第2章 回望记忆中的那片绿色(2)
早在19世纪，英国博物学家华勒斯通过深入考察亚马孙河流域及马来西亚的热带雨林后，在他的《热带自然界》中生动地描述：“在雨林中旅行的人，如果留意到某一棵树，想再找同类的一棵树，可能环顾四周，也难如愿。身边的树木虽多，但形状、大小和颜色各不相同，绝少见到两棵同样的树。有时见到一棵树，好像是自己想寻找的那一种，但走进去仔细观察以后，才发现种类不同。有时在半里地外找到另一棵同类的树，也有时根本找不到，而在无意中却偶然遇到。”
在热带雨林中，栖息繁衍着与这野生的雨林协同进化的形形色色的动物。
单是昆虫就不可计数。
凡世间所知的最大昆虫，都见之于热带雨林：如小龟一样大的蟑螂、巨蝇以及硕大无朋的蚱蜢。遍地是各种各样的蚂蚁。有一则材料说，在哥伦比亚一家置身热带雨林的实验所的周边25千米的范围内，一个工作人员一次就捕捉到150种蚊子。
冷血动物也在热带雨林中成长为巨无霸，如巨蟒、王蛇和森蚺等。
许多远古时代动物的遗种，均有赖热带雨林这一独特的环境而延续保存下来，如南美洲的有袋类动物、树獭等。
四、大自然的平衡调控有哪些
（一）动态平衡
我们都知道地球的温度位于水的凝固点和沸点之间，这是适于生物生存的环境。地球与太阳的距离对温度范围起着最重要的影响作用，仅10%的日地差距，可能便是地球生物的生死之线。即便是极小的轨道变化也能促发冰川时期的到来。
温室效应是影响气候的最主要因素，它能吸收太阳能量，否则能量将逃逸至太空。如果火星大气中的二氧化碳含量与水星相同，即便远在太阳系之外，它也将比地球热。火星接收到极少量太阳辐射，并且通常这些热能会逃逸至外太空，但是强烈的温室效应会保存这些热量。另一个方面，如果水星大气中的二氧化碳含量与火星一样稀少，即便离太阳较近，它也会比地球冷。
温室效应
因此可以说，温室效应使生命得以在地球上存在。尽管太阳辐射量比现在少，早期大气中大量的温室气体将温度保持在生命能够忍耐、维持的范围。大气中二氧化碳含量的波动已经严重影响了全球气候变化。在冰川时期，碳循环使大量的二氧化碳从大气中清除，导致温度急剧降低，巨大的冰盖漂浮在陆地上。另一方面，当剧烈的火山运动将大量的二氧化碳气体释放到大气中时，会使温度上升，地球变为温室。因此，只有将二氧化碳的含量维持在标准状态下，气候才最适于生命体生存。
生态圈，将生命和其他的地球演化进程结合，为生命体的生存提供了最基本的需求。正如盖亚假说中提出的，为了维持最佳生存条件，生命体自身也发生了重要变化。地球中存在生命的生物圈，看似可以在一定程度上调节气候从而控制环境。这类似于人体通过调整体温使新陈代谢最优化。例如，一种特殊的藻类会向大气中释放一种特殊的硫化物，这种物质可以促进云团形成。如果地球气候变暖，藻类生长速度就会加快，它会释放更多的促进云团形成的硫化物来冷却地球，从而稳定温度。
（二）能量收支
大气维持着入射太阳辐射能与出射的红外辐射能之间的平衡。地球截取了约十亿分之一的太阳射线，但是仅1/2到达了地表，其中90%用于蒸发水分。当水蒸气凝结形成云时，就将热能释放到大气中。地球再辐射到太空中的能量总量与它从太阳中吸收的能量相当。然而，如果地球释放了过多的热量，温度将会急剧下降。这种微妙的平衡作用被称为能量平衡或热平衡。它将地球温度维持在适于生命生存的狭窄范围内。
当太阳辐射地球表面时，会转变为红外能。一部分红外能被位于1.5万～2.0万英尺之间的大气层吸收，另外一部分红外能则被释放到太空中。每年，照射到足球场大小的地面上的平均太阳能多于100万瓦特，这相当于来自地球内部平均辐射能的5000倍，甚至更多。
太阳辐射
太阳照射的角度也会影响吸收和反射的太阳能总量。在赤道附近的热带地区，太阳光直接垂直照射地面，因此地面吸收的太阳射线比反射的太阳射线多。在极地地区，太阳射线的入射角很小，因此反射的太阳射线比入射的太阳射线多。如果热量没有受大气和海洋影响，那么热带地区将更加炎热，而高纬度地区将更寒冷。假设这种情况发生，那么地球上只有极少数的地方适宜生存。
太阳能也会被大气中的微尘颗粒及气溶胶散射。这些微粒主要来自沙尘暴、森林火灾、海盐、流星、大气污染和火山，这些都是最大的自然污染源。这些大气微小颗粒是天空呈蓝色的主要原因。蓝色占据了太阳光谱的大部分范围，它会被大气散射。如果大气不能散射太阳光，那么白天将和黑夜一样黑暗，而太阳看起来会像一个巨大的星星。当太阳光位于地平线时，阳光需要穿过极厚的大气，因此只有红色波段能够透过，于是产生了绯红的日升和日落。
热量收支也是影响气候的一个重要因素。窄柱状的暖气流在赤道附近上升，然后向两极的高空移动，在两极地区，大气因释放热能而变冷、下降，然后下降的冷气流移动到赤道，继而又被加热，这样就形成了一个连续的循环。这种能量交换实际上包括三个对流环路，被称为哈德利环流（它是以发现大气对流的英国气象学家乔治·哈德利的名字命名的）。海洋上的气流循环也是类似的，只是稍微缓慢一些，需要更长的循环周期。中纬度地区，即温带地区，是温暖潮湿的热带气流和寒冷干燥的极地气流的“战场”。气团在这里猛烈碰撞，产生了暴风雨。
海洋对太阳能的分配起着重要作用。太阳能的辐射使海水变暖，继而太阳能通过洋流传递。部分能量因传递、辐射、蒸发而损失，而降雨使得能量得以释放。海洋和大气之间的热流是形成云的原因。在将海水蒸发为水汽的过程中，大量热能被消耗。当云团飘移到世界的其他地区时，能量通过降雨释放。所以说，云有助于全球的热循环。
另外一种从海洋到大气的传输机制为风传输海洋物质。破裂的气泡和风中的浪花将海洋物质喷溅到大气中。微小的浪花蒸发形成细小海盐颗粒，跟随气流飘浮在高空中。每年约有100亿吨的盐以这种方式进入大气层。盐颗粒还为雨的凝结提供了子晶。
海洋对平稳的陆地风及海风也有重要影响作用。白天，陆地的温度比海洋高，暖气流从陆地上升并向海洋的高空移动，在那里，空气被冷却后下降到陆地。夜晚，陆地的温度比海洋低，暖气流从海洋上升并向陆地的高空移动。在那里，空气被冷却后下降到海面。季风也是通过这种方式而形成的，只不过它们具有季节性，它为世界很多地区提供了维持生命的降雨。
热能收支主要依赖于反照率效应。反照率效应是指物体反射太阳光辐射的能力，取决于物质的颜色和结构。有一些物质反射太阳能的能力比其他物质强，这是由于这些物质具有较强的反射特性。浅色的物质，如云层、雪地、沙漠，它们反射的太阳能比吸收的多。深色的物质，如海洋和森林，它们吸收的太阳能比反射的多。大部分的太阳能辐照在海洋上，用于海水蒸发。当水蒸气凝结成雨的时候，能量就逃逸到太空中。
将近1/3的太阳能量未被地球利用而直接反射进入外太空。大部分的能量是通过云层反射的。有卫星数据表明，整体而言，云起着冷却地球的作用。在中纬度地区，这种冷却效应的影响比赤道更加明显。高空卷云能够保存地球热量；相反的，低空层状云阻挡阳光并冷却地表。
（三）洋流
与大气相比，海洋储存、运输大量热能的能力更强大，对气候的影响也更深刻。海洋的大热容使它能将夏天的热能保留至冬天释放，从而调节地球四季的温度。每年夏天，海洋表面的温度比前一年冬天的温度高150℃。改变1000英尺海洋的温度约需要10年的时间，而改变整个海洋的温度需要上千年。这被称为海洋热滞后。海洋的热容很大，因此，要使全球气候变化至少需要上百年的时间。
表面流和深海流使地球热量得以传递。海洋表面流由定常风驱动，与大气流功能相似。洋流运送热带的暖水，将其分散到高纬度地区，同时将冷却后的水带回。在流动气团的影响下，海洋表面流因科里奥利效应而发生偏转，在北半球通常向右偏转，在南半球通常向左偏转。
北极寒冷、稠密、含有盐分的地表水沉至底部，形成一个深海洋流，称为北大西洋深层水。这是一个地下海洋河，其体积是世界上所有陆地河流的总和的20倍，甚至更多。另一个地下洋流被称为西部边界潜流，沿北美洲东部流动，每年输送约2万立方米水。
潮汐
由于地球的自转，每天，其表面的任意一点都会产生两个潮汐波。因此，每天都会发生两次潮涨潮落。月球绕着地球自转的相同方向旋转，每天会多旋转一点儿。当地球表面的某一点旋转还未完成时，潮汐波向月球方向推进，并且该点每天必须移动更远距离。因此，实际的潮汐周期是12小时25分钟。涨潮与落潮形成了潮间带，就是海水涨至最高时与潮水退到最低时之间的范围。海浪不断冲击面向大海的海滩，使此处的生物形成了特定的活动模式。而潮间带生物在海湾包围中，较少受海浪波动影响。它们受到更微妙的条件控制，如潮汐引发的温度降低或压力变化。
大部分海洋生物生存在海洋的混合层，即从海洋表面到海面下250米之间的地带，称为向光区。这些海洋生物必须生存在近海洋表面地带，从而可以利用穿透海水的阳光进行光合作用。海洋表面的生命活动对二氧化碳和氧气的交换起着重要作用。此外，海洋植物生成了80%的地球总供给。如果没有呼吸作用，动植物遗体分解等消耗氧气的过程会在1万年内使地球的氧浓度将增加1倍，地球将会自燃。
（四）地球化学碳循环
海洋、大气和生命之间的相互作用。二氧化碳转换为碳酸氢盐被冲出陆地进入海洋，海洋生物将它转换为碳沉积物，而后推入地球内部成为熔融岩浆的一部分，然后随着火山喷发二氧化碳回到大气中。直到20世纪初，这个重要循环的许多方面才被美国地质学家托马斯·张伯伦和化学家哈罗德·尤里破解。但是，直到近几年地球化学碳循环才被纳入更全面的板块运动框架内。
碳的生物循环只是这个循环的一小部分。植物光合作用将大气圈中的碳转换，生成有机化合物。当植物进行呼吸作用或死亡腐烂时，碳重新回到大气圈中。
生物圈在碳循环中起了很重要的作用。泥炭沼泽的形成与分解可能是过去两个冰川期大部分大气二氧化碳含量变化的原因。自上个冰川末期以来，这些沼泽在过去的1万年间累积了2.5亿吨以上的碳，这些碳大部分分布在北半球温带地区。随着地质演变，更多大陆板块漂向大量的碳以泥炭形式储藏在纬度地区。在过去的100万年，冰川作用将大面积的北半球改造为更利于泥炭沼泽形成的湿地。
大部分碳不是储藏在生物组织中，而是埋藏于沉积岩中。相比之下，甚至化石燃料的含碳量也很少。然而，大量化石燃料的燃烧和森林的破坏使得碳转移回空气中，这些碳量超过了大气承受的范围。碳燃料的燃烧会产生温室效应，对气候产生显着影响。二氧化碳的人为释放比自然进程快得多，人类加速了碳循环。
地球上的海洋对空气二氧化碳含量的平衡起着重要作用。在海洋的上层，气体含量与大气保持常数平衡。海洋混合层的二氧化碳含量与大气的二氧化碳含量相当。气体主要是经由洋面的波动溶于海水。如果海洋不含有吸收二氧化碳进行光合作用的植物，那么海洋吸收的二氧化碳会回到大气，大气的二氧化碳含量会比现在增加3倍。
海洋中的很大一部分碳来自陆地。空气中的二氧化碳溶于雨水形成碳酸。碳酸进而与地面的岩石发生反应，生成可溶的碳酸氢钙，然后随水流进入海洋。海洋生物利用这些物质构造自身的碳酸钙骨架以及其他的支架结构。当这些生物死亡时，它们的骨架沉入洋底，溶于深海的水中。所以，巨大的深海含有世界上最多的二氧化碳，它含有的碳是整个大气的60倍。
洋底和陆面的沉积物储存了大部分的碳。在浅水区，生物的碳酸钙遗骨构成了大量的碳酸岩，如石灰岩。这些石灰岩使得碳永久储藏于地壳中。以这种方式储存的碳酸钙含有洋底碳储量的80%。地壳上层碳酸钙矿物中的碳大约有8万亿吨。其余的碳酸钙来自从陆地上冲刷下来的生物遗体。
在这一方面，海洋生物发挥了泵的作用，将大气和洋面的二氧化碳转移到深海中。生物泵运转得越快，吸收的大气二氧化碳越多，这取决于海洋的营养物质含量。营养物的减少会减慢生物泵的作用，使深海的二氧化碳回到大气中。
（五）氮循环
大气中含有78%的氮气，一个氮气分子含有两个氮原子。氮元素也是生命物质的主要成分。碳、氮、氢是构成蛋白质和其他生物分子的基本元素。然而，事实上氮气是一种惰性气体，需要特殊化学反应才能被自然界加以利用与其他物质结合，必须有大量能量。
大气中的氮气来源于早期火山喷发和氨气分解。氨气是原始大气的主要成分之一，一个氨气分子含有一个氮原子和三个氢原子。不同于永远储存于地壳中的其他大部分气体，地球保留了大部分的原始氮气。这是因为生物阻碍了氮气向硝酸根的转化，硝酸根极易在海洋中分解，海洋中反硝化细菌将硝酸根中的氮还原为原有气体状态。若没有这个过程，大气中所有的氮气早已消失。如果那样，地球的气压将会远小于当前的气压。
大气中的氮气通过化学作用转化为动植物能利用的氮化合物，然而，人类活动已经使这种转化速率增倍。过量的氮已经扰乱了地球的一个基本循环，引发全球性生态平衡失调。高含量的氮会引起致命性疾病。硝酸盐渗漏会严重污染地下蓄水层、河流甚至海洋。大气中硝酸化合物含量的增多产生破坏臭氧层的气体、温室气体及城市烟雾污染源。这些化合物也会使硝酸盐渗漏入土壤，导致地表水的酸性增强，此外，喜氮藻类会堵塞海岸以致使其他水生生物窒息而死。
引起紊乱的主要原因是农业氮肥使用量的快速增多，农业氮肥已经达到农作物吸收氮元素总量的40%。20世纪中期，发达国家的肥料消耗量超过总量的90%。然而，到20世纪末，发展中国家的使用量是全球氮肥产量的60%以上。氮肥经常被过度使用。事实上，肥料应该施用在真正需要的地方。减慢氮肥使用量增长的最佳方式是找到更有效的施肥方式。