美國這片區域被大面積破壞，罪魁禍首竟是當地的“基建狂魔”？ 當前播報

從生物多樣性的角度來看，北極苔原雖不至于像荒漠那樣孤寂冷清，但也遠不及熱帶雨林那般熱鬧非凡。其下厚厚的永久凍土層使得高大植物難以扎根生長，于是成為了苔蘚、地衣、一些草本植物和矮小灌木的天地。一些動物也會不時到訪，如北極兔、駝鹿等，對它們來說，苔原上的食物雖談不上可口，但果腹足矣。降水和融雪讓苔原上有了流水，運氣好的話，你還能在水里看到鮭魚。稍暖的時候，一些南方候鳥會來此停歇，盡管北極的寒冷留不住它們的冬天，但至少留下了它們夏天的回憶。

美國阿拉斯加州蘇厄德半島北極苔原的一處，上圖為1980年紅外航拍，藍色箭頭表示水的流向；下圖為2019年的衛星圖，白色箭頭指出了比較明顯的一些水壩。圖片來源：Tape.et al, 2022

北極苔原就像一個寧靜小鎮，冷清但不孤寂。而這個時候，不知是誰，竟在苔原上修起了“水利工程”。

(資料圖)

下圖兩張照片分別是 1980 年的紅外航拍照片和 2019 年的衛星圖，它們顯示的是同一條北極苔原溪流，位于美國阿拉斯加州蘇厄德半島（Seward Peninsula）。從天空上看，1980 年的這條溪流還只是一條細線，而到了 2019 年，這根細線的各處“膨脹”出了多個水塘。

這些水塘的出現，不是因為山洪野火，也不是因為地震地陷，而是有“人”在溪流上修了大量的水壩，攔下了流水，水流向周圍擴散，漸漸積成了水塘。

北極苔原上出現的水壩。圖片改自：Tape et al, 2018

盡管這樣的工程怎么看都像是人類所為，然而事實卻并非如此，在這些地方修建水利工程是當地法律不允許的。當然這些法律只能管人，管不了自然界里那群擅長修水壩的著名“基建狂魔”——河貍。這些水壩正是它們的杰作，它們顯然已經把“基建業務”擴展到了北極苔原。

河貍：想不到吧，水壩都是我建的。圖庫版權圖片，不授權轉載

01

水利工程師

世界上現存兩種河貍，這次在北極“裝修”的是北美河貍（Castor canadensis），主要生活在北美地區；另外一種河貍叫歐亞河貍（Castor fiber），在我國也有分布。

河貍的蹼狀后爪以及像船槳一樣的尾巴使得它們在水中是游泳好手，可一旦到了陸地上就成了一個個行動不便的小毛球，很容易被狼、郊狼等天敵當作自助餐。因此，為了盡量呆在讓自己更有安全感的水中，河貍們把“水利工程師”的技能刻在了它們的基因里。

河貍的蹼狀腳和船槳一樣的尾讓它們更擅長游泳，但在陸地上行動不便。圖庫版權圖片，不授權轉載

水壩的修建源于河貍對“湖心別墅”的追求。河貍的巢穴通常位于它們在水上用樹枝和泥土等搭建的“小木屋”中，“小木屋”的入口在水下，上方有一個小口用于巢穴內的空氣流通。河貍們通過水下的入口進出巢穴，這樣它們的行蹤對于捕食者來說，就顯得較隱蔽。

河貍巢穴示意圖，制圖：馬東源，原圖片來源 ：Pixabay，拍攝：Bridesmill

然而僅有這樣的“小木屋”，它們是一點都不滿足的，周圍環境也一定要足夠愜意才行！巢穴周圍的水流不能太急，最好是靜水，不然“小木屋”不穩固；水位得夠高，這樣才能保證入口能修在水下；周圍水域還必須足夠寬闊，這樣它們才有更多的活動空間，并且在尋找食物時能少走陸路，遇到危險能及時游走；水溫還得合適，不能太冷。

于是河貍們開始了水壩的修建。它們首先用淤泥、樹枝、小石頭等攔住水流，再用樹干等不斷加固修整，最終建起了一座座水壩。在水壩的作用下，河岸帶擴大，水位抬高，水量大，水流緩，也就更能保存熱量，更加暖和。水壩修建好后，它們還會時不時地回來檢查、維修、加固，以保證水壩的正常工作。不僅如此，河貍們還會在周圍修建很多的小“運河”，為自己擴展水路，有時是為了方便運輸修壩用的木頭，有時是為了離食物更近。總之，河貍所到之處，各種“水利工程”幾乎是必不可少。

河貍修建的水壩。圖庫版權圖片，不授權轉載

02

水壩修著修著

就修到了北極

“從天上看河貍改造北極地貌的規模和速度，就如同在北極燒了一場大火一樣”，美國阿拉斯加大學費爾班克斯分校（University of Alaska Fairbanks）的生態學家肯·泰普（Ken Tape）在一次采訪中說到。

從前，河貍并不被認為是在北極地區生存的動物，北極苔原也不像是適合河貍居住的生境：這里大多數地方都結著冰，“水利工程師”們無法施展自己的水壩技術，也找不到地方修建自己的“小木屋”。苔原上那一層薄得可憐的植被也讓它們無法找到修水壩的“建材”，而且食物還少得可憐。

但往時不同今日，在全球變暖的趨勢下，北極地區也面臨著氣候變化的問題。自 19 世紀末以來，北極地區平均氣溫升高了 1.8℃。溫度持續上升，流水結冰的時間縮短，植物的生長期增長，更多的灌木（甚至喬木）長了起來。環境漸漸改變，從前不愿意來的那些客人現在欣然來訪，河貍就是其中之一。

北極苔原上，河貍在巢穴周圍建的水壩，把附近的環境改造成了“河貍水塘”。圖片來源：Tape. et al, 2018

通過對美國阿拉斯加州北極苔原 70 年間（1949-2019）遙感數據的研究和對當地居民的采訪，泰普和同事發現河貍最早在約 1980 年來到這里修建水壩并形成“河貍水塘”（beaver pond），之后水壩的數量持續增多，僅在 2003-2017 這十多年間，大部分地區“河貍水塘”的數量都翻了一番。一直到 2019 年他們一共發現了 11377 個“河貍水塘”。

美國阿拉斯加北極苔原11377個“河貍水塘”的密度圖。圖片來源：Tape et al. 2022

“沒有多少動物能像河貍這樣，在地球上留下的痕跡甚至從太空中都能看到。當然，另外一種有如此能力的動物叫做人類。”泰普說到。

河貍的“水利工程”，毫無疑問讓它們在北極苔原以南的森林中，成為顯著影響生態系統和物種組成的關鍵物種（keystone species）。河貍的水壩改變了水的流速、水位、溫度等多種性質，因此改變了水中無脊椎動物以及微生物的組成，從而改變水中的營養組成。對魚類來說，水壩一方面可能阻礙魚的游動遷徙，另一方面又為很多魚類提供了合適的產卵繁殖環境。河岸擴寬等因素又為很多河岸植物提供了生長條件，隨之而來的，就是以這些植物為食的動物或以它們為棲的鳥類……有研究表明河貍還在其所在濕地生態系統的水土保持和干旱防御中起著關鍵的作用。曾經，美國科學家甚至還成功地通過在河流中引入河貍而成功地利用“河貍水壩”拯救過一種虹鱒（Oncorhynchus mykiss）。

河貍的生態作用不可小覷，美國科學家曾經成功利用“河貍水壩”提高了虹鱒的數量、存活率和繁殖率。圖片來源：Oregon State University

03

福兮禍兮？

河貍到北極，對北極本身的生物多樣性可能是好事。但對全球氣候來說，可不一定。

河貍的到來對北極的生態系統來說意味著什么，目前還沒有確定的結論，不過泰普和同事對此做出了很積極的預測。結冰的水環境和低溫，曾讓很多生物對北極苔原都望而止步。而“河貍水塘”的出現，增加了地表水面積和深度，使其更能保持熱量而不易結冰，很可能會吸引許多新的水生物種遷移至此。

“要來一起玩嗎？”圖庫版權圖片，不授權轉載

北極苔原雖然也有幾種鮭魚的身影，但它們從前更多只是路過，河貍對這里水環境的改變給這些鮭魚提供了在此產卵繁殖的可能。儲存在凍土里的礦物質也可能會隨著河貍的“水利工程”而暴露出來，促進周圍灌木的生長，灌木的崛起又會吸引來更多的其它的生物。河貍的出現，或許就像在北極苔原這個寧靜小鎮上，建了一些集市，逐漸吸引周圍零零星星的居民過來狂歡，慢慢變成一個熱鬧的地方。

對北極苔原的生物多樣性來說，河貍的影響或許是正向的，但它們的一個可能的負面影響，卻值得我們所有人重視。“河貍水塘”帶來蓬勃生機的代價，是融化了的永久凍土層。根據估計，永久凍土層中的碳含量大約是大氣中的兩倍，凍土層的突然解凍會釋放其中的二氧化碳和甲烷，繼續加劇氣候變化。而“河貍池塘”淹沒覆蓋的區域，便會導致其下的永久凍土層解凍，如果河貍在北極苔原繼續大規模地建設水壩，那它們可能真的是在“燃燒北極”，持續將永久凍土里的溫室氣體釋放了出來。

河貍對北極苔原水環境的改變，紅色箭頭表示河貍的水壩，黃色箭頭是可能的永久凍土融化地點。圖片來源：Jones et al, 2020

河貍因為氣候變暖來到北極，而來到北極它們可能還會繼續加劇全球變暖。泰普和同事也預測河貍在北極苔原的數量今后會更多，它們的活動范圍也會越來越向北。未來對北極苔原河貍的更多研究和管理也顯得很重要。

但不論是好是壞，有一點或許可以確定，美國阿拉斯加州北極苔原的未來，因為河貍的到來，正在發生劇變。

河貍對北極苔原的可能影響。圖片來源：Tape et al, 2018

參考文獻：

[1] https://www.nature.com/articles/s41598-022-09330-6

[2] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.14332

[3] https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab80f1?utm_source=mp-fotoscapes#erlab80f1f8

[4]https://web.archive.org/web/20200123132507/https://www.aphis.usda.gov/wildlife_damage/beaver_damage/downloads/Baker%20and%20Hill%20Beaver%20Chapter.pdf

[5] https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wat2.1592

[6] https://www.nature.com/articles/srep28581

[7] https://www.businessinsider.com/beavers-invade-alaska-arctic-tundra-photos-satellite-images-damage-2023-1

[8] https://www.livescience.com/why-beavers-build-dams

[9] https://animaldiversity.org/accounts/Castor_canadensis/

[10] https://ucmp.berkeley.edu/exhibits/biomes/tundra.php

本文為科普中國·星空計劃扶持作品

團隊名稱：環球科學

作者：馬東源

出品：中國科協科普部

本文封面圖片及文內圖片來自版權圖庫

圖片內容不授權轉載

標簽： 北極苔原 水利工程