当沼泽燃烧时环境受到打击

2015年，大规模的野火在印度尼西亚燃烧，向泰国输送浓烟和烟雾。

这些火灾是“现代历史上最严重的环境灾难”，伦敦国王学院的野火专家托马斯史密斯说。史密斯估计，火灾和烟雾在印度尼西亚和邻国造成10万人死亡，造成数十亿美元的损失。对于地球上的其他地方来说，火灾也是代价高昂的：在高峰时期，火焰每天都会使气候变暖的二氧化碳进入大气层，而不是美国的所有经济活动。

两年后，在13,000公里外的地方，一片贫瘠的北部景观在一片火焰中闷烧。遥远的火焰可能已被忽视。但杰西卡·麦卡蒂和其他消防研究人员以某些人检查Facebook的方式积极监控地球的卫星图像。8月的一个星期天，俄亥俄州迈阿密大学的麦卡蒂惊讶地发现，在一片格陵兰岛上出现了大量的白烟。巨大的陆地并未出现在她的火上。它主要是冰，而没有稀疏植被的部分。

这两种火焰的设置不可能有更大的不同，但科学家怀疑这两种火花有一些共同点：大量腐烂的有机物，称为泥炭。

泥炭地 - 包括沼泽，其他沼泽湿地，是的，格陵兰的冰冷土壤 - 是富含腐烂有机物质的生态系统。

在他们健康，潮湿的状态下，泥炭地非常耐火。因此，当谈到火灾风险时，泥炭重的景观在历史上并没有像美国西部的干燥松树林那样得到同样的关注。但随着印度尼西亚那些破坏性的泥炭火灾，聚光灯也转向了这个星球的其他泥炭地。

在世界范围内，泥炭地在几个世纪以来在地下积聚的厚厚的湿有机物质毯中储存了大量的碳。尽管它们仅占地球陆地表面的3%到5%，但泥炭地储存了四分之一的土壤碳。这比世界上所有森林的总和还要多。

但是土地利用的变化 - 将水排出以种植需要更干燥土壤的农作物，这是热带地区的常见做法，或是在一个地区修建公路 - 可以使泥炭变干。然后，一个不小心扔掉的香烟或一次错误的雷击可以点燃几个月会吸烟和闷烧的火，将数千年储存的碳作为二氧化碳释放到大气中。

或者用于清除农业用地的火灾可能会失控，就像他们在印度尼西亚所做的那样：在过去的几十年里，该国已经耗尽了许多泥炭地来种植油棕榈和其他作物。现在，该国正在看到最糟糕的情况，即当泥炭地被破坏和干涸时会发生什么。与此同时，在北纬地区，解冻永久冻土暴露了多年埋藏的泥炭，这可能助燃像去年夏天在格陵兰岛看到的火灾。

在短期内，泥炭火灾会使致命的烟雾和烟雾堵塞空气。在印度尼西亚这样人口密集的地区，大火可能吞噬住房和企业并夺去生命。但是在火焰消失之后火灾的影响很长时间。泥炭火灾重塑了整个生态系统。一旦泥炭烧掉，可能需要数千年才能再次建立起来。所有曾经整齐地储存起来的碳都会漂浮在大气层中，这有助于气候变化，就像燃煤一样。

现在，科学家们正在努力更好地处理泥炭地以及农业，发展和气候转变为更温暖和干燥的气候。最近在非洲和南美洲发现的隐藏泥炭地扩大了全球泥炭的范围，并增加了保护这些碳储存的风险。新的研究越来越清楚地表明，如果不改变方法，人类可能会剥夺健康的泥炭地，并获得大量气候变暖的二氧化碳。

遇见泥炭

博格斯不会给大多数人带来温暖，模糊的感觉。风景通常与流行文化中的女巫，欧洲木乃伊化的“沼泽体”以及沉闷的天气有关。它或许可以说“泥潭” - 沼泽的另一个词 - 也被用来指一种棘手的困境。但对研究它们的科学家们来说，沼泽远非黯淡。

加拿大圭尔夫大学的泥炭研究员梅里特·图雷茨基说：“大多数人走得很远，远离他们的路，以避免走过这些东西，但我喜欢他们。” 她说，她在加拿大和阿拉斯加学习的沼泽看起来像“霍比特人生态系统”，所有的行动都发生在地面上：发育不良的树木镶嵌着色彩斑斓的苔藓和地衣。而且，她指出，沼泽在保持地球健康方面发挥着至关重要的作用。

碳在世界各地不断被回收：例如，它被植物吸收为二氧化碳，并溶解在海洋中。但过量的循环碳可以使生态系统摆脱困境。大气中的二氧化碳太多会使地球升温; 太多溶于海洋使水更酸。海洋沉积物中的长期碳储存和石灰石等岩石在短期内拉出碳，在不能造成伤害的地方进行修补。泥炭地也是如此; 挖了几米进入沼泽，你会发现埋藏了数千年的碳。

虽然未经训练的眼睛可能会看到一个沼泽，只看到一个需要防水的泥泞的湿漉漉的泥沼，但泥炭地可能会出奇的多样化。在热带地区，沼泽森林中充满了大片茂密的树木，泥炭覆盖层通常由腐烂的木本植物构成。温带泥炭地，如美国北部和加拿大的泥炭地，运动的磨砂植被，主要来自腐烂的泥炭藓。

Turetsky说，泥炭“并非完全不可再生，但积累得如此缓慢”。“火灾可以通过干燥的沼泽燃烧，并在几分钟的燃烧中释放出数千年的碳。”她从第一手了解到这是一名研究生。

大约20年前，她将一小袋泥炭埋在加拿大沼泽中研究它们的分解。两年后，当她回来挖掘样品时，她的整个野外场地都烟消云散了。她珍贵的数据消失了。

“我被摧毁了大约一天，”图雷茨基说。“但后来我开始考虑这个问题：我们对这个系统烧毁感到震惊。”

第二天，她开始收集新的数据，这次观察沼泽是如何从火灾中恢复过来的。她说，当时人们认为减缓泥炭堆积的唯一因素是随着时间的推移它不可避免的自然分解。“这是我第一次意识到分解并不是导致泥炭损失的唯一过程，”图雷茨基说。“火也会通过燃烧来减少泥炭。”

隐藏的存款

随着对沼泽威胁的认识的提高，人们更加努力地识别和保护这些生态系统中包含的资源。最近，世界各地发现了大量新的富含泥炭的斑点。在2017年一月英国和刚果科学家宣布自然是泥炭大片大片一直躲在森林的茂密无垠横跨在中央刚果河流域赤道。该地区是土着居民群体的家园，但外人难以进入，因此直到最近才有人调查其泥炭资源。

由英国伦敦大学学院的Simon Lewis和Greta Dargie以及英国利兹大学的研究人员长途跋涉进入盆地，提取“核心”，以测量泥炭在几十个地方的深度。根据土壤的长圆柱形横截面，研究人员计算出在丛林中发现的泥炭沉积物，有些深达5.9米，使全球热带泥炭估计值增加了36%。然后，该团队使用卫星数据来测量泥炭的边界。从那里开始，研究人员估计，存储在刚果盆地中部泥炭中的碳相当于美国目前的20年化石燃料排放量。

其他团体远程量化了现有的泥炭地。2017年8月发表在“ 全球变化生物学”杂志上的一项研究使用了水积累的地方以及它如何在景观中流动以预测泥炭可能隐藏在热带地区的数据。

分析表明，南美可能是比以前所知更多泥炭的家园。该研究的共同作者，哥伦比亚卡利国际热带农业中心的Louis Verchot表示，亚马逊流域较小的泥炭地网络总面积达629,000平方公里，比刚果的面积更大。这种新发现的南美泥炭加上刚果地区和亚洲的一些新发现使已知的热带泥炭地面积从44万平方公里增加到150万平方公里。

伐木和采矿已经威胁到热带森林树木中储存的碳。富含泥炭的土壤也有价值。

失去平衡

在挖出时，泥炭本身就是易燃的，并且在某些地方用作燃料来源。但在其天然，潮湿的状态下，泥炭地可抵抗火灾。即使经过数月的干旱，健康的泥炭地也会保持湿润。因此，科学家们正试图了解哪些因素会改变这种动态 - 以及这对于火灾和碳储存意味着什么。

以受控方式测试干燥效果可能很难，但在一个例子中，Turetsky很幸运。1983年，加拿大阿尔伯塔省的一个分支或沼泽地被用于森林管理项目。地下水位下降了大约四分之一米，适量。十八年后，该地区烧毁了一场野火。

Turetsky及其同事看到了一个自然实验的机会，可以回答几个未解决的问题。研究人员追踪了火灾引起的排水随着时间的推移如何影响泥炭地，与燃烧但未排水或排水但未燃烧的部位相比。

该排水区比排水区域更容易受到火灾后大的变化，研究人员发表在2015年科学报告。排水和野火相结合，邀请不同的植物物种在未来十年内迁移。新工厂将生态系统从防火系统改为可能一次又一次地燃烧的生态系统。占据了曾经占主导地位的黑色云杉的阔叶树的绿叶树冠遮挡了泥炭产生的苔藓返回所需的阳光。

Turetsky从一次相当温和的干扰中看到的变化比她预期的要大得多。她知道完全干掉这样的景观会使它极易受到火灾 - 像东南亚那样的戏剧性变化。但是艾伯塔省的变化要小得多，但仍然有很大的影响。

她说，与未排水的地区相比，排水的地区已经损失了近500年的泥炭。(她根据燃烧的数量和泥炭积累的速度计算了这个数字。)这是另外500年的锁定碳在几周内释放回大气层。

农业的未来

新加坡 - 麻省理工学院研究与技术联盟的环境科学家亚历山大科布说，将土地排干，加上“削减和燃烧”技术，以清除农业区是造成热带泥炭地着火的主要原因。为了给油棕种植园和其他作物腾出空间，公司将把现有的树木(未来泥炭的来源)夷为平地，并排干水以使土壤变干。

2017年，139位科学家签署了一封致全球变化生物学 编辑的信，称其为农业排放热带泥炭地是不可持续的。研究人员写道，否认农业对这些景观的影响将产生长期后果，例如更频繁和更具毁灭性的火灾。

现在，印度尼西亚正在努力恢复其泥炭地。然而，这并不像在泥炭丰富的地区禁止作物那么简单。英格兰莱斯特大学的热带沼泽专家苏珊佩奇说，在人口密集的岛屿国家，空间非常宝贵，人们仍然需要吃东西。解决这个问题可能需要找到可以在土壤中生长的作物，这样就不会排出沼泽。但解决方案还有很长的路要走。

“对替代作物的许多经济支持尚未真正存在，”佩奇说。“我们正处于知道我们想要庄稼但没有合适的物种清单的中间阶段。”

即使在泥炭地受到农业保护的地方，也存在其他潜在的威胁。Cobb及其同事花了几个月的时间想弄清楚如何在茂密的树丛中进行丛林打击，这些树木的暴露根与人类一样高，可以到达文莱的一个罕见的原始泥炭地，文莱是一个富裕的小东南亚国家，Cobb说它比保护泥炭地更加积极主动。邻国。研究人员将测量装置投入土壤中，以确定泥炭的深度和湿度。根据这些数据，该团队创建了一个模型，描述了降雨影响可以在任何特定地方积累的泥炭量的方式，该模型于去年6月在美国国家科学院院刊上发表。

结论：随着总降雨量的增加，降雨的时间也很重要。如果降雨变得更加不规则，就像未来预测的那样，“那时平均降雨量相同，泥炭地可以减少泥炭量，”科布说。

寒冷地区的泥炭地也面临着气候变化的挑战。在包括北极在内的北纬地区，泥炭在永久冻土中被埋葬了几个世纪。北极变暖现在正在暴露这种泥炭，增加了曾经罕见火灾的风险。

去年夏天的格陵兰大火就是这样一个例子。当McCarty发现她认为是火的时候，她在推特上发布了卫星数据。在接下来的几周里，她和其他科学家每天都会多次检查火灾，确信烟雾是由泥炭燃烧的。

一方面，该地区的植被很少，可以提供燃料。土壤中的泥炭是少数几种选择之一。此外，大火徘徊了几个星期，但几乎没有旅行。McCarty说，这是泥炭火的特征。如果火没有移动，它可能是闷烧，慢慢燃烧通过密集的有机物质与大量的烟雾和最小的火焰。

伦敦帝国理工学院的火灾科学家吉列尔莫·雷恩说，科学家并没有亲自挑战格陵兰的火灾现场。但他是一个团队的一员，他们正试图组织一次远征地区的探险，研究土壤并确认泥炭是火灾的主要驱动力。

北极泥炭具有Rein所谓的“休眠可燃性”。也就是说，当它冻结时，它是安全的。但是，如果永久冻土层开始融化，这些长期埋藏的碳储存将暴露在空气中并突然容易燃烧。

很容易将格陵兰岛的火灾视为一次性事件，即侥幸。但实际上，这只是整个盒子中的一场比赛。泥炭火灾已在阿拉斯加和西伯利亚以及整个加拿大记录。有证据表明，像这样的火灾将变得更加普遍。美国国家海洋和大气管理局12月12日发布的年度北极报告卡显示，北极的地面空气变暖速度是全球平均地面气温的两倍。根据环境研究快报 2016年的一项研究，到本世纪末，北极燃烧产生的碳排放量可能会翻两番。麦卡蒂说，此外，火灾和永久冻土融化可以启动反馈循环，加速未来的融化。

这种解冻对北极泥炭储存的确切长期后果仍不清楚。根据科学报告 2015年的一篇论文，虽然冷冻永久冻土层出现的泥炭最初会干燥和裂缝，但随着其他地方的冰融化，该地区可能会最终泛滥和再润湿。但在那之前，干涸的泥炭是一种火灾危险。

这些北极和高纬度泥炭火灾可能不会立即影响到热带泥炭火灾的人数，因为大多数火灾不在农业热点或城市中心。但就碳释放而言，全球后果可能同样严重。

一些研究人员预计，随着气候变化推动农业和人口向北推进，“人们将更多地接触这些大部分原始景观”，并以可能增加火灾风险的方式扰乱他们，佩奇说。在加拿大，她说，“几十年后，我们可以看到类似于我们在东南亚看到的火灾动力” - 不受控制的火灾对长期碳储存造成不可挽回的损害。

“北方关于排出北方土壤的问题越来越多，”图雷茨基补充说。“我们已经知道会发生什么。”