来自挪威海的新沉积物记录为我们提供了一个难得的近距离观察视角，让我们得以了解地球变暖时大自然会以多快的速度瓦解。
在过去一次极端全球变暖事件中，北极边缘的沿海森林在短短几个世纪内就崩溃了。
随之而来的是一系列连锁变化——大范围的野火、严重的土壤侵蚀以及大量碳重新释放到大气中。
该研究表明，陆地生态系统如何迅速从储存碳转变为释放碳，从而在最初的触发因素出现很久之后，加剧气候变暖。
该研究由荷兰皇家海洋研究所 ( NIOZ ) 和乌得勒支大学的博士研究员梅·内利森 (Mei Nelissen) 领导。
快速变暖导致森林消失
花粉和孢子记录显示，随着二氧化碳水平的上升，北极海岸附近的针叶林迅速衰落。
高温和缺水胁迫降低了树木的存活率，蕨类植物迅速占领了留下的裸露地面。
内利森说：“我们可以看到，从二氧化碳开始爆炸性增长到研究地点的300年内，以针叶树为主的植被消失了，取而代之的是许多蕨类植物。”
蕨类植物的入侵持续了数千年，这表明生态恢复远远落后于最初的气候变暖浪潮。
野火活动增加
与此同时，在同一沉积层中保存的木炭碎片表明，在这场剧变期间，野火变得更加频繁。
火会将活木转化为烟雾和灰烬，留下细小的木炭颗粒，这些颗粒可能会被冲入附近的海洋。
“这意味着大量的碳储存在例如广袤的针叶林中，”内利森说。
当这些森林燃烧时，大量的碳进入了空气中，焦黑的地面更容易受到侵蚀。
侵蚀加剧气候反馈
岩芯中富含粘土的脉冲表明，随着气候变暖的持续，洪水将大量森林土壤从陆地带入海洋。
由于坡地上没有了根系和树叶覆盖，雨水会径流而不是渗入土壤，导致坡地上的颗粒物脱落速度更快。
部分被侵蚀的物质中含有干酪根，即封存在沉积岩中的古代有机物。
当侵蚀使其暴露于氧气中时，微生物和化学反应开始分解它，释放出埋藏了数百万年的碳。
土地扰动加剧全球变暖
土地遭到破坏会通过正反馈加剧气候变暖，即环境破坏会进一步导致气候变化。
燃烧的植被和侵蚀的土壤将碳从储存库中转移出来，微生物活动又将其中一部分以二氧化碳的形式释放出来。
内利森说：“陆地扰动（包括火灾和土壤侵蚀）释放到大气中的碳会进一步加剧全球变暖。”
气候模型可以估算这些过程会增加多少额外的碳排放，但它们仍然依赖于关于景观在这种破坏后恢复速度的不确定假设。
是什么引发了快速变暖？
科学家将这一事件称为古新世-始新世极热事件（PETM），这是一次发生在5600万年前的全球快速变暖事件。
证据表明，这是由于碳的突然爆发造成的，但即使经过几十年的研究，其触发原因仍然不确定。
“原因不明；可能是多种因素共同作用的结果，”内利森在描述触发因素时说道。
高温可能破坏了甲烷水合物（高压下被困的冰状甲烷），火山活动可能提供了额外的二氧化碳。
海水酸性增强。
海洋沉积物显示，在古新世-始新世极热事件（PETM）期间，海底碳酸盐急剧减少，这一模式最初在一篇关于深海化学的论文中被绘制出来。
随着海水吸收了额外的二氧化碳，海洋酸化减少了许多生物体构建外壳所需的碳酸盐矿物质。
“这使得水体酸性过强，生物体无法形成碳酸钙骨骼或外壳，”内利森说。
有些物种可以适应，但快速的酸化仍然会使造壳生物一起减少，从而削弱食物网。
当气候变暖压垮森林时
现代气候变暖主要源于化石燃料的使用，政府间气候变化专门委员会（IPCC）已明确指出这一点。此前的一次气候变暖事件已提供了一个大致的基准，2016年的一项研究量化了古代碳排放量的差异。
内利森说：“如今，二氧化碳的排放速度大约是古新世-始新世极热事件时期的两到十倍，但当时大气中二氧化碳浓度的增长速度与人类排放造成的增长速度最为接近。”
即使过去的情况有所不同，这种比较也表明，快速排放导致生态系统几乎没有时间进行调整。
层层解读
没有哪个单一的岩芯能够代表整个地球，挪威的岩芯记录反映的是特定的海岸线和气候。
为了将其置于更广泛的背景下，该团队将其时间与Apectodinium augustum和其他已确立的标志物联系起来，从而能够与遥远的记录直接对应。
这些对比表明，受干扰的、以蕨类植物为主的景观几乎同时出现在几个中高纬度地区。
即便如此，沉积物也无法记录每一次风暴或火灾，因此研究人员必须将岩芯数据与其他记录和模型结合起来。
综合来看，这些证据表明，碳的快速释放与陆地和海洋上的大范围火灾、侵蚀和长期破坏有关。
这段历史凸显了保护森林和土壤可以限制额外排放的原因，同时也清楚地表明，此类措施不能取代减少化石燃料使用的必要性。
来自挪威海的新沉积物记录为我们提供了一个难得的近距离观察视角，让我们得以了解地球变暖时大自然会以多快的速度瓦解。
在过去一次极端全球变暖事件中，北极边缘的沿海森林在短短几个世纪内就崩溃了。
随之而来的是一系列连锁变化——大范围的野火、严重的土壤侵蚀以及大量碳重新释放到大气中。
该研究表明，陆地生态系统如何迅速从储存碳转变为释放碳，从而在最初的触发因素出现很久之后，加剧气候变暖。
该研究由荷兰皇家海洋研究所 ( NIOZ ) 和乌得勒支大学的博士研究员梅·内利森 (Mei Nelissen) 领导。
快速变暖导致森林消失
花粉和孢子记录显示，随着二氧化碳水平的上升，北极海岸附近的针叶林迅速衰落。
高温和缺水胁迫降低了树木的存活率，蕨类植物迅速占领了留下的裸露地面。
内利森说：“我们可以看到，从二氧化碳开始爆炸性增长到研究地点的300年内，以针叶树为主的植被消失了，取而代之的是许多蕨类植物。”
蕨类植物的入侵持续了数千年，这表明生态恢复远远落后于最初的气候变暖浪潮。
野火活动增加
与此同时，在同一沉积层中保存的木炭碎片表明，在这场剧变期间，野火变得更加频繁。
火会将活木转化为烟雾和灰烬，留下细小的木炭颗粒，这些颗粒可能会被冲入附近的海洋。
“这意味着大量的碳储存在例如广袤的针叶林中，”内利森说。
当这些森林燃烧时，大量的碳进入了空气中，焦黑的地面更容易受到侵蚀。
侵蚀加剧气候反馈
岩芯中富含粘土的脉冲表明，随着气候变暖的持续，洪水将大量森林土壤从陆地带入海洋。
由于坡地上没有了根系和树叶覆盖，雨水会径流而不是渗入土壤，导致坡地上的颗粒物脱落速度更快。
部分被侵蚀的物质中含有干酪根，即封存在沉积岩中的古代有机物。
当侵蚀使其暴露于氧气中时，微生物和化学反应开始分解它，释放出埋藏了数百万年的碳。
土地扰动加剧全球变暖
土地遭到破坏会通过正反馈加剧气候变暖，即环境破坏会进一步导致气候变化。
燃烧的植被和侵蚀的土壤将碳从储存库中转移出来，微生物活动又将其中一部分以二氧化碳的形式释放出来。
内利森说：“陆地扰动（包括火灾和土壤侵蚀）释放到大气中的碳会进一步加剧全球变暖。”
气候模型可以估算这些过程会增加多少额外的碳排放，但它们仍然依赖于关于景观在这种破坏后恢复速度的不确定假设。
是什么引发了快速变暖？
科学家将这一事件称为古新世-始新世极热事件（PETM），这是一次发生在5600万年前的全球快速变暖事件。
证据表明，这是由于碳的突然爆发造成的，但即使经过几十年的研究，其触发原因仍然不确定。
“原因不明；可能是多种因素共同作用的结果，”内利森在描述触发因素时说道。
高温可能破坏了甲烷水合物（高压下被困的冰状甲烷），火山活动可能提供了额外的二氧化碳。
海水酸性增强。
海洋沉积物显示，在古新世-始新世极热事件（PETM）期间，海底碳酸盐急剧减少，这一模式最初在一篇关于深海化学的论文中被绘制出来。
随着海水吸收了额外的二氧化碳，海洋酸化减少了许多生物体构建外壳所需的碳酸盐矿物质。
“这使得水体酸性过强，生物体无法形成碳酸钙骨骼或外壳，”内利森说。
有些物种可以适应，但快速的酸化仍然会使造壳生物一起减少，从而削弱食物网。
当气候变暖压垮森林时
现代气候变暖主要源于化石燃料的使用，政府间气候变化专门委员会（IPCC）已明确指出这一点。此前的一次气候变暖事件已提供了一个大致的基准，2016年的一项研究量化了古代碳排放量的差异。
内利森说：“如今，二氧化碳的排放速度大约是古新世-始新世极热事件时期的两到十倍，但当时大气中二氧化碳浓度的增长速度与人类排放造成的增长速度最为接近。”
即使过去的情况有所不同，这种比较也表明，快速排放导致生态系统几乎没有时间进行调整。
层层解读
没有哪个单一的岩芯能够代表整个地球，挪威的岩芯记录反映的是特定的海岸线和气候。
为了将其置于更广泛的背景下，该团队将其时间与Apectodinium augustum和其他已确立的标志物联系起来，从而能够与遥远的记录直接对应。
这些对比表明，受干扰的、以蕨类植物为主的景观几乎同时出现在几个中高纬度地区。
即便如此，沉积物也无法记录每一次风暴或火灾，因此研究人员必须将岩芯数据与其他记录和模型结合起来。
综合来看，这些证据表明，碳的快速释放与陆地和海洋上的大范围火灾、侵蚀和长期破坏有关。
这段历史凸显了保护森林和土壤可以限制额外排放的原因，同时也清楚地表明，此类措施不能取代减少化石燃料使用的必要性。
