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作者:环球科学杂志社/外研社科学出版工作室 当前章节:15188 字 更新时间:2026-7-17 04:36

乌龟拯救小岛生态

撰文|戴维·别洛(David Biello)

翻译|蒋青

让岛屿甚至整块大陆回归原生态,有望成为逆转生态败局的有力手段。在艾格雷特岛上,科学家引进了一些巨型陆龟,如今那里的原生态似乎已经开始恢复。这在当前地球历史上第六次物种大灭绝的大背景下,也更显得可贵。

欧洲人曾差点吃垮毛里求斯的生态系统。其中最有名的案例,要数17世纪末期渡渡鸟的灭绝。然而,他们在毛里求斯艾格雷特岛的所作所为,就鲜为人知了:大滑蜥和巨型陆龟惨遭毒手,本地的乌木也被伐倒用来烧火。

1965年,艾格雷特岛那25公顷已变得光秃秃的土地被划为自然保护区。但即使砍伐行为已经停止,生长缓慢的乌木森林也难以重现当年的繁茂,因为那些食用它们果实、帮忙播撒种子的动物已经一去不复返了。2000年,科学家从附近的塞舌尔阿尔达布拉环礁重新引进了4只巨型陆龟。到2009年,岛上一共迁来了19位这样的“外来户”。它们漫步于岛上,把乌木的大型果实吞入腹中。这些果实未被消化,直接排泄出的种子长成了500多丛郁郁葱葱的树苗。2011年4月,当初为艾格雷特岛引进巨型陆龟的科学家在《当代生物学》上报告了研究结果。

至少在这个小小的岛上,原生态似乎已经开始恢复。这给其他生态恢复项目带来了希望,在当前地球历史上第六次物种绝灭的大背景下,也更显得可贵。欧洲的环保主义者筹得了310万欧元的资金,开始从西班牙西部、喀尔巴阡山脉等地方着手,将野牛、牛和马放归弃耕的农田。生态学家已经提议,把一些大象迁至美国的部分地区生活,填补乳齿象灭绝后空下的生态位。荷兰人也在东瓦德斯普拉森修建了一座更新世公园,让柯尼克马和海克牛顶替已灭绝的野马和野牛。

当然,人类出面干预自然生态系统的行为也不一定有好结果。为对付其他害虫而将海蟾蜍引入澳大利亚的举动,就对整个大陆上的本地蛙种造成过伤害。“当你想要操纵自然时,什么事情都可能发生。”美国麦卡利斯特学院的生态学家马克·戴维斯说。其他人则主张“亡羊补牢,犹未为晚”。“在这个星球上,已经没有一个角落看不见人类干预的痕迹。是时候让我们行动起来,想办法解决这些问题了,”澳大利亚昆士兰大学的海洋生物学家奥夫·胡-古德贝格说道,“此时此刻,除了任由大灭绝发生外,我们还有其他选择。”

第六次物种大灭绝

在地质史上,由于地质变化和大灾变,生物经历过五次自然大灭绝。现在,由于人类活动造成的影响,物种灭绝速度相比于自然灭绝速度大大加快,地球进入第六次大灭绝时期。这是现代人类真正经历的第一次物种大灭绝。第六次物种大灭绝由人类活动引发,具体表现为植物生存环境被破坏、气候变化、外来物种入侵、自然资源过度使用和污染等因素,造成许多物种灭绝或濒临灭绝。到21世纪末,预计全球变暖会导致二分之一的植物面临生存威胁,超过三分之二的维管植物可能完全消失。在世界自然保护联盟(IUCN)2004年物种红色名录中有15,589个物种受到灭绝威胁,这其中包括12%的鸟类、23%的兽类、32%的两栖类、25%的裸子植物、52%的苏铁类和42%的龟鳖类。专家警示,人类应尽快认识到这一现状,采取保护措施保护物种多样性,减少有害物质的排放,避免人类受到自然灾害的侵扰。为了提高公众对生物多样性的重要性以及生物多样性丧失后果的认识,联合国将2010年确定为国际生物多样性年。

秃鹫困境

撰文|简·布拉克斯顿·利特尔(Jane Braxton Little)

翻译|高瑞雪

加州神鹫濒临灭绝,科学家正想方设法使之恢复种群数量。目前这一努力已经初见成效,全世界的加州神鹫数量已经从1987年的22只回升到了396只,加州神鹫复兴计划为濒危动物保护提供了一个很好的范例。

1987年,美国实施了一项自然保护运动计划,捕获了当时所有幸存的野生加州神鹫。1992年,保护计划启动五年后,第一只放归野外的加州神鹫站在了悬崖边上,它犹豫不决地跳了几下,伸了伸略带粉红色的脖子,然后试着扇动起了它那接近3米宽的翅膀。

加州神鹫

加州神鹫(Gymnogyps californianus),属于美洲鹫科新大陆秃鹫家族,为北美洲最大的鸟。如今这种鹫只生活在美国科罗拉多大峡谷区域和加利福尼亚州,以及墨西哥下加利福尼亚州北部的西海岸的群山中。它是加州兀鹫属中唯一存活的物种。加州神鹫体长可达1.3~1.4米,双翅展开宽3米,体重超过11千克。雌雄鸟羽色相似,但雄鸟体形较大。全身羽毛大部分为黑色,领羽为灰色,头颈裸露呈黄色和粉色,远远望去,如同披着一件大氅,威风凛凛,尊贵威严。加州神鹫是食腐动物,吃大量的腐肉。它是世界上寿命最长的鸟类之一,其寿命可达50年。

自从具有里程碑意义的首次放归以来,野生动物学家已经放归了近200只圈养的秃鹫。全世界的加州神鹫数量已经从1987年的22只回升到了396只。目前,野生种群主要集中于墨西哥的下加利福尼亚州、美国的亚利桑那州以及加利福尼亚州的中部和南部。随着这些大型食腐动物返回到方圆700万平方千米的广阔区域,科学家开始利用一些先进技术,帮助这些更新世时代的幸存者们继续生存下去。除此之外,他们还用一些富有创造性的方法,比如把未受精卵换成受精卵,使这个种群的成员数量完全恢复。

杰西·格兰瑟姆是美国鱼类与野生动植物管理局“加州神鹫复兴计划”的协调员。他可以在位于美国加利福尼亚州文图拉市的办公室,追踪到每一只加州神鹫的位置,误差不超过几英尺。他和同事为每一只秃鹫都装上了无线电发射器和太阳能全球定位系统(GPS)设备,每套设备每天都会送回1,000多个位置信息。如果在一段时间内,位置信息总是由同一个地点返回,那就意味着这只秃鹫有麻烦了。工作人员就会长途跋涉,穿过遥远的峡谷去寻找生病或者死亡的秃鹫,检查它们的身体以及它们吃进的腐肉。GPS数据也有助于科学家发现秃鹫繁殖的洞穴,查看秃鹫卵能否孵化,甚至把野外秃鹫产下的不能孵化的卵换成圈养秃鹫产的、孕育着旺盛生命力的卵。

科学家发现,放归的加州神鹫所面临的危险,其中有很多都和26年前一样。最大的危险是腐肉中的铅弹碎片。尽管在加州神鹫的栖息地是禁止使用铅弹的,但这个问题依然持续威胁着秃鹫的生存,十只秃鹫里就有九只存在着体内铅含量过高的问题。瓶盖、DDT、高压线和间或发生的偷猎也有不小影响。这意味着,环境中仍然存在“会使加州神鹫灭绝的所有因素”,格兰瑟姆说。

尽管如此,利用无线电遥测记录,科学家正在尽最大努力消除这些危险因素。在加利福尼亚州大苏尔海岸附近,GPS的跟踪记录显示出了一条秃鹫从南加利福尼亚的安德森峰到太平洋的飞行路径,在这条路径上太平洋燃气和电力公司有着长达三英里(1英里约为1.61千米)的输电线。三只秃鹫触电死亡后,摆在面前的数据终于说服该公司将输电线埋入地下。另外,科学家还努力让太阳能和风能开发者在工程选址时避开秃鹫的飞行路径。在最重要的问题上,他们也取得了进展——呼吁扩大铅弹禁令的管制范围,并更严格地执行禁令。

今后,科学家将会获得更多数据。新的研究计划包括在秃鹫身上安装微型电子设备,记录心率和扑翼强度,以了解风速和风向如何影响秃鹫对能量的使用。将飞行信息和气象数据联系到一起,科学家可以更准确地了解秃鹫的活动范围,确定哪些地区需要重点保护,美国圣迭戈动物园动物保护研究所的迈克·华莱士说道。

每年花费500万美元的秃鹫复兴计划已经证明,引导加州神鹫在野外繁殖、养育雏鹫是完全可行的。格兰瑟姆和华莱士乐观地认为,在遥测技术的帮助下,秃鹫种群是可以重新繁盛起来的——如果能解决掉铅弹问题的话。

给美洲豹安家

撰文|苏珊·格林伯格(Susan H. Greenberg)

翻译|薄锦

是否需要为美洲豹专门划定自然保护区引起了人们的广泛争议。目前世界上的濒危物种数量巨大,需要优先保护哪些物种成为一个不可回避的问题。经过数年的法律争议,美国政府最终决定,将为美洲豹设置自然保护区。

美洲豹,体型仅次于狮和虎,是全球第三大和西半球最大的猫科动物,曾在美国繁衍生息。18、19世纪时,人们曾在亚利桑那、新墨西哥、加利福尼亚、得克萨斯等州发现过它们的踪迹。它们有时也会迁至更远的地方,东至北卡罗来纳州,西至科罗拉多州。

由于人类对其领地的侵占,濒临灭绝的美洲豹活动地域整体南迁。如今,它们分布于阿根廷北部到墨西哥索诺拉沙漠一带。不过,由于它们频繁穿越美国西南部边境,有环境保护人士呼吁,美洲豹应有自己的保护栖息地。现在,经过数年法律争议,美国鱼类与野生动植物管理局已表示同意。“我们确实计划提议划定若干保护栖息地,”美国鱼类与野生动植物管理局菲尼克斯分局的辖地调查督导员史蒂夫·斯潘格勒表示,“只是地点、面积尚待落实。”

美洲豹

美洲豹又叫美洲虎,是生活在美洲的一种食肉动物。它身上的花纹比较像豹,但整个身体的形状更接近于虎,体型大小介于虎和豹之间,是美洲大陆上最大的猫科动物。美洲豹集合了猫科动物的所有优点,是猫科中名副其实的全能冠军,它具有虎、狮的力量,又有豹、猫的灵敏。它咬合力很强,犬齿咬合力可达850磅(1磅约为0.45千克),臼齿咬合力可达1,250磅,使猎物毙命的效率最高。它在咬死猎物时,不同于大多数猫科动物和食肉猛兽一样喜欢一口咬断猎物的喉咙,而是更喜欢用强有力的下颚和牙齿直接咬穿动物坚硬的头盖骨。它甚至可以一口就咬穿龟坚硬的外壳。

美洲豹广泛分布在南北美洲各处,最北分布至美国亚利桑那州,最南分布到阿根廷的北部。它们栖息于森林、丛林、草原,常常单独行动,白天在树上休息,夜间捕食野猪、猴类、水豚及鱼类,无明显的繁殖季节,常在春季发情,4岁性成熟,孕期100天左右,每胎2~4仔。美洲豹野外寿命约18年,人工饲养达20多年。

美洲豹是否值得拥有自然保护区,反映出环保圈内广泛争议的一个问题。那就是,这个星球上日渐消逝的生物种目繁多,我们要如何排定相关资金投入的轻重缓急?有很多专家相信,帮助美洲豹生存下去的最佳途径,就是在美国边境以南即它们繁衍生息之地为它们提供更多的资源。但生物多样性中心的迈克尔·罗宾逊却认为,美国开展的持续至20世纪60年代掠食动物扑杀运动致使美洲豹遭到成批猎杀,应该在这些美洲豹灭绝的地区重新恢复这一种群的生态平衡。他声称,以历史的眼光来看待这一问题,而不是仅仅从当前的现状出发,对解决问题非常重要。

无论美国政府批准的自然保护区位于何处,大概都会是很小的一块。美国鱼类与野生动植物管理局的一个智囊小组在2012年4月份起草了一份草案,圈出的保护区地段包括亚利桑那州的东南角地区以及新墨西哥州西南角的一小部分地区,却忽略了新墨西哥州的希拉国家森林公园以及亚利桑那州的莫戈永边缘。据罗宾逊表示,这两处均为美洲豹的首要栖息地。

“(这一话题)足够人们再争执上几代人的时间,与此同时,这些物种则在走向灭亡,”美国鱼类与野生动植物管理局的智囊小组负责人之一、美国野生猫科动物保护组织Panthera的美洲豹项目执行总监霍华德·奎格利说,“我们最需要的是一块土地,让我们着手实施相应的复原措施。”现在,起码迈出了这第一步。

如何驱逐象群

撰文|约翰·普拉特(John R. Platt)

翻译|杨风丽

研究人员试图利用大象对蜜蜂的恐惧来减少人象冲突。

老鼠当然不会吓跑大象,但是有一种小动物却能使大象这种厚皮动物避之不及——它就是蜜蜂。在非洲,人象冲突每年都会导致数以百计的人和大象死亡,现在,环保人士已经开始利用大象对蜜蜂的恐惧,令它们远离农作物。

“拯救大象”慈善组织发起的“大象和蜜蜂计划”,旨在探索通过建立“蜜蜂围栏”(用铁丝将蜂巢悬挂在木栅栏上)来阻止大象践踏或偷食农作物。这个试验性项目最初于2008年在肯尼亚启动,目前已经扩展到6个非洲国家。根据发表在《保护生物学》杂志上的一篇论文,蜜蜂围栏能阻挡约80%试图进入围栏的大象。项目负责人露西·金说,这道特殊的蜜蜂壁垒也给当地人带来了蜂蜜这一收益。

查尔斯和安妮·莫罗林·德伯格基金会发起的“空中牧羊人计划”则试图通过模拟蜜蜂进攻时的声音来威慑大象,最大限度地减少人象冲突。2016年夏天,研究人员将无人机引入马拉维,以搜寻盗猎者,他们发现这种无人机发出的噪声会使大象受到惊吓。“无人机的噪声听上去就像蜜蜂在飞时发出的嗡嗡声。”无人机操作负责人奥托·韦德穆勒·冯·埃尔格解释说。现在,除了阻止盗猎,“空中牧羊人计划”几乎每晚都会派无人机沿农作物围栏和利翁代国家公园的边界飞行,以威慑大象。虽然目前使用无人机并非在每个非洲国家都是合法的,但冯·埃尔格认为,这种方式最终会在更多地区普及。他说:“一架无人机足以驱逐拥有100多头大象的象群。”

一个大象脚印,数十种生物的家园

撰文|约翰·普拉特(John R. Platt)

翻译|林清

大象穿过森林或草原时,身后会留下深深的脚印,这些脚印积水后,就成了许多微小生物的家园。

当你的体重超过6,000千克时,毫不夸张地说,无论走到哪里,你都会留下深深的脚印。非洲象就是如此,最新研究表明,数十种微小生物会在非洲象留下的脚印里安家落户。

大象穿过森林或草原时,身后会留下硕大的脚印,这些脚印有时可深达30厘米。当雨水注满这些大脚印,就形成了一个个小生境(微小生物栖息的、具有特殊环境条件的微小场所)。

大象脚印里的泳池派对

科学家在30个大象脚印里发现了数以万计的小生物。

德国科布伦茨-兰道大学和其他机构的研究人员来到乌干达,分析了30个由大象脚印形成的小水坑。结果发现,这些小水坑里至少生活着61种小型无脊椎动物,这些动物分属9个目,包括螨虫、蜉蝣、水蜘蛛、水蛭和腹足动物,有时甚至还能发现蝌蚪。

总之,最早留下的大象脚印,其生物多样性水平也最高,也许是因为其中堆积的树叶和其他有机碎屑提供了食物的来源。这项研究结果已经在2016年夏天在线发表在了《非洲生态学杂志》上。

数据表明,大象脚印可能在几个物种的生命周期和食物链中占有一席之地。“谁会料到看似平常的大象脚印,对很多其他物种来说却如此重要,”拯救大象科学委员会主席乔治·威滕迈尔(未参与本项研究)说。

研究人员承认,这项研究仍处于初期阶段,要搞清楚这些外来居民对大象脚印到底依赖到什么程度,还需要进一步研究。然而,这项研究和其他研究(如种子通过大象粪便进行传播)一样,可以表明大象在生态系统中起着至关重要的作用。这篇研究论文的第一作者、德国科布伦茨-兰道大学的沃尔弗拉姆·雷默斯说,对大象脚印的研究再次提醒我们,如果偷猎在非洲仍然猖獗,人类将会失去什么。

人工选育“超级珊瑚”

撰文|安妮·斯尼德(Annie Sneed)

翻译|黄安娜

通过辅助进化的方法,可以培育出能适应全球变暖的“超级珊瑚”,拯救危机中的大堡礁。

大堡礁位于澳大利亚东北海岸附近,占地面积超过130,000平方英里(1平方英里约为2.6平方千米),是世界上最大的活体结构。那里生活着400多种珊瑚,还有成千上万种海洋动物。然而大堡礁的未来却可能相当悲惨。从1985年到2012年的27年间,已经有50%的珊瑚灭绝。造成这一切的罪魁祸首就是气候变化。气候变化加剧了破坏性热带飓风的形成,并使周遭水域升温,酸性增强。而建立保护区、改善水质等保护措施,则远不足以解救这些脆弱的海洋生物。为了减缓珊瑚灭绝,澳大利亚一家新建的研究机构“国家海洋模拟器”的海洋生物学家,设计出了一种更直接的方法——人工选育“超级珊瑚”,以适应日益恶劣的海洋环境。

“国家海洋模拟器”共有33个反应容器。在接下来的5年中,遗传学家马德琳·范奥彭和同事将在部分容器中培育能适应全球变暖的超级珊瑚。研究人员可精准地调节每个容器中的盐度、温度、水质和pH值,以便挑选出那些可耐受恶劣环境的超级珊瑚。例如,有些容器中的生存环境,就是根据气候模型预测的本世纪末的海洋条件设定的。最能承受高温和低pH值的珊瑚将会交叉繁殖,以培育出含有以上特性的后代。这样耐受性便可代代相传,该过程也被称作辅助进化。如果珊瑚能够快速适应变化中的环境,该进化也可自然发生,但是由于时间不允许,科学家只能人为加快这一进程,以拯救珊瑚。范奥彭说,气候模型显示,未来海洋环境将对珊瑚礁极为不利,所以我们只能尝试用辅助进化的方法,看看能否重建珊瑚礁。

在海洋保护领域,辅助进化属于非常新颖的方法,颇受争议。例如,有些专家担心这些超级珊瑚的数量会超过本土珊瑚。不过,如果范奥彭的工作获得成功,那么澳大利亚政府(“国家海洋模拟器”的资助者)将会考虑把实验室内的超级珊瑚移植到大堡礁。一场拯救珊瑚的比赛已经拉开序幕!

话题四

环保技术带来生机

科技使我们的生活得到了前所未有的便利,但这些便利也让我们付出了代价:在穿上干净衣服时,去污剂却进入了河流中;渴了随时能买到瓶装水,但那些塑料瓶却会留在环境中,几百年也不会分解……幸而我们意识到了这些问题,依然是科技——也许还有一些政策来帮忙——让我们能够亡羊补牢。

让去污剂更安全

撰文|丽贝卡·伦纳(Rebecca Renner)

翻译|周俊

环境保护不仅仅是环保学家和生态学家的事,化学家们也在致力于提供更多的环境友好型产品。人们日常生活中遇到的去污剂就是一个例子,化学家们发现碳链越短,去污剂对环境的伤害越小,“短链去污剂”成为化学家们努力的目标。

去污剂让地毯和衣物清洗变得非常方便快捷,而这都归功于含氟表面活化剂。过去,人们常用这种活化剂来改善油漆和光亮剂的功效。受到特别关注的是全氟辛酸铵,这种物质是含氟表面活化剂最常见的分解产物之一。2005年7月,美国国家环保局的科学顾问委员会建议,把全氟辛酸铵列为“可能的”人类致癌物;加拿大也开始禁止使用一些有可能在环境中分解为全氟辛酸铵的化合物。不过,化学家们正在致力于改变含氟表面活化剂的结构,使它们既能够发挥作用,又更加安全,并且还不会在环境中累积。

含氟表面活化剂的基本结构是碳原子形成的长链,周围环绕着许多氟原子。碳链越长越坚固,效果越好,因为这种碳链能让许多碳-氟分子到达表面发挥作用,并将碳链的大部分埋在深层。含氟表面活化剂最常见的用途,是添加在去污剂中,此时,碳-氟分子紧紧结合在一起,形成看不见的保护层。不过,链的长度也正是环境问题的根源所在。所谓的长链含氟表面活化剂,以8个碳原子结构(C8)为基础,比短链含氟表面活化剂更容易进入体内,分解形成全氟辛酸铵。加拿大艾伯塔大学环境毒理学家乔纳森·马丁说,全氟辛酸铵和其他相关长链含氟化学物质会附着在血红蛋白上,伪装成消化酸,很难清除。

涂鸦可能成为往事:含氟表面活化剂保护层可能使漆面乱七八糟,新一代含氟表面活化剂对环境更安全。

氟的功能

含氟表面活化剂能发挥作用,原因在于它们与周围的化学物质具有亲疏关系。被氟围绕的碳原子链形成疏端,排斥水基和油基污物。分子亲端与烃类物质相结合,将链附着到其余的保护层上。为了抵御污物,数百万碳-氟链的顶端必须停留在表面。例如,在较低浓度的时候,含氟表面活化剂的表面张力减小,使光亮剂和油漆更好使用,表面更光滑。

加拿大多伦多大学的化学家斯科特·马贝瑞致力于揭示含氟表面活化剂对环境的影响。他认为解决环境问题的办法,是缩短碳-氟链,降低含氟表面活化剂的生物可利用性。实际上,早在2001年,美国3M公司在改良斯科奇加德防油防水剂的成分时,就利用了这种方法。然而,将碳原子从8个减到4个之后,产品供销也打了折扣。因此,3M公司等还在继续寻找更有效的解决办法。

为了取代光亮剂和油漆中的长链含氟表面活化剂,美国欧诺瓦解决方案公司为一些化学产品申请了专利:它们拥有长而有弹性的骨架,周围接满了短碳原子链(C1和C2)。柔性使短链可以到达物质表面,效果与传统C8光亮剂和蜡不相上下,甚至更佳。试验表明,这些化学物质不会在鱼体内累积,也不会在污水处理时分解。传统的含氟表面活化剂,似乎已经证实在污水处理过程中会分解,释放长链化学物质。欧诺瓦公司的含氟表面活化剂目前正在用于工业光亮剂和油漆中,这样,光亮剂和油漆使用起来更方便。同时,欧诺瓦公司的产品也用于抗涂鸦层中——涂鸦会使漆面变得乱七八糟。

化学家仍在挑战制造“短链去污剂”这项更艰巨的任务,并获得一些进展。美国北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员,便在着手申请一种新型抗污化学产品的专利保护。这种抗污化学产品以2005年8月在美国化学学会年会上发布的短链为基础。研究者发现,利用特别的烃类来支撑C4链,会使它具有刚性。而这些成就可能只是揭开了短链含氟表面活化剂应用前景的序幕。

加快绿色专利审批

撰文|拉里·格林迈耶(Larry Greenemeier)

翻译|王栋

缩短绿色技术的审批周期,让绿色环保技术不至于在办公室的漫长审核中“枯萎”,也是一种“环保”。

2009年12月,美国专利商标局启动了一个试点项目,以加快绿色技术的发展。试点项目的目标是,将通常长达40个月的专利申请评估周期缩短一年。然而,美国专利商标局已经批准通过的专利,大约只占收到申请总数的1/3,这让发明者甚至美国专利商标局本身都感到失望。美国专利商标局专利评审委员罗伯特·斯托尔说,这个项目的通过率“比我此前期待的要低”。

截至2010年5月初,提交给美国专利商标局“绿色科技”试点项目的943项申请中,只有335项合格并被提交进入专利审查程序。对此,斯托尔解释说,申请人往往过于“急进”,只想受益于这一“快速通道”,却忽视了该项目必须满足的要求。

对于该项目的要求,美国专利商标局在2009年12月8日的《联邦公报》上给出了如下解释:他们寻找的发明必须分属于几个大类——环境质量、能源保护、可再生能源发展以及削减温室气体排放。《公报》还列出了79个具体类别。然而,斯托尔也承认,如果这个办公室只能批准1/3的申请,“或许我们需要抛弃对大类和类别的限制,放宽对绿色技术的定义”。

但是,在这一领域,很难定义哪些要素才能构成一项值得颁发专利的发明。美国马萨诸塞州剑桥市芬尼根-亨德森律师事务所的合伙人埃里克·拉齐蒂说,大多数正在开发的用于改善(或者至少不损害)环境的技术,都只不过是对现有设备的一些改进。在美国专利商标局做过5年专利审查官的拉齐蒂解释说,尽管所有能产生能量并降低对化石能源依赖程度的发明都可以被认为是绿色的,但实际上能够做到这一点的技术,往往都借鉴了来自其他领域的跨学科技术元素的融合。

植物灯泡不用插电?旨在鼓励绿色技术的专利快速审批系统的开发进展缓慢,暗示绿色技术的定义需要被重新思考。

美国纽约Lux研究科技咨询公司的研究主管马克·宾格尔也说,这个为绿色专利提供快速通道的项目,对绿色技术的发展“不会带来多大的影响”,因为许多此类技术已经获得过专利了。他表示:“我不会去过度吹嘘绿色专利快速通道的重要性。”宾格尔还说,各大公司试图申请绿色专利的那些技术,通常只是一个能够削减化石能源消耗或者有助于保护环境的较大工程或项目中的一小部分,然而“在清洁技术领域,永远不可能存在单靠它自己就能全部搞定的所谓‘关键技术’”。

并不是所有的公司都放弃了申请绿色专利的希望,尤其是那些正在起步发展中的新公司。“能够宣称自己的发明符合快速通道要求,就意味着它确实具有一些特别之处,”美国加利福尼亚州山景城高增益太阳能电池板阵列制造商Skyline Solar公司的市场及外勤部副主管蒂姆·基廷说,“这肯定会让投资者更有信心,意味着你能以更小的代价来取得盈利,并且能在更短的时间内盈利。”

斯托尔说,为期一年的试点期满后,快速通道项目是否能继续下去,将取决于若干评价标准。标准包括:热情的发明者对该项目的利用情况(申请数量),他们提交合乎标准的绿色技术专利申请的频率,以及公众对该项目的评价。

细菌“吃”掉塑料

撰文|阿曼达·罗斯·马丁内兹(Amanda Rose Martinez)

翻译|蒋青

小小的细菌可能才是真正的“环保卫士”。研究表明,它们可能掌管着对付白色污染的制胜法宝。细菌通过降解海洋中的塑料废弃物,担负着海洋清道夫的角色。

我们把塑料购物袋、杯子、瓶子和其他废弃物扔进大海。它们的残块又化身为亿万片指甲大小的塑料屑,聚集在海面上。目前,至少在两个海盆(北太平洋和北大西洋)的中心地带,都能瞥见这些塑料屑的身影。

白色污染

白色污染是人们对难降解的塑料垃圾(多指塑料袋)污染环境现象的一种形象称谓。它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类生活塑料制品经过使用后被弃置成为固体废物,由于随意乱丢乱扔,难于降解处理,以致造成城市环境严重污染的现象。

白色污染是全球城市都有的环境污染,在各种公共场所到处都能看见大量废弃的塑料制品,他们从自然界而来,由人类制造,最终归结于大自然时却不易被自然消纳,从而影响了大自然的生态环境。从节约资源的角度出发,塑料制品的主要来源是面临枯竭的石油资源,应尽可能回收,但现阶段再回收的生产成本远高于直接生产成本,在现行市场经济条件下尚难以做到。

2010年,一组研究人员在《科学》杂志上发表文章,披露了一个不为人知的秘密。通过调查22年来北大西洋西部的塑料积累情况,科学家发现,尽管这些年的全球塑料制品产量从每年7,500万吨飙升到了2.45亿吨,但调查区的塑料总量却没有增长。多出来的塑料去哪儿了?新研究表明,这些碎屑恐怕都被海洋微生物“吃”进肚子了。

在最近一次北大西洋马尾藻海远航中,美国海洋教育协会的科学家收集了一些在肉眼看来相对平整光洁的塑料屑。但是,当他们在扫描电子显微镜下放大这些1厘米见方的碎片时,映入眼帘的却是一个新世界。“我们看见碎片都被细菌覆盖了。”伍兹·霍尔海洋研究所的特雷西·明塞尔说。

更令人惊奇的还在后面。他观察一个个细菌,看着它们沉降到塑料表面,腐蚀出两倍于自身直径的印迹。明塞尔说:“它们看上去就像在雪地上燃烧的煤块。”2011年3月,他的同事在于火奴鲁鲁举办的第5届国际海洋废弃物会议上报告了这一发现。

明塞尔提醒说,目前的观察结果尚属初步,但是如果得到确证,这些发现就会成为海洋微生物能够降解塑料废弃物的首份证据。他还说,学术界尽管公认细菌在温暖潮湿、营养富集的垃圾填埋地具有降解塑料的能力,一直认为海洋表层的环境很糟糕,以至于生物降解难以发生。那里水体寒冷、水流湍急,养分也极其贫乏(在马尾藻海,养分贫乏的情况尤甚)。

海洋教育协会的卡拉·拉文德·劳曾作为美国《科学》杂志上一篇文章的第一作者,首次报道了海洋塑料的消失之谜。她认为,新研究对理解海洋中塑料废弃物的最终命运非常关键。她说道:“如果我们能弄明白塑料是怎么被分解成小分子的,那将会是个惊人的发现。”

足球走向绿色

撰文|冈彦·辛哈(Gunjan Sinha)

翻译|波特

随着人们对气候变化问题的认识和了解,如今,绿色和低碳生活成为人们健康生活的一种方式。而世界杯,这一世界上最受欢迎的体育赛事,也可以成为削减碳排放量的一种新方式。

2006年6月,当全世界球迷冲到德国享受“世界杯”时,足球、啤酒和德式小香肠可能是他们脑海中的全部。但这类盛会都有一个缺点——污染。100万球迷和游客大吃大喝,消耗了许多能量,也产生了大量的二氧化碳。由于环境保护是当今德国时代精神的重要组成部分,这届世界杯的“绿色目标”便显得尤为必要。包括国际足球联合会和德国足球协会在内的团体共捐出了120万欧元,希望通过投资3个可再生能源项目,把2006年世界杯决赛办成第一场降低二氧化碳排放量的体育赛事。

在公众的环境意识里,碳削减项目是现在最时尚的风气。至少十几家公司做出承诺,将减少飞行和驾驶活动,以及婚礼和唱片发布会等活动产生的温室气体排放量。但是,自愿的碳削减项目并没有得到监控,这使消费者无法确定他们的钱是否花到了有益环境的项目上。此外,这些活动的二氧化碳排放量微不足道,因此对削减碳排放量的作用也不大,例如,德国每年的二氧化碳排放总量约为8亿吨,举办世界杯仅仅多排放10万吨而已。

不过现在情况有了转机。2005年,欧洲建立了“限额交易”体系。为了达到《京都议定书》要求的目标,欧洲50%的工业被限制了二氧化碳的排放。 1995年,美国建立了二氧化硫贸易市场,成功地降低了酸雨程度,欧洲官方便模仿了这个体系。欧洲的贸易市场发展起来时,一些环保主义者认为,自愿的碳削减项目也许可以加入到已经存在的“限额交易”市场方案中,以便更好地削减二氧化碳的排放量。

集中的碳:2006年的世界杯带来了会消耗大量能量的游客。足协的官员们希望通过资助可持续能源项目来抵消排放的碳。

但现在,自愿项目的相关团体正忙着赚因减少碳排放量而获得的信用指数。作为环境问题的专家,德国柏林生态学会的克里斯蒂安·霍奇菲尔德制定了世界杯的“绿色目标”计划。他说:“我希望我们的行动会起到表率作用。”

《京都议定书》(Kyoto Protocol)

《京都议定书》(又称《京都协议书》、《京都条约》,全称《联合国气候变化框架公约的京都议定书》)是《联合国气候变化框架公约》的补充条款,是1997年12月在日本京都府京都市的国立京都国际会馆召开的联合国气候变化框架公约参加国三次会议制定的。其目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平,进而防止剧烈的气候变化对人类造成伤害”。2012年12月8日,在卡塔尔召开的第18届联合国气候变化大会上,本应于2012年到期的《京都议定书》被同意延长至2020年。

限额交易:是指国家或某个组织为了减少二氧化碳的排放量,而对内部所有企业给出一个限额,要求在规定的时间内,使二氧化碳的排放量减少到一定的程度。达到这个限额,甚至好于这个限额的企业,就能赚到一定的信用指数,而达不到的企业,如果不想被停工整顿,就必须花钱去买信用指数。

为了这个目的,德国柏林生态学会选择了那些符合世界野生动物基金会标准的计划,以更好地为受《京都议定书》影响的工业安排高质量的发展计划。在印度泰米尔纳德邦,可持续发展妇女组织是一个非营利组织,该组织将监督700到1,000个沼气反应池的建设。沼气反应池是一种水井大小的简单封闭坑,村民把牛粪倒进坑内,物质发酵产生的气体可供炉子燃烧,替代煤油。另外两个可持续能源项目将在南非进行。其中一个是收集从污水处理设备中释放的气体,燃烧发电,再供应给南非约翰内斯堡附近的塞伯肯。另一个是用烧锯屑来代替柑橘农场的烧煤供热系统。锯屑是木材加工过程中的副产品,通常都被丢掉了。这些项目足以抵消足球比赛排放的所有二氧化碳。

世界杯的组织者还可以选择种树的方法——以前的体育赛事曾经采用过,如“超级碗”比赛,或者投资其他家庭植树计划。但这个方案遭到了否定,因为树木要生长很多年才能吸收等量的释放气体。同样,并不是所有的可再生能源计划都是“削减”计划。环境保护组织认为,如果某个项目碰巧通过政府的资助启动了——如利用风能,并不能算作真正的削减碳排放量。

最近,自愿性活动并没有产生可以用来进行交易的信用指数。想象一下,如果人们通过这类活动获得了信用指数会怎样。那些印度村民可以通过减少他们的排放量来赚取信用指数,再把它卖掉。总部设在纽约的美国环境保护协会是一个非营利组织,其国际律师安妮·皮松克说:“每个人都能参与进来,那该是多么有趣啊!能量效率将被大大地激发出来。”她还预言:“因此,我们谈论的是调整经济力量,以便在更大的尺度上保护环境。”

为地衣搬家

撰文|罗杰·德劳因(Roger Drouin)

翻译|杨风丽

一些稀有物种受到海平面升高的威胁,植物学家计划将它们迁移到海拔较高的地区。

据预测,由于气候变化的影响,海水不久就会淹没北卡罗来纳州的大部分沼泽森林,破坏生物多样性。但美国鳄鱼河国家野生动物保护区的某些生物或许可以获得一次逃生的机会。一支由地衣植物学家组建的团队,正计划将覆盖在当地树表的某些地衣小心地剥离,转移到新的生长地。

对于这些不同寻常的生物来说,移植的风险是很高的。就目前所知,在保护区内,戴氏牛皮叶的分布面积只有数平方英里,其他稀有的当地特产的地衣也濒临灭绝。海水入侵最终将毁灭低洼地带的沿海森林,例如鳄鱼河流域的沼泽森林。因此,重新安置可能是拯救当地大量地衣的唯一办法。

如果不采取拯救行动,地衣的分布面积很可能在50年内消失一半;若遭遇到最恶劣的气候,剩余的一半也会在之后的50年内消失。为了阻止这种情况发生,纽约植物园助理馆长、地衣植物学家詹姆斯·伦德默和同事正在为重新安置整个地衣群落筹划一个宏伟的计划。

地衣是真菌和藻类或蓝藻(蓝细菌)的共生体,它们为蜘蛛、线虫和飞蛾提供了庇护所,也能为田鼠、北美驯鹿和其他有蹄类动物提供食物。地衣有助于调节森林小气候,还可以从雾气、露珠和雨水中吸收水分,然后再将水分释放到森林的树冠层中,从而使森林湿度保持稳定。

从2012年到2016年,伦德默和植物园的研究人员杰西卡·艾伦考察了从新泽西州南部至南卡罗来纳州的广大地区,记录了包括戴氏牛皮叶在内的地衣的生物多样性。在中大西洋海岸平原,该团队已经规划出了辅助地衣迁移的可行方案,并且在南阿巴拉契亚山脉成功地对多种地衣的移植方法进行了测试。艾伦用镊子小心地取下地衣,然后放置于麻布、纱布和塑料网的表面,以便于运输。目前,该团队正在研究相关策略,将地衣群落从它们危险的生长地(包括中大西洋海岸平原的沼泽森林),移植到附近的保护区或该物种早前的分布区域。他们的研究成果发表在2016年10月的《生物保护》杂志上。

英国爱丁堡皇家植物园的地衣学家克里斯托弗·埃利斯表示,地衣学家过去对地衣个体进行过移植,但移植整个群落的确是一种保护地衣的新方法。地衣创造的理想环境,例如拥有稳定的湿度,是每一个个体共同作用的结果。因此,移植地衣群落中的多个物种是它们能够长期存活的关键。北美在群体移植方面取得的进展,很可能给研究人员在苏格兰部分海岸沿线进行的类似工作带来启发。埃利斯解释说,苏格兰正在着手实施一项宏伟的“稳步后撤”计划,生物学家会将沿海地区的地衣从海岸线迁移到重建的生长地,主动应对海平面升高带来的威胁。

绿色屋顶为蝙蝠提供栖息地

撰文|肯拉德·皮埃尔-路易斯(Kendra Pierre-Louis)

翻译|黄安娜

对许多物种来说,绿色屋顶已经成为它们越来越重要的栖息地。

多年来,美国许多城市都鼓励居民将自家屋顶改装成绿色屋顶,将光秃秃的焦油沥青屋顶变成葱郁的“绿洲”。这些植物让房屋冬暖夏凉,还能吸收部分降雨,从而减轻下水道的压力。而这些郁郁葱葱的植物不仅形成了一片人造景观,还给另一些城市居民——蝙蝠——带来了好处。

纽约下东区生态中心的生态学家凯特琳·帕金斯说:“在纽约,人们能看见鸟、昆虫,甚至鱼,但几乎没听过有人说自己看到了蝙蝠。”

而实际上,城市中是有蝙蝠出没的,有6种当地蝙蝠会在城市的钢筋水泥丛林上空飞掠,它们需要栖息地,需要食物——昆虫。研究人员称绿色屋顶是蝙蝠最佳的用餐地点,因为这里有大量的昆虫。凯特琳说:“绿色屋顶中的植被中藏着大量昆虫,而且周围公园和其他地方的昆虫也喜欢光顾绿色屋顶。”2012和2013年,凯特琳(当时就职于美国福德汉姆大学)和同事分别在4个光秃秃的屋顶和4个长有植物的绿色屋顶上,放置了超声波记录仪,以记录蝙蝠发出的超声波。尽管他们在两种类型的屋顶上都监测到了蝙蝠,但是平均来说,绿色屋顶上的蝙蝠活动量是普通屋顶上的2倍。用软件分析蝙蝠的叫声后发现,最常光顾的蝙蝠是树栖东方红蝙蝠。

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