鲑鱼千辛万苦地向上游迁移,
只为在那里产下它们的第一批,
也是最后一批爱的结晶——它们的下一代,
并且最终在那里结束自己的生命。
一个生态系统的复杂程度,是由树木与鱼类之间的关系体现出来的。尤其在那些土地非常贫瘠的区域,树木的增长完全依赖于那些灵活的水生物。
对一片水域来说,鱼类扮演着非常重要的角色,因为它们决定了水中营养物质的分配。鲑鱼在幼鱼时期迁徙入海并在海中逗留2至4年。在这段时期里,它们在海中获取食物并得以生存,更为重要的是,在那里它们的身长和体重都将得到快速增长。
在北美太平洋沿岸,分布着种类繁多的鲑鱼,其中体形最大的是帝王鲑。它们过了幼鱼期后进入海洋,在这里可以长至1.5米长,30千克重。在广阔海洋的培养和磨炼中,它们获得的不仅仅是强健的肌肉,还有大量的脂肪。而这些对它们完成那段返回出生流域的艰辛洄游来说,是必不可少的。洄游途中它们艰难地逆流而上,长途跋涉,跨越数百公里以及无数的瀑布。在它们的身体中蕴涵着丰富的高浓度氮磷化合物,当然,鱼儿本身对此并不关心。它们千辛万苦地向上游迁移,只为在那里产下它们的第一批,也是最后一批爱的结晶——它们的下一代,并且最终在那里结束自己的生命。在鲑鱼洄游的过程中,它们身上部分皮肤的颜色会从金属银色转变为红色,而且因为它们不再进食,所以体重也会变轻,体内的脂肪含量也会持续减少。在筋疲力尽直至死亡之前,它们用最后的气力,在它们出生的水域上演着爱的一幕。
对于森林和居住在此的居民来说,鱼儿的迁徙意味着丰收季节的到来。而享受丰收的动物们会沿着河岸饥饿地排成一排:它们是熊,具体地说,是分布在北美太平洋沿岸的灰熊与黑熊。它们在水流湍急处捕捉逆流而上的鲑鱼,并借助此等美味来获得一身厚重的冬膘。取决于被捕捉的位置与迁徙时间的不同,一部分的鲑鱼在被捉到时已经有些瘦弱了。起初,熊还会吃掉大部分的猎物,后来它们变得更加挑剔。那些已经筋疲力尽,卡路里和脂肪含量都较少的鲑鱼,虽然依旧会被捕捉,但基本不会被吃掉。而这对于其他种类的动物来说,却是个可以填饱肚子的好机会。比如水貂、狐狸、鹰以及不计其数的昆虫,它们常常会攫取那些腐烂的鱼的尸体,并把它们拖拽进自己的领地慢慢享用。
用餐时间过后,一部分鲑鱼的残骸会被遗留下来,并直接滋养大地。更多的氮元素会通过动物的粪便排出,并随着粪便的进一步分解而被释放出来。与此同时,一定数量的氮元素会顺着河流进入森林。斯科特·根得与托马斯·奎因两位学者曾在一份名为《科学谱》的杂志上发表文章,文中阐述道:“通过细分子研究表明,海岸附近的植物中有近70%的氮元素来源于大海,或者说来源于鲑鱼。”再根据树木的增长情况,他们的观点被进一步证实了,即在这片沿海区域,北美云杉的增长速度是那些缺乏鱼类作为养料区域的三倍。而某些树中超过80%的氮元素会重新回归鱼类。人们是如何了解得如此详细的?答案就是氮的同位素15N,一种几乎只能在大海中——或者说在鱼类中找到的同位素。所以凭借植物中这种分子的痕迹,就能推断出氮元素的来源,而这来源就是鲑鱼。
当然,也不能说所有重要的营养物质都会被保留在土地里一成不变。如果有一天,所有的东西都被吃光并消化完,然后作为排泄物落在地上,最终渗入泥土,而树木会等候在此,用它的根须贪婪地汲取这些养料。此外,菌类也会给树木提供帮助,它们会像细棉花一样包裹住纤细的流汁状营养物质,这样可以帮助树根将数倍的营养物质向上输送。直到有一天,树叶飘落,原始森林消亡后,树干慢慢腐朽。在微生物大军干净利落地分解一切后,营养物质会转移到下一批树上,而这批新树又能从土地里汲取这些免费的“灵丹妙药”。当然,不是所有的营养物质都会被拦截在这道精细的屏障内,部分营养物质不可避免地经水流被带入河流,然后再被冲入大海。而在大海中已有不计其数的微生物正焦急地等待着这批装满养料的“货物”。
在日本发生过一件令人印象深刻的事情,足以说明树木的馈赠对于海洋有多重要。来自北海道大学的海洋化学家松永克彦在研究中发现,树木落叶中的酸会随着小溪与河流流入大海。在海洋中这些酸可以促进浮游生物的生长,而浮游生物是营养链中第一个也是最重要的环节。那么是否可以通过植树造林获取更多的鱼类资源呢?于是研究人员建议当地的渔业公司,在沿海与沿河地带种植树木。结果正如研究人员所料:繁茂的树木使更多的树叶落入水中,最终带来了鱼类与贝类产量的提升。
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现在我们再说回鲑鱼,这种给北美云杉和美洲西北部森林的其他树种提供养分的鱼类。鲑鱼营养的间接受益者不仅仅是树木,还有那些以食腐动物(之前提到过的,比如狐狸、鸟类和昆虫)作为捕食对象的动物。我们再来看看在这种关系中昆虫的情况如何。维多利亚大学的汤姆·赖曼辛博士研究发现,在某些昆虫样品中高达50%的氮元素来自鱼类。由于营养物质丰富,昆虫以及植物种类的多样性会沿着鲑鱼活动的流域呈现一个明显递增的趋势。当然,鸟类也同样从中获益。
赖曼辛博士和他的团队曾经从一批老树中取出一些树芯。它们的年轮像一份历史档案,反映出了一棵树一生的经历。在干旱的年份树木年轮会生得较窄,而在多雨的年份年轮则较宽。当然,通过年轮也能读出这棵树曾经所处的营养环境。由此也可以发现,早期鱼类资源的丰富程度同树中发现的氮的特殊同位素15N的数量之间有某种联系,继而通过这棵树得出当年鲑鱼蕴藏量的信息。这个蕴藏量在过去的100年间明显缩减,很多北美河流里的鲑鱼已经绝迹了。
这段历史与我们欧洲的森林有关系吗?只要回顾一下欧洲很久之前的自然环境,就能明白关系非常大。很久之前,欧洲的河流也曾经满是鲑鱼,而且我们德国这里也曾有过棕熊。但是很遗憾,那段时期的树木未能被保留至今。欧洲的森林在中世纪就已经被大量砍伐或者过度使用,以至于所有古老树木都已经消失,所以对那个时代的氮元素研究也就无从谈起。如今,生长在德国的山毛榉、橡树、云杉或松树的平均树龄都低于80年。而早在这些树木生长之前,德国就已经看不到熊了,也没有可观的鲑鱼蕴藏量,以至于我们现在的木材中,已经基本找不到15N的分子了。那么我们德国的森林在更早之前究竟是什么样的呢?如果要探寻答案,还有一个方法是可行的,就是研究那些非常古老的木结构房屋的木梁,但据我所知,还没有人做过此类研究。
有一点可以绝对肯定,我们德国这里也曾经有过很多鲑鱼,这点也可以通过以前一些“严格的规定”来证实。例如,在很久之前,是不允许家庭主妇一周超过三次把鲑鱼端上餐桌的。
在我们德国这里出现最多的要数大西洋鲑,它们发源于此,并从各地洄游回来。目前我们在环境保护方面,特别是在水域的污染治理方面,取得了一定的成绩。我小时候在莱茵河附近长大,令我记忆犹新的是,我父母一直不允许我在水中玩耍。那时的水质非常差,只有很少种类的鱼能够在这种由化工厂废水组成的“鸡尾酒”中存活下来。在20世纪80年代,人们开始慢慢采取一些保护措施。然而在1988年曾出过一次小小的丑闻,即当时的联邦德国环境部长克劳斯·特普弗跳入莱茵河并横游过河。因为他在3年前曾经断言过:得益于新的环境政策,莱茵河水域的质量将得到大力改善,人们完全可以在里面游泳了。但是当时《明镜》杂志讽刺道:“这位部长带着通红的双眼,从褐色的潮水中上了岸。”——很明显当时的水完全没有那么干净。
幸运的是,水污染情况已经得到改善——莱茵河在这之后变得非常干净,甚至在河岸上重新修建了泳滩。而鲑鱼也在这条河中重新找回了舒适的感觉。然而问题依旧存在,而且很严重,那就是成年鲑鱼总会游回它们幼鱼时期所处的河流产卵,而当一种鱼在一片水域中已经灭绝过一次,那么它们基本不会再在该水域出现——因为所有成年的鱼都是在别的地方出生的。
于是一些积极的环保组织会在合适的水域放生几十万鲑鱼苗。但是要找到合适的水域并不简单,因为水力发电站与水坝遍布在洄游路线上。当这些辛苦培育出的小鱼想要游向大海时,某些涡轮发电机却把它们加工成了寿司。而在它们从大海往回游的途中,要跨越水坝上的“鱼阶梯”。在鱼阶梯上会有水沿着一级级台阶或者一级级水洼流下,以模仿可以让鱼儿做腾跃的激流。
在我负责的林区里也有一条小溪因为鲑鱼的缘故,以很高的费用被改造了。那里有一座用于拦截阿姆斯溪的老旧水坝。这条不足四米宽的小溪,用其名字见证了上几代人的生活水平 (译者注:这条小溪的名字,在德语中意思为贫穷的小溪) 。后来他们建起堤坝,利用水力,改善了研磨谷物的方法,鱼池也得到了新鲜水的供给,但是阿姆斯溪也因此被封闭起来。不仅仅是鲑鱼,很多其他物种,小到甲壳类的,都由于水坝的阻挡而无法自由迁徙。当水里的生物只能被冲到下游,而不能返回上游时,那么总有一天水坝上游水域里将不会再有大型水生物。如今这个水坝已经一点点被拆除,而鱼儿又能再次一路向上回到它们祖先的产卵地——这是开启希望之门的一次巨大成功。而且确实已经有人发现一批又一批的成年鲑鱼,在海中生活数年后重新回到这里,并在此产卵。以此为开端,就有了第一代真正在自由环境下出生的野生鲑鱼。
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鲑鱼已经回来了,但是很遗憾熊还没有。在两岸边有着无数大城市的莱茵河,目前情况还比较棘手,而在农村区域情况就好很多。当然,将鱼类的养分带入土地的并非一定要是熊。是不是也能通过那些以鱼类为食的鸟类,比如鸬鹚,来完成这一任务呢?它们也曾经一度濒临灭绝,之后是通过严厉的法律保护,才得以重新回到中欧的各条河流中。从20世纪90年代起,我又经常可以在莱茵河和阿尔河中看到它们的身影。阿尔河是一条小的支流,起源于我的家乡许梅尔附近,最终汇入阿姆斯溪。
说到鸬鹚,它们是一群出色的潜水者,善于在水下捕猎。它们填饱了肚子后,会在岸边森林的树冠上饱饱地打个愉快的盹儿,同时粪块会一个接一个地落下,当然其中也饱含珍贵的氮元素。这对树木是好是坏,取决于鸟类的数量——短时间内出现过量氮元素也会对树木造成损伤。在萨尔河的横谷附近,人们曾经在河岸边种植了一片黄杉林,那是一种人工培育的北美树林(黄杉起源于北美太平洋沿岸)。在那里有一个非常大的鸬鹚聚居地。它们遗留下来大量粪便,腐蚀性极强,以至于一部分黄杉树树冠已经死亡。这让当地的森林持有人非常生气。
当然,这并不是鸟类变得如此不受欢迎的最重要原因。少部分鲑鱼,得益于休渔的保护,可以再一次对抗激流,逆流而上,却经常在到达它们产卵水域之前就被鸬鹚捕杀。那现在该怎么办呢?这等同于又多出一个天然的营养循环系统,而且必定与人类的喜好相冲突。我可以理解,没有人愿意袖手旁观,任由鸟类的威胁毁掉所有的心血。但人类真的有必要为此而立刻举起长枪吗?
事实上这样的一幕恰恰发生在上文提及的阿尔河流域内,而且在各个协会的一片欢呼声中,这种以“为了鲑鱼”为由的猎杀行为,正愈演愈烈。这难道真的完全是为了保护自然环境?阿尔河流联合会(ARGE Ahr e. V.)在它网站主页上明确宣布,以这种受欧洲法律严格保护的鸟类为目标的狩猎行为,在一种特殊条件下是被允许的,即为了避免渔业的经济损失。让我们简要地看一下条例:狩猎成员只允许是渔民、渔业水域的出租人与承租人。很遗憾,这样的条款给协会的工作带来了一丝怪异的味道,尽管他们的初衷对于鲑鱼来说是好的。
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整个地球上(当然也包括整个中欧)位于人口密集区周边的森林,真的还需要来自大自然的氮养料吗?在过去的几十年间,对于树木而言,一个另类的氮来源已经慢慢形成,且演变成真正的“洪流”。而这“洪流”与大自然没有任何关系。与北美地区纯净的空气截然不同,欧洲这里的空气就好比是一碗浊汤。这“浊”并不是视觉意义上的,而是指内含的污染物质。或者我们需要一个更婉转的说法:“营养物质”?交通活动所产生的尾气和农业活动使用的粪雨 (译者注:一种施肥方法,即给土地喷洒粪便) ,源源不断地给植物提供营养,已经超出了它们所能接受的范围。
空气中自然存在的氮元素是非常丰富的——就在您阅读这几行字的同时,已经呼入呼出了大量的氮。空气中对于我们极其重要的氧气,含量只占21%,而氮气的含量接近78%。所以严格意义上来说,假设把不需要的气体排除在外,您的每一次呼吸运动的四分之三都是在做无用功。但是这并不意味着氮元素对于您不重要,恰恰相反:您的身体中,大约携带着2千克氮元素,它们存在于蛋白质、氨基酸,以及其他营养物质中。
在这点上植物与人类区别不大——虽然植物的呼吸运动不需要氮气,但植物真正对氮感兴趣的,是一些以氮元素为重要组成部分的特殊化合物。这些化合物有很强的活性,可以用于生成蛋白质和遗传物质,可惜它们在自然界中含量极少。如果一棵树不是那么幸运地生长在有鲑鱼的水域边,那么它就要面临营养问题了。只能是路过的动物遗留下一些粪便,或者动物本身的尸体在它根系附近腐烂,这样树才能有些养料。
此外,闪电在这方面也能帮一部分忙。其巨大的能量可以将空气成分中的氮转化为氮氧化合物。和许多其他种类的植物一样,有些树木也能进化出相应的能力,通过特殊根结中的细菌将空气中的氮气转化为可吸收的形态。桤木就有这种制造养料的能力。然而,大部分其他种类的树木不具备这种能力,只能吸收动物排泄物中的养分。
总而言之,在自然界中,可利用的氮化合物弥足珍贵。但是后来,人类来了。我们用现代化的内燃机械,比如汽车或者暖气设备,做着与闪电一样的工作:内燃机械在燃烧燃料的过程中,生成大量的附属产物——氮氧化合物。这些物质以废气的形式随风四处飘散,然后随雨水被冲入大地。此外在农业中,为了迫使土地达到最高产量,高氮的人工肥料也被大范围使用。由于人类活动而释放出的氮类化合物的总量十分惊人:全球有接近2亿吨通过降雨进入土地的氮类化合物,相当于全世界公民平均每人产生27千克,而在工业城市这个数值接近100千克。
这听起来是不是挺少?那么让我们再次把目光投回到鲑鱼以及它所携带的营养量上。一条成年雄性鲑鱼体内平均含130克氮元素。如果把欧洲人每人每年的氮排放量用鲑鱼来计算,相当于750条鲑鱼。再按每平方公里230位居民计算,相当于一平方公里内有172 500条鲑鱼。显然,这样的数量对于自然循环系统来说,完全负担不起。汽车尾气、农家肥以及化肥的供氮效果与这172 500条鲑鱼基本相同,只是看不见而已,最多也就是在饮用水的硝酸盐含量突然增高时,能让人察觉到不舒服。
其实对于这种状况树木早有察觉,森林管理者也一样,因为他们种植的保护林,生长速度从几十年前开始就明显高于常规。森林也因此出产了更多木材,木材产量也要基于新的标准计算。这个标准,即所谓的木材产量表,是用于说明什么树种,在什么树龄时生长速度如何,而这一标准需要向上调整30%。
这是一个好消息吗?不,恰恰相反。从自然生长角度来说,树木完全不想快速生长。在它们生命中的第一个200年里,一片原始森林中的幼树通常需要在它母树的树荫庇护下忍耐,挣扎着增长仅仅数米的高度,但却能磨炼出不可思议的坚韧木质。而在我们目前的现代化经济林中,幼树失去了父辈树荫的保护伞和抑制作用,即使没有氮营养的补给也能快速达到它在更高树龄时才应有的高度。然而它们细胞的大小也明显高于正常值,其中还含有大量的空气。因此,面对那些同样需要呼吸的菌类时,它们变得弱不禁风。那些生长速度快的树木,腐烂速度也快,因此无法变老。而这一趋势,会因为来自空气的营养物质而变本加厉——这就好比一个已经打了兴奋剂的极限运动员,又得到了额外的能量刺激。
幸运的是,在我们所处的环境中,这种过高的氮营养负担还不算是一个长期的问题——前提是如果我们能够成功阻止尾气对环境造成的营养叠加。在土地中,存在着大量细菌,它们一如既往地如获至宝般吸取那些有害的氮氧化合物。它们会将分子拆解成基本元素,以此,气态的氮能够从土壤中渗出并回到它最初的源头——大气中。而另外一部分氮则会随着雨水的冲刷进入地下水,破坏我们最重要的饮用水。可以肯定的是,只要我们减少对生态系统的干预与侵犯,大自然的钟摆还是可以再一次摆动起来的。而鲑鱼和熊也会在不久的将来慢慢地重新回归。
然而至此所提及的因果关系,只是在沿河地带起到了决定性作用,而另一股自然的力量却游走于整个地面。它促成山脉形成,重塑山谷与河滩,就像一部巨大的机器,对环境进行再分配,它就是——水。