种子的气候变化故事

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  叶谦,博士,曾任中国气象科学研究院兼职研究员、中国气象局华风影视集团高级顾问、世界气象组织北京2008年奥运会预报演示项目社会经济影响评价课题首席科学家。现任国际全球环境变化人文影响中国委员会(CNC-IHDP)副秘书长、国际全球环境变化人文影响计划(1HDP)主任特别顾问,IHDP核心计划综合风险防范计划执行主任。研究领域包括:卫星气候学,气候变化的社会经济影响以及全球变化等。
  2008年2月26日,是对全球人类未来有着重要意义的一天。这一天,在距离北极点大约1000千米的一个终年积雪小岛的永久冻土带地下,一个长45米,宽、高各4米,由坚固的混凝土高墙和钢铁大门构成,可以抵抗核弹和高强度地震袭击的特种保险库正式启用了。与我们在电影里经常看到的银行保险库或者是军队秘密武器库所不同的是,这个保险库不仅配备了大型制冷空调设备,其内墙还用了厚达1米的隔温混凝土板保温,以维持室内常年温度在摄氏零下18度。当人们进入这个神秘的保险库,才会发现,这里所贮藏的既不是金银财宝,也不是先进武器,而是全球各国提供的农作物种子(图1)!
  这个由挪威政府出资建设,由总部设在罗马的国际非政府组织——全球作物多样性信托基金资助运行的斯瓦尔巴全球种子库,其目的是为了预防由于自然灾害、人为战争,特别是全球气候变化所导致的全球农作物物种多样性减少甚至灭绝。这个特殊的种子库也因此被称为全球农业的“诺亚方舟”。
  斯瓦尔巴全球种子库的建设规模大约能够储存450万种、约20亿粒主要农作物的种子样本,这是目前全球农作物品种数量的2倍。种子库自启动以来,已经接收了来自世界各地100多个国家和地区的小麦、玉米、水稻、豆类、高粱、红薯、小扁豆、鹰嘴豆和许多农业、林业植物品种的种子等25万种约1亿粒样本。这些种子被保存在特制的铝袋中,根据它们各自的生物特性,能够被至少保存几百年甚至上千年(图2)。
  据国际气候变化科学权威组织,联合国政府间气候变化专门委员会(简称IPCC)的报告表明,全球气候变化对农业生产的影响主要在两个方面,第一是产量,第二是农作物的多样性。近年来,全球主要粮食产区频繁受到异常气候的影响,不但导致全球粮食价格飞涨,还间接地造成非洲部分地区的灾难性饥荒。但是,相对于粮食产量的波动,农作物多样性快速丧失所带来的影响,对全球农业和人类社会的基本生存则更为长期和深刻。
  据报道,1903年,美国农民曾经种植多达578种豆类作物,但仅仅不到1个世纪,美国种子库的豆类作物仅剩下32种。全球农作物多样化信托基金的调查也表明,在目前全球10万种农作物品种中,大约5.3万种已经被打上“濒危”的烙印。
  造成农作物多样性快速消失的原因,一方面是由于农业现代化技术在快速发展中,更多的是强调高产,而忽视了对农作物多样性的保护;另一方面,则是气候变化导致的环境变化,使许多对局地生态气候环境极为敏感的作物无法生存繁衍。例如,许多植物的生存和繁衍依赖于种子的传播。一粒幸运的种子通过动物、鸟类或风传播到新的环境,发芽生根成长,形成新的植物(图3)。但这个过程在全球气候变化和人类活动的双重影响下,在许多地区已经被完全破坏了。
  相对于其他应对气候变化影响的技术,通过建立种子库来保护不同农作物种子,不仅成本较低且技术上很容易实现。目前,斯瓦尔巴全球种子库正在全球范围收集农作物的种子,一方面保护农作物的多样性,防范可能出现的人为和自然灾难造成的物种灭绝;另一方面,在种子库里,科学家将库内种子遗传特征编写成目录,用新的生物遗传技术,将同类甚至不同类的不同品种农作物的特点融合在一起,培育出具有新特性的植物品种,如具有抗旱性的小麦、高耐盐性的马铃薯和其他能够在高温、高寒、干旱地区繁衍生存的植物。
  虽然斯瓦尔巴全球种子库的投入使用,让全球农业专家在防范气候变化对农业生产的影响上稍微松了口气,但全球气候变化的速度和影响已经超出了科学家们早期的预计,对全球农作物的威胁仍在加剧。因此,只有我们从根本上停止导致全球气候变化的人类错误行为,才能有效地保护农作物多样性,以及地球自然生态系统中的生物多样性。
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