从中获取一些讯息。各个物种会以不同的方式应对暖化，有些北移的物种会阻挡其他物种的前程。 「通常是个子小的物种抑止体型大的物种，因为它们移动速度比较快。」布马说。

换句话说，布马指出：「预测演替过程会循序渐进的模型，可能太过天真。」

布马计画继续库珀遗留的研究，沙曼是其中一位对此心怀感激的人。

「身为科学家，库珀看出了保存冰川湾样区的价值，这个地方能够对未来的科学研究有所贡献。」沙曼说。他也补充说明，现在确实需要科学家投入冰川湾国家公园的任务。 「这直接归功于库珀的影响力，因为非常少国家公园会用这样的实证方法进行生态研究。」