文丨學(xué)術(shù)頭條
企鵝被認(rèn)為是全球生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境變化的 “活指標(biāo)”，他們的個(gè)數(shù)和殖民地反映了全球氣候變化程度以及生態(tài)響應(yīng)。
如果你要去研究企鵝，可得注意一件事了，因?yàn)榭茖W(xué)家們最新發(fā)現(xiàn)，他們的糞便會(huì)產(chǎn)生笑氣，小心別吸嗨了。這不是開玩笑，而是真實(shí)發(fā)生在一群科學(xué)家身上的事。
來自丹麥哥本哈根大學(xué)和中國南京大學(xué)的研究人員，正在研究帝企鵝殖民地上樣帶冰川退縮和企鵝糞便對(duì)溫室氣體通量的綜合影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，由于帝企鵝吃含氮氧化物的飲食，導(dǎo)致它們可以通過糞便釋放出大量的一氧化二氮（即笑氣），讓人哭笑不得的是，南極洲帝企鵝釋放大量的一氧化二氮，嚴(yán)重影響了長(zhǎng)期被便便圍繞的研究人員的精神狀態(tài)。
當(dāng)然，這背后更為嚴(yán)肅的問題是，研究人員發(fā)現(xiàn)企鵝活動(dòng)變化以及帶有 “笑氣”的糞便釋放，可以顯著影響陸地土壤，從而可以將土壤變成溫室氣體排放點(diǎn)，可愛、帥氣的企鵝寶寶們竟然也成了全球溫室氣體排放的“罪魁禍?zhǔn)住敝弧?/strong>
該研究結(jié)果最近發(fā)表在科學(xué)雜志《全球環(huán)境科學(xué)（Science of The Total Environment）》上。
“在吸了幾個(gè)小時(shí)的一氧化二氮后，人就會(huì)變得昏昏欲睡，甚至?xí)械綈盒暮皖^疼?！?哥本哈根大學(xué)CENPERM中心主任、該研究論文通訊作者 Bo Elberling 教授如此說道，“企鵝的糞便會(huì)在它們的領(lǐng)地周圍產(chǎn)生大量的一氧化二氮，最大的排放量是丹麥農(nóng)田施肥的 100 倍。這真的很嚴(yán)重，因?yàn)橐谎趸奈廴臼嵌趸嫉?300 倍”。
企鵝、笑氣與全球氣候變化帝企鵝是世界上第二大企鵝物種，它們生活在南喬治亞島的亞南極地區(qū)，最喜歡的食物是魚和磷蝦，兩者都含有從海洋浮游植物中吸收的大量氮。企鵝飽食后，氮便從糞便中釋放到地面。然后，土壤細(xì)菌將該物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一氧化二氮。
一氧化二氮又稱笑氣，是一種無色有甜味的氣體。作為一種氧化劑，一氧化二氮在一定條件下能支持燃燒，但在室溫下穩(wěn)定，有輕微麻醉作用，并能致人發(fā)笑。當(dāng)它進(jìn)入血液后會(huì)導(dǎo)致人體缺氧，長(zhǎng)期吸食可能會(huì)引起高血壓、昏厥，甚至心臟病發(fā)作。此外，長(zhǎng)期接觸此類氣體還可引起貧血及中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害等。
而且作為一種重要的溫室氣體，一氧化二氮污染也不是兒戲。
研究人員將南喬治亞島的冰川作為采樣地，分別在冰川前線和海岸之間的五個(gè)采樣帶取樣，然后將采集到的土壤放入實(shí)驗(yàn)室中的玻璃培養(yǎng)瓶，并在 7 攝氏度下預(yù)培養(yǎng) 4 天。預(yù)培養(yǎng)后，將培養(yǎng)瓶密封，并將其放入 DLT-100 快速甲烷分析儀中，以測(cè)定瓶口甲烷的濃度變化。而對(duì)于一氧化二氮和二氧化碳的測(cè)量，需要將樣品轉(zhuǎn)移到較大容量的玻璃瓶中，通過氣相色譜法分別使用電子捕獲檢測(cè)器（ECD）和火焰離子化檢測(cè)器（FID）來檢測(cè)。
研究結(jié)果分析表明，樣帶里最古老的土壤顯示出較高的土壤碳、養(yǎng)分和水分含量，并且受到企鵝活動(dòng)的強(qiáng)烈影響。具體而言，在受到企鵝活動(dòng)強(qiáng)烈影響的地方，企鵝糞便的增加降低了甲烷的氧化，但導(dǎo)致二氧化碳和一氧化氮產(chǎn)量的顯著增加。研究人員也發(fā)現(xiàn)在遠(yuǎn)離企鵝的冰川附近，一氧化二氮的含量很低，這更加驗(yàn)證了企鵝的活動(dòng)和一氧化二氮排放水平之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。
這一發(fā)現(xiàn)還意味著，未來企鵝向新出現(xiàn)的無冰極地海岸地區(qū)的擴(kuò)張，可能會(huì)顯著增加當(dāng)?shù)氐臏厥覛怏w排放。
企鵝“拉屎”有錯(cuò)嗎？Bo Elberling 解釋說:“我們很清楚，在有企鵝的地方，一氧化二氮的含量非常高，反之亦然，而在沒有企鵝的地方，一氧化二氮的含量就比較低?！?/p>
在過去 50 年里，南極南喬治亞島的冰川一直在退縮，而這里擁有世界上最大的帝企鵝種群，大約有 15 萬對(duì)企鵝繁殖。而隨著冰川的消退，大量的企鵝向內(nèi)陸遷移，這也意味著會(huì)產(chǎn)生更多的企鵝糞便，并在土壤中沉淀出更多的一氧化二氮和二氧化碳，這兩個(gè)都是溫室氣體中最主要的成分。
既然企鵝因?yàn)椤袄骸碑a(chǎn)生這么多的溫室氣體，那對(duì)全球氣候有影響嗎？事實(shí)上，相比于全球其他地區(qū)因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)和交通產(chǎn)生的溫室氣體，企鵝產(chǎn)生的溫室氣體的總量簡(jiǎn)直可以忽略不計(jì)。
Elberling 教授說：“在這種情況下，一氧化二氮的排放不足以影響地球的總體其他排放，但我們的發(fā)現(xiàn)有助于了解企鵝殖民地如何影響它們周圍的環(huán)境，這很有趣，因?yàn)橹趁竦卣谧兊迷絹碓狡毡??！?/p>
研究人員同時(shí)指出，這項(xiàng)研究的結(jié)果還會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)施肥產(chǎn)生影響，因?yàn)樵谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用氮肥，會(huì)排放大量的一氧化二氮，他補(bǔ)充道，“我們應(yīng)該從丹麥的農(nóng)業(yè)中吸取教訓(xùn)，農(nóng)田里的氮肥會(huì)釋放出大量的一氧化二氮?！?/p>
而對(duì)于企鵝棲息地變化對(duì)氣候和生態(tài)的影響，我們應(yīng)該知道，這正是由于人類活動(dòng)造成的。人類造成的環(huán)境變化正在全面改變?nèi)蛏鷳B(tài)系統(tǒng)，企鵝也難逃這種影響。對(duì)于企鵝來說，當(dāng)前也面臨著嚴(yán)重的生存危機(jī)，我們?nèi)祟惛鼞?yīng)該想辦法恢復(fù)企鵝的美好家園。
資料來源：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969719352477https://dg.dk/en/45064/
