在地球上最古老的沙漠——纳米布沙漠的沙海中,沉睡着距今1500多万年的巨大蛋壳。这些由鸵鸟已灭绝近亲留下的化石,其矿物质结构中封存着微小的氧原子,成为了遥远中新世大气的独特印记。
在大约1700万至1500万年前的那个时代,空气中的二氧化碳浓度显著高于现代。当时的地球更加温暖,极地冰盖面积更小,海平面则更高。科学家长期以来一直困惑于植物究竟如何应对这种高温和高浓度二氧化碳:它们是增强了碳吸收,还是反而放慢了步伐。
借助稀有的氧-17同位素,这个谜团终于得以揭开。植物在光合作用过程中,会连同二氧化碳一起从空气中选择性地摄取这种同位素。鸟类通过呼吸和摄食植物,将这种变化的比例固定在蛋壳之中。因此,这些古老的蛋壳化石便成了天然的档案馆,展示了当时整个生物圈的活跃程度。
研究人员采用了一种全新的激光技术,能够从极少量的样本中提取并测量氧-17。对纳米布数十个样本的分析得出了惊人的结论:在约1500万年前,植物对二氧化碳的吸收效率似乎比今天低了约40%。当时的生物圈运行节奏显然放缓了。
这些还只是初步数据,将同位素组成与全球碳循环联系起来的模型仍需进一步完善。独立实验室也需要重复这些测量工作。即便如此,目前已经可以明确,在变暖和二氧化碳浓度升高的环境下,植物并不总是会加强固碳“工作”——有机物生长与分解之间的平衡可能会向意想不到的方向偏移。
如今,陆生植物和土壤吸收了大约三分之一的人为碳排放。了解它们在过去相似环境下的表现,有助于更准确地评估未来气候变化的节奏。纳米布的古老蛋壳提醒我们:自然界保存着精准的记录,我们解读得越仔细,就越能预见人类行为的后果。

