这片秘密红树林与世界上其他任何地方都不同

苏拉·范德普兰克 (Sula E Vanderplank) 是圣地亚哥州立大学的兼职教授。本文最初发表于《对话》杂志。

圣佩德罗河从危地马拉的热带雨林蜿蜒流过墨西哥东部的尤卡坦半岛。这条平静的河流在这里变宽，汇聚成一连串缓缓流动的湖泊。在一条 50 英里（80 公里）长的偏远河段上，成千上万棵红树林（热带海岸常见的树木）沿着河岸和缓缓的瀑布排列。

与其他地方的红树林不同，这些树生长在淡水中。这意味着许多其他物种可以与它们一起生长：兰花、凤梨科植物和其他无法忍受红树林通常生长的盐碱环境的气生和陆生植物。这是一个神奇的花园，也是一个科学难题：这些红树林是如何生长在内陆约 125 英里（200 公里）处，海拔 85 至 120 英尺（25 至 37 米）的完全淡水生态系统中的？

我是来自墨西哥和美国的多学科研究团队的一员，该团队试图通过将这些树与尤卡坦半岛其他地区的红树林进行比较来回答这个问题。我们还分析了圣佩德罗河阶地的沉积物岩心，这些岩心显示出强烈的迹象，表明这些沉积物是在沿海地区形成的。

我们发现，河流中的红树林与海岸红树林分离已有大约 12 万年。这与上次间冰期相吻合，上次间冰期是冰河时代之间的一个温暖时期，大约 12.5 万年前，当时冰川和极地冰盖几乎完全融化。

那时，地球比现在还要温暖，海平面比现在高出 20 到 30 英尺（6 到 9 米）。这些红树林的祖先是沿海树木，在威斯康星冰川期（这是冰川在北美扩张的最后一个时期）地球变冷时，它们被孤立了。随着冰川的扩张，海平面下降，露出了周围的更多土地。现在，这片独特的森林，过去的足迹，面临着森林砍伐和开发的危险，这可能会阻止科学家对其进行研究，以深入了解地球的气候历史。

红树林和淡水

红树林（ Rhizophora mangle ）是一种标志性树种，对世界各地的商业和手工渔业都具有极其重要的意义。幼鱼在红树林盘根错节的根部中栖息、觅食和生长，直到它们长到足以躲避捕食者。

我们的研究重点是加勒比海岸附近的两个内陆泻湖，它们是由巨型天然井（尤卡坦半岛石灰岩基岩中的天然落水洞）形成的。红树林通过种子繁殖，种子在仍附着在母株上时发芽，然后落到河岸或水中，然后漂走并在相邻的河岸上扎根。这种适应性使红树林能够沿着海岸线蔓延，尽管海水对大多数种子有毒，使发芽非常困难。

我们很想知道圣佩德罗河红树林是如何到达那里的。它们的幼苗无法逆流而上那么远，河岸上的森林又大又茂盛，这使得动物或人类将种子带入内陆的可能性极小。据我们所知，圣佩德罗河红树林是独一无二的，它们存在于距离海岸如此远的地方。

隔离与分裂

确定植物可能来自何处的方法之一是查看它们是否与该地区其他地方的类似植物群落有遗传关系。因此，我们进行了一项基因调查，寻找单核苷酸多态性或“片段”——一种植物与另一种植物之间单个 DNA 构建块的差异。

我们发现，与圣佩德罗河孤立红树林关系最近的是尤卡坦半岛西海岸墨西哥湾沿岸特米诺斯泻湖的红树林。这两个河流群落的红树林也与墨西哥湾的其他沿海种群密切相关。然而，它们与尤卡坦半岛东海岸加勒比海沿岸天然井中的其他淡水内陆红树林种群截然不同，而这些种群又与其他沿海红树林截然不同。

我们从三个地点采集了最大的红树林的树芯，从树干上取出了铅笔状的样本，这些样本显示出树的年轮，以了解这些树的寿命（大约 100 年）以及树木在那里生长了多少代。然后，我们将该数字乘以平均基因突变率，以估算圣佩德罗红树林与其他红树林在基因上分化时的年龄，以及这种分化发生的时间。

我们计算得出，圣佩德罗河和特米诺斯泻湖红树林种群在大约 10 万年前就已在遗传上分离。这支持了我们的假设，即圣佩德罗河红树林是上一次间冰期（约 12 万年前）的遗留物。

我们的数据还表明，某种因素大幅减少了圣佩德罗河红树林内陆种群的数量。这造成了科学家所说的“基因瓶颈”或“种群瓶颈”，这意味着其基因库变得更小。因此，目前的红树林种群拥有比其他红树林更独特的基因特征。令人惊讶的是，这一变化仅由 30 英尺（9 米）的海平面变化引起。

这片独特的森林还蕴藏着什么？

我们的发现引出了一个显而易见的问题：过去 125,000 年里，还有哪些物种被隔离在这个独特的生态系统中？有昆虫吗？真菌？我们希望研究其他类型生物的科学家能够探索这个区域并寻找更多的遗迹。

但这个特殊的地方却处于危险之中。20 世纪 70 年代，该地区的森林被系统性地砍伐，这是一项发展计划的一部分，但圣佩德罗河的河岸由于地形复杂而躲过了推土机的破坏。如今，新的威胁迫在眉睫，例如拟建的 950 英里（1,529 公里）长的火车路线将载着数千名游客前往玛雅考古遗址。

玛雅河流系统蕴含着丰富的文化和生物资源。现在，我们还知道更新世时期极端气候变化和海平面上升的故事也记录在这些植物的 DNA 中。

这些结果显示，如果各国不采取紧急行动减少导致气候变化的温室气体排放，气候变化将极大地改变墨西哥湾沿岸和许多其他海岸线的沿海生态系统。我和我的同事认为，圣佩德罗河值得保护，因为它证明了它在气候变化中的恢复力和适应力。