哈佛森林

　　“每一事物无不与其他事物相互联系和相互交融”，这是1971年由美国生物学家BarryCommoner提出的生态学第一定律。在生态系统中，所有的变化都彼此关联，就像一张交织的网络。

　　在美国马萨诸塞州中部就存在一个这样的森林生态系统。从这里收集到的信息，足够用来分析其过去25年间生态的变化。科学家们希望通过对该森林的研究，找到减轻气候变化对森林、湖泊、草原和农场的消极影响的方法。哈佛大学买下了这片1520公顷的森林，命名为哈佛森林，将其作为科学家的实验场地。

　　除了图像和声音传感器，哈佛森林内还建有完整的气象传感装置。其中，涡动通量设备可以记录二氧化碳的吸收量，水蒸汽的释放量以及臭氧和氮氧化物等污染气体的变化。研究发现，如今的森林进行的光合作用比早前更为活跃。人类通过燃烧化石燃料，使大气中二氧化碳的水平升高，然而事实上，森林中的树却更积极地消耗和存储了这些二氧化碳。更多的二氧化碳被植物封存起来，这听起来像是一件好事。但是，生态学家正在试图理解，这种变化的二次效应是什么。有些人并不想等到数十年后再来观察气候变化的结果，他们希望尽快看到模拟的全球变暖的效应。

　　第一个“长期生态研究”实验是通过地下电缆来加热几百平方米的森林，使其局部超过常温5℃（模拟下个世纪的温度），目的是为了研究温度升高对微生物释放二氧化碳的影响。理解这一过程十分重要，因为土壤微生物每年释放的二氧化碳是人类活动的10倍。研究人员发现，温度升高后微生物确实会更多地释放二氧化碳，但随着时间的推移，这种释放水平又下降了，因为微生物逐渐适应了温暖的环境。

　　相比微生物，给大树升温是复杂的。美国波士顿大学的副教授PamelaTempler希望从根部开始研究。根据气象模型，随着温度的升高，冬天的降雪会减少，但气温依旧寒冷。为了模拟这一变化，Templer的团队选择了12棵红枫树和12棵红橡树，并为其除去了冬天的第一场雪，这样其根部的土壤更加暴露在干冷的空气中。通过树液流量传感器的分析，研究人员发现，红枫树的树液流动变慢了，而红橡树却没有变化。Templer相信，红橡树受降温的土壤影响较小是因为其根部较深。

　　为了观察变暖对蚂蚁行为的影响，生态学家AaronEllison在哈佛森林的地面安置了数十个温暖的小区域，并且对其进行阶梯式升温，分别高于自然温度0.5℃到5.5℃不等。蚂蚁可以自由地在这些升温区域出入，研究人员每个月都会记录它们的种群数量。结果显示，大多数哈佛森林的蚂蚁都适应了较高的温度得以繁衍。然而，在亚热带北卡莱罗纳的相同实验中，某些种类的蚂蚁却离开或死在了高温的环境。

　　从微生物、蚂蚁到橡树，Ellison将哈佛森林的研究统称为“生态系统实验”。这些单独的实验彼此关联，构成了整个森林的全息图景。科学家们也进行了许多平行实验，比如在研究升温对植物影响的同时，对蚂蚁进行分析。为了实现生态预测，加速数据收集是非常重要的技术环节。如今，哈佛森林的范例可以提供的数据精确到天，甚至小时。

　　即便哈佛的研究人员可以成功地预测哈佛森林的生态情况，其结论在其他地区的适用性仍有待商榷。因此，美国国家生态观测网络（NEON）将在未来的30年内，致力于解决标准化监测的问题。一项斥资4.5亿美元的研究计划将于2017年全面展开，届时美国将与澳大利亚、加拿大、哥斯达黎加、新加坡以及英国的森林实现数据共享。

　　Richardson坦言：“气候变化是全球问题，但如今开展研究的区域仅为富裕的国家，仍有大量的区域性数据是无法获悉的。”但是，千里之行始于足下。总有一天从哈佛森林得到的先进经验，可以帮助人类完成全球联通的生态预测网络。（房冰）

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