撰文 | 七君

氣候變化可以說是現(xiàn)在人類面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)了。近年來，不少研究者把希望寄托于我國古人在兩千年前使用的一種農(nóng)業(yè)黑科技，因?yàn)樗芸赡茉跀?shù)千萬年前讓地球快速降溫，冷到兩極都凍上了。

地球目前兩極都是雪和冰，但是這種狀態(tài)在地球歷史上并不常見。

實(shí)際上在 5500 萬年前，地球的二氧化碳含量特別高，達(dá)到了 2500-3500ppm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前 400ppm 的水平，因此這段時(shí)期也被叫做古新世－始新世極熱事件（Paleocene- Eocene Thermal Maximum）。

要知道，這么高濃度的二氧化碳讓北極憋出了亞熱帶氣候，氣溫也達(dá)到了 12-15 攝氏度。在那時(shí)的北極你甚至可以看到雨林和類似河馬的動(dòng)物。北極熱過的證據(jù)現(xiàn)在還留在那里。比如，在屬于北極群島的埃爾斯米爾島（Ellesmere Island ）上還可以找到當(dāng)時(shí)茂密森林的化石。

5300 萬年前，北極的埃爾斯米爾島（Ellesmere Island ）氣候十分溫暖，還居住著類似于河馬的哺乳動(dòng)物冠齒獸（Coryphodon）。（圖片來源：THE AMERICAN MUSEUM OF NATURAL HISTORY）

可是北極從什么時(shí)候開始變冷的呢？

這就涉及地球史上的一個(gè)大謎團(tuán)了。

在古新世－始新世極熱事件之后的漸新世，地球大氣中的二氧化碳濃度驟然減少，隨之而來的就是大氣氣溫的降低，兩極也凍成現(xiàn)在這個(gè)樣子。

換言之，地球突然從溫室變成了冰窟，研究者們被這種突然的變化打得措手不及，因此把這個(gè)時(shí)期稱為 " 漸新世冰窖難題 "（Oligocene Icehouse Conundrum）。

漸新世冰窖難題一直困擾著科學(xué)家們，但是 2004 年的一次北極科考活動(dòng)帶來了一個(gè)頗為合理的解釋，而這個(gè)解釋居然和我國古代的一種農(nóng)業(yè)技術(shù)有關(guān)。

2004 年，瑞典和俄國在北極組織了名為 "北極冰芯遠(yuǎn)征"（the Arctic Coring Expedition ) 的科考項(xiàng)目。研究者們在沉積層里打洞，鉆取了數(shù)千萬年前北極風(fēng)貌的切片——冰芯。

根據(jù)冰芯可以推測歷史上的地質(zhì)和氣候變化，比如這個(gè)來自南極洲的冰芯中的黑色部分是 2 萬年前的火山灰。（圖片來源：Heidi Roop, NSF）

那年 9 月 8 號(hào)，科考隊(duì)獲得了漸新世冰窖早期的冰芯樣本。令他們意想不到的是，這數(shù)千層沉積物中出現(xiàn)了一種淡水蕨類植物——滿江紅（Azolla）。

掃描電子顯微鏡下，北極冰芯中的滿江紅大孢子（B）和上面的鉤狀微觀結(jié)構(gòu)（D）。（圖片來源：（DOI）10.1111/j.1472-4669.2009.00195.x）

等下，我國的著名戲曲詞牌名是一種古老的植物？

是的，滿江紅的來頭可大了，很可能是先有滿江紅這種植物，才有的滿江紅這個(gè)詞牌名。

滿江紅 Azolla caroliniana （圖片來源：wikimedia）

滿江紅也叫 "紅萍" 或 "綠萍"（對對對就是一簾幽夢的女主），是很常見的 " 水草 "，它們在水面成片生長，在烈日下呈現(xiàn)出鮮紅的顏色，因此被取了這個(gè)霸氣的名字。你可以在很多地方看到它，但是你可能不知道它對我國先民的生計(jì)有多重要。

實(shí)際上，滿江紅是水稻的神助攻，這就是為什么這種植物成了詞牌名，甚至被一些學(xué)者稱為 " 國寶 "。

南亞的農(nóng)民在稻田里收拾滿江紅。（圖片來源：seedsavers）

滿江紅對農(nóng)業(yè)的重要性在于它是豆科植物之外唯一被用于農(nóng)業(yè)固氮的生物，相當(dāng)于古代的氮肥了。春天農(nóng)戶在給稻田灌水的時(shí)候就會(huì)種上滿江紅。滿江紅的生長速度極快，因此能遏制其他野草的長勢。

在水稻生長后期，由于水稻阻擋了陽光，滿江紅長勢變差。而在收割水稻時(shí)，稻田的水被排空，滿江紅就會(huì)干死。滿江紅死后，它制造的含氮物質(zhì)就成了稻田的有機(jī)肥。

不過，滿江紅也不是獨(dú)自做到固氮這一點(diǎn)的，它也靠一種神助攻——魚腥藻屬的藍(lán)細(xì)菌（也叫藍(lán)藻或藍(lán)綠藻）Anabaena azollae。滿江紅的固氮技能點(diǎn)就是這種藍(lán)細(xì)菌賦予的。

滿江紅（左上）和共生的藍(lán)細(xì)菌（左下）。（圖片來源：azolla foundation）

這種藍(lán)細(xì)菌和滿江紅是共生關(guān)系。由于共同演化的歷史超過 1.1 億年，它的許多基因已經(jīng)丟失，或者直接被滿江紅的細(xì)胞核吞并了。因此，這種藍(lán)細(xì)菌無法脫離滿江紅生存。

因?yàn)樗{(lán)細(xì)菌的助力，滿江紅成為生長最快的植物之一，只消兩天重量就可以翻番。藍(lán)細(xì)菌也讓滿江紅特別耐造：滿江紅只要 3 厘米深的水就能活。

最早意識(shí)到滿江紅固氮能力的是我國先民，中國古人用它當(dāng)肥料的歷史可追溯到 2000 年前。在 2000 年前的漢語詞典《爾雅》中就有滿江紅的記載。在公元 540 年賈思勰撰寫的《齊民要術(shù)》，以及明清的許多地方志中也出現(xiàn)了用滿江紅制作肥料，也就是 "壅田" 的技術(shù)。

比如，光緒二十四年（1898 年）的《各省農(nóng)事述 · 浙江溫州》中記載：" 屬各邑農(nóng)人，多蓄萍以壅田 "，" 夏至?xí)r萍爛，田水為之色變，養(yǎng)苗最為有益，久之與土質(zhì)化合，便為肥料。" 這里的萍指的就是滿江紅。

1500 年前中國古人在給稻田種滿江紅。（圖片來源：azolla foundation）

長期研究滿江紅的美國猶他大學(xué)地質(zhì)學(xué)家 Jonathan Bujak 的介紹，隨著佛教的傳播，滿江紅被僧侶帶到了亞洲的其他地方。

比如，越南也有至少一千年的滿江紅種植歷史，滿江紅在越南叫做 Beo Giong。越南當(dāng)?shù)貍髡f認(rèn)為，滿江紅是越南國師阮明空在公元 11 世紀(jì)帶到越南的。不過，也有人認(rèn)為越南當(dāng)?shù)氐臐M江紅是越南女性 Ba Heng 培育的。由于滿江紅的重要作用，越南的許多村莊都建有紀(jì)念阮明空或 Ba Heng 的寺廟。

越南某處崇拜滿江紅的寺廟。（圖片來源：azolla foundation）

話說回來，雖然滿江紅很容易生長，但是給滿江紅 " 留種 " 卻是一件很有技術(shù)壁壘的事。這是因?yàn)闈M江紅不耐寒，因此讓滿江紅安全過冬就成了古代的 " 黑科技 "。

越南的 Bich Du 這個(gè)村莊的幾大家族掌握了這種關(guān)鍵技術(shù)，并在很長時(shí)期里實(shí)現(xiàn)了壟斷。這些家族知道如何讓滿江紅安全過寒假，因此控制住了這種古代肥料的供應(yīng)和議價(jià)權(quán)，四面八方的人要到這個(gè)地方來購買滿江紅的 " 種子 "。

不過也是因?yàn)檫@個(gè)原因，只有附近的村莊，如南定、海陽和興安才用得上滿江紅。直到現(xiàn)在，Bich Du 還保留著滿江紅節(jié)這個(gè)舊傳統(tǒng)。

越南農(nóng)民在給稻田種滿江紅。（圖片來源：azolla foundation）

1954 年，越南政府開始對滿江紅的潛力展現(xiàn)出興趣。為了擴(kuò)大糧食生產(chǎn)，越南當(dāng)局鼓勵(lì)滿江紅接種技術(shù)的擴(kuò)散，因此從大約 60 年代開始越南全國都開始種植滿江紅了。1973 年，超過 50 萬公頃的越南稻田都種上了滿江紅，面積大約是 1954 年的 60 倍。

越南人甚至把滿江紅寵上了天。1980 年，越南首位宇航員范遵就曾把滿江紅帶到太空做實(shí)驗(yàn)，第一代越南航天人希望用滿江紅來綠化地球人的地外殖民地。

在同一時(shí)期，我國政府也開始重視滿江紅的推廣。滿江紅中的抗凍品種細(xì)葉滿江紅（Azolla filiculoides）在這個(gè)年代被引入我國北方，接著被帶到美國，這讓相對寒冷的我國北方和北美地區(qū)也可以使用這種生物肥料了。

現(xiàn)在在亞洲，尤其是東南亞的許多地方還在稻田里養(yǎng)殖滿江紅，包括印度、巴基斯坦、菲律賓、泰國。西非和南美洲的一些國家，比如厄瓜多爾也開始種植滿江紅了。

覆蓋著滿江紅的水面。（圖片來源：wikimedia）

看到這里，你大致能了解為什么研究者們在北極看到滿江紅會(huì)感到驚奇了，因?yàn)闈M江紅是怕冷的淡水植物啊。然而北極冰芯卻顯示，在漸新世早期（約 4800 萬年前），滿江紅并不是零星分布在北極的沉積層里，而制霸了北極洋面。其數(shù)量之多讓研究者們把這個(gè)地質(zhì)時(shí)代命名為 "滿江紅事件"（Arctic Azolla Event）。

4800 萬年前北極附近海域出現(xiàn)滿江紅的地點(diǎn)（五角星），現(xiàn)在的亞洲在圖片右上處。北極（+）。 （圖片來源：（DOI）10.1038/nature04692）

所以，滿江紅如何來到北極海面的呢？

2006 年發(fā)表在 Nature 上的一項(xiàng)研究指出，當(dāng)時(shí)北極洋面的一層淡水為滿江紅創(chuàng)造了大量繁殖的條件，而這些滿江紅并不是河流帶來的，而是北極自己養(yǎng)肥的。

海面可以有淡水層嗎？這種情況如今也存在，比如亞馬遜河就在大西洋上留下了數(shù)百千米長的淡水層。

而大約在 4900 萬年前，北極海域 " 與世隔絕 "，被四周的大陸包圍了起來，和其他海洋斷絕了聯(lián)系，因此海水像死水潭那樣開始分層。這么一來，來自河流的淡水就可能長期漂浮在咸水層上。

而由于海水分層，底部的生物因?yàn)槿毖醵饾u死去。由于沒有能分解滿江紅的水生生物，它們就能夠在海底沉積，直到被人類發(fā)現(xiàn)。

細(xì)葉滿江紅 ( Azolla filiculoides ) （圖片來源：wikimedia）

滿江紅事件大約持續(xù)了 80 萬年，它們的出現(xiàn)和消失都恰好卡在地球氣候變化的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)上。

對比滿江紅事件的初期和末期，大氣中的二氧化碳濃度（2500-3500ppm）被砍了一半。要知道在滿江紅事件之前，地球的溫度比 21 世紀(jì)還要熱。

更巧的是，滿江紅事件結(jié)束后，北極海洋表面溫度迅速從 10 攝氏度上升至 13 攝氏度。

不論滿江紅是不是氣候突變的原因，它已經(jīng)引起了研究者和世界各國的強(qiáng)烈興趣。

一些研究者相信，好好利用這種生物的話，人類或許有能力遏制甚至逆轉(zhuǎn)全球變暖的趨勢。

而世界各國的興趣則在于經(jīng)濟(jì)利益了。因?yàn)?strong>滿江紅事件的發(fā)現(xiàn)讓不少國家猜測，北極海底可能蘊(yùn)藏著大量滿江紅形成的未開發(fā)的石油。滿江紅事件也因此掀起了對北極資源勘探的另一波熱潮。

不論是用滿江紅活體給地球降溫，還是用它們千萬年前的 " 尸體 " 繼續(xù)給石油工業(yè)續(xù)命，希望這種農(nóng)業(yè) " 黑科技 " 能夠再次拯救人類吧。

活著讓球涼涼，死了讓球全 Q。