永久凍土消融的危機與機遇

汪中和 / 中央研究院研究員 2020/03/17 14:38 點閱 2573 次

聯合國世界氣象組織在本月10日公布《2019年全球氣候狀況聲明》,正式確認去年是有觀測記錄以來的第二高溫年,除了驚人的熱浪乾旱外,全球極端天氣事件也不斷衝擊人類社會經濟發展、健康、以及糧食安全。對生態環境來說,不但森林、海洋受創嚴重,節節升高的溫度也加速北極永久凍土層的融化。

永凍土消融危機

政府間氣候變化專門委員會曾警告,目前北極永久凍土層的面積約有1700萬平方公里,相當於一個俄羅斯的範圍;如果暖化的趨勢無法控制,到本世紀末,北極永久凍土層的面積可能會縮小到只剩下十分之一,比美國的阿拉斯加州還小。這不僅嚴重破壞野生動物的棲地,永久凍土層的融解還會釋放大量的碳、甲烷、有毒元素汞,以及古老的細菌與病毒。

300萬年以來,北極地區經歷反覆循環的冰河期,在層層的永久凍土之下,埋藏了大量的史前生物與化石,例如長毛象、遠古馬等,當然也有無處不在的冠狀病毒、噬菌體,因此永久凍土層就像一個時間膠囊,記載了過去的生態環境的歷史,讓我們能夠一窺地球隱藏的秘密。

冰封的病毒恐釋放

2012年,俄羅斯科學院的研究團隊從西伯利亞東北部永久凍土層中找到的石竹科植物種子,在實驗室重新發芽生長,讓我們欣賞到3萬年前該地區的花朵樣貌,一開眼界。2014年,法國的研究團隊採集了一種被封存在永久凍土層中的病毒,並在實驗室加溫測試。儘管這個被命名為西伯利亞闊口罐(Pithovirus Sibericum)的巨型病毒也被埋藏了3萬年,但仍然能夠在解凍後迅速活化,使得研究人員十分驚訝。

這些研究結果清楚的顯示,不單遠古的植物化石可以再生,封存在3萬多年前凍土層中的病毒也可以存活,並且仍然具有感染性。因此,當永久凍土層受到氣候暖化以及人為的開發活動影響而迅速融化,將會釋放出我們完全陌生的病毒,很有可能會對人類的公共健康帶來難以想像的高風險。

發現新噬菌體

另一方面,永久凍土層的獨特環境也給科學家提供了非常難得的研究突破。最近有科學家利用在1918年西班牙流感身亡的北極原住民遺體,由於被埋在永久凍土的深層,保存良好,讓研究人員得以取得流感病毒的碎片,破譯出病毒的基因藍圖,才理解出為什麼1918年的流感會如此致命,確認了1957、1968和2009年的大流感都是由1918年的病毒引起的,也為下一次大流感提供預先準備的基礎。

此外,永久凍土層的土壤中也發現可以殺死細菌的大量噬菌體病毒,科學家們正努力探討它們的潛能;因為每個噬菌體都可針對不同的細菌發揮作用,因此每發現一個新的噬菌體,都增加了治療不同疾病的機會,讓科學家十分振奮。

當地球日趨暖化,棘手的病毒就會越多,也會加劇疾病的傳播與危害。永久凍土層其實就像一個寶庫,儲藏著拯救生命的希望,來對抗未來的流行病。從這個角度來看,減緩暖化的速率,盡力保護永久凍土層的完整,是我們非常緊迫的工作。