地球知识局

文字：林间草木声

校稿：凯尔希 / 编辑：澄澈

特别感谢：清华大学地球系统科学系俞乐副教授课题组

草原，一望无际的大草原，是数千年来中国人对亚洲内陆游牧民族的直观想象，毕竟，这是世界上最巨大的草原带，从大兴安岭一路延伸到匈牙利，诞生了数不清的游牧民族，上演了无数次征战与迁徙。

但在工业化时代，剧烈增长的放牧量和不合理的开垦已经大大破坏了草原。这一方面是对游牧经济的沉重打击，一方面也把那些依赖草原生态的区域推向了生死边缘。

你想象中的可是这样？

（图：壹图网）▼

实际上很多都变色了

（图：shutterstock）▼

但根据清华大学地球系统科学系近期做的一项研究，在本世纪，整个欧亚草原的草场面积，竟然还扩大了！

这是怎么回事？毕竟，欧亚草原非常巨大，总量扩大，不等于局部都是美好的故事。尤其在不同的国界内，草原的命运，也离不开各自的国运。

咸海，高度赞同

（干涸的咸海 图：壹图网）▼

草，贫富分化也很严重

草原的形成与气候密切相关，高大的乔木要有充分的水汽才能滋养。因此全球的草原基本分布在降水量较少的区域。如果是干湿交替十分明显且热量充足的地区，则会形成稀树草原。比如长颈鹿和河马生活的非洲草原。

在亚洲，青藏高原隆起改变了气压带的分布，季风带着水汽深入亚欧大陆东部南部，造就了全球人口最为稠密的区域。

亚洲季风区:

论人口密度，其他地方都是渣渣

（横屏 世界人口密度图）▼

放大看一看

南亚季风区人口密度尤其惊人

（图：reddit.com）▼

但亚欧大陆的腹地过于广阔，水汽的脚步终究有限，于是在世界上最大的大陆内部，世界上最大的温带草原诞生了。

这样一片草原带实在过于庞大，从喀尔巴阡到大兴安岭，跨度数千公里，内部自然也大不相同。

超级大草原，横跨欧亚大陆！

（横屏 欧亚大陆鸟瞰 图：壹图网）▼

水始终是草原最为重要的影响因子，在草原边缘或是背靠高大山体的地方，相对富裕的水汽和从山间流出的河流，会造就更加湿润、肥沃的草地。

如果再有温暖的夏季和寒冷的冬季，大量的腐殖质将逐渐积累，形成极为优质的土地——黑钙土。水草丰美的呼伦贝尔和南俄草原-乌克兰的黑土便属于此类。

提到黑土地

东北必须进来唠个嗑▼

肥沃的黑土地上

每年产出全国近五分之一的粮食

（图：图虫创意）▼

而亚欧草原的多数面积都属于干草原，栗钙土上主要生长着旱生型多年生禾草。除去那些风景优美而成为旅游区的草原，大多数能维持一定强度放牧草原皆为此类。

水草如此丰饶的大草原

其实是很少见的

（蒙古大草原 图：壹图网）▼

在那些深入腹地，降水量稀少的地区，草原则会呈现一副干枯之象，只能支持低强度的放牧。哪怕牲畜多一点，都会导致严重的草场退化。

这样枯黄退化的草原

才是大部分地区的日常

（蒙古国草原 图：壹图网）▼

草原，不同的国运不同的命运

这片世界上最大的草原带分布在十几个国家，为笔直或弯曲的国境线所分割。不同国境线的两端，土地的命运也大不相同。比如中俄蒙哈四国交界之处，就是草原带的枢纽之一——阿尔泰山脉，在不同方向，草原带呈现不同的样貌。

一山有四季，十里不同天

横亘在四国交界的阿尔泰山脉地貌多样

森林、草原、绿洲、雪山、戈壁应有尽有▼

在清华大学地球系统科学系最新的这项研究中发现，欧亚草原最重要的增量来自哈萨克斯坦这个有着悠久牧业传统的国家，确切说，是大片前苏联农田的废弃农田。

今天的哈萨克斯坦

76.1%左右的土地属于中度及以上荒漠化敏感区

生态环境面临严峻挑战▼

1954年，为了解决已经问题重重的苏联农业，搞农业出身的赫鲁晓夫看上了和他龙兴之地乌克兰纬度相仿的北哈萨克草原。既然南俄——乌克兰草原可以开垦成世界级粮仓，那哈萨克应该也行。

这么干旱的气候搞垦殖

实在不是个好主意

（哈萨克斯坦北部农田 图：壹图网）▼

发出号召后，大批青年奔赴哈萨克北部的“处女地”进行开垦工作。一片片农场拔地而起。苏联的粮食产量迅速上升。

但哈萨克草原太内陆了，稀少的水汽和贫瘠的土壤支撑不起持续的大规模粗放式的农业活动。仅仅过了几年，到60年代黑风暴便开始席卷中亚，生态系统岌岌可危。

不论是黑风暴还是沙尘暴

都是过度垦殖导致的生态灾难

（沙尘暴 图：壹图网）▼

如果这样的趋势发展下去，今天的哈萨克斯坦可能会为此所严重拖累。所幸，里海丰富的油气资源让人口不多的哈萨克斯坦过上了不错的小日子，那些开垦的“处女地”，也就被抛弃了。

别看设备老

抽出来的石油可是实打实的

（哈萨克斯坦油田 图：google maps）▼

滚滚而来的石油财富，通过油气管道涌入哈国

（哈萨克斯坦油气管道 图：shutterstock）▼

自然界的修复力量是颇为强大的，短短几十年里，相当多的弃耕地便在次生演替下恢复为草地。尽管中亚的生态形势仍称不上乐观，但和阿尔泰山另一边的蒙古相比，实在好了太多。

羊：自己的家又回来了

（阿拉木图附近草场 图：壹图网）▼

清华大学的这项研究中发现，蒙古国南部的草原成为整个欧亚草原最严重的退化区。南部那几个以戈壁命名的省份，其情况只会更糟。

横屏-蒙古国南部的荒漠化，尤其触目惊心▼

其实在这项研究中发现，城市化及其扩张相关的人类活动与草原退化高度相关，而蒙古国是世界上人口密度最低的国家之一，150多万平方公里的领土上只有300多万人口，其中半数生活在首都乌兰巴托，其他地方近乎无人烟。这样严重的土地退化，还要归结于过度放牧。

除了乌兰巴托

蒙古国其他地方几乎没什么人▼

在冷战时期，外蒙是苏联重要的畜牧业基地。而原本能让草原得以休息的游牧方式，也变成在一块块固定牧场放牧。普通草原的土壤厚度也就在10厘米上下，而地处亚欧大陆最腹地的蒙古戈壁草原，只会更加脆弱。

实在是承受不住这么多羊了

（图：shutterstock）▼

哈萨克斯坦和蒙古国，这两个邻国的草原故事，也都或多或少在中国上演过。在清华大学的本项研究中发现，中国境内也有许多废弃/退耕地转化为草场。这也未尝不是大自然对人们过去盲目开垦的纠正。

我们这条农牧分界线，降水量还是比较低

要满足14亿人口的需求，这点草也是不够的▼

当然，欧亚草原的整体面积增长，并不意味着退化问题的解决。在呼和浩特和哈萨克斯坦首都阿斯塔纳这些在草原上数一数二的大城市周边，都出现了城市扩张导致草原退化的情况。东欧一带的森林也有不少退化为草地。

和阿斯塔纳相比，乌兰巴托才是火烧眉毛

草地退化导致更多穷苦牧民涌入乌兰巴托讨生活

山坡上挤满了密密麻麻的“蒙古包”

可以说是蒙古国特色的贫民窟了▼

自然界的变化是极为复杂的难题，并不是一句多种树就能解决一切。对生态系统的保护，首先要充分了解它。

生态治理本质上是个社会和经济问题

遍地贫民窟+劣质散煤取暖的乌兰巴托

生态环境早已趋于崩溃

（乌兰巴托 图：壹图网）▼

捕捉微光

要知道，整个欧亚草原东西跨度近七千公里，在几十年前，人类想要获知这片庞大草原的整体和状态，几乎是不可能的事，当时只能靠各大科研机构不停做野外调查和建立观测台站不停报告。

这种观测，只能得到一部分点位数据，数据更新也颇为缓慢。中国第一次全国性的草原调查，从1979年开始，动用相关学科几乎所有的人力物力，还是足足进行到1987年才算完成。

来之十分不易

耗时近十年，相关人力物力倾尽而出

终于完成了这份中国草地资源图▼

站的更高，才能望得更远。尽管目前卫星遥感还不能完全替代实地工作，但卫星的视角和宏大的观察对象，确实高度契合。

天上一眼，便可以整体观察这片大地的风云变幻。至于一些更加细节的工作，则可以交由无人机完成。

大的沙尘暴一刮

太空中都清晰可见

（东亚沙尘暴 图：NASA）▼

卫星遥感看到的绿色大地，说到底是来自无数植物自身的颜色。但除了人类肉眼可见的颜色，还有我们看不见的部分。

比如，季节变化会导致树叶和草原变色，但这在高空中也未必明显。这时，就需要看不见的高光谱来帮忙：植物在光合作用时，主要吸收红蓝光并反射绿光和红外光。

在遥感卫星的光谱仪下，植被覆盖区在红外和近红外波段会有明显的差异。而不同种植物，和同一植物的不同生长阶段对红光的吸收也会有细微的不同。

光谱仪采集了大量不同波段的数据

根据研究和观测对象的不同

导出相应波段的数据

再生成对应的卫星遥感图

（光谱仪原理图 图：NASA）▼

但植物体的生理生态变化往往非常细微，为此科学家们又盯上了更加微弱的光——叶绿素a在激发光的照射下所发出的微弱荧光。

叶绿素a在光合作用中起到收集光能并转化为化学能，以分解水释放氧气环节的重要作用。如果能监测叶绿素荧光，就相当于能了解整个光合作用的强弱。这种曾经只能在显微镜下观测的微光，已经可以用卫星进行监测。

叶绿素荧光是植物生长发出的光芒

被称为植物光合作用的理想“探针”

可及时准确反映植物光合作用的真实工作状态▼

这样，我们只要使用合理的反演模型分析，就可以从中解读出全球植被的大小变动。在现代遥感学中，科学家们会使用由此而来的“NDVI指数”来分析植被的分布。

NDVI也叫"归一化植被指数"

听起来很复杂，其实就是监测植被的生长状况

遥感看起来越绿的地方，植物生长情况越好

下图中的7和8号棉花田，长势明显好于其他地块

（新疆尉犁县NDVI变化 图：“耘智”数字农业平台）▼

而如何从卫星的数据中解读出相应的地理信息，正是全球众多学者正在攻坚的难题，这往往需要把理论计算和经验公式进行结合。

通过遥感卫星

植被覆盖率的变化尽收眼底

（巴丹吉林沙漠图：图虫创意）▼

这颗星球以及上面的生命是如此丰富、如此多彩，以至于从地球外，也只能看到他它模糊的影子，必须出乎其外，再入乎其内，才能逐渐拼凑起全貌。

每到初春，北方各地为沙尘暴困扰的人们总会发问：搞绿化这么多年，为啥还是有沙尘暴？很大程度上，这还是要归结到外蒙古的土地退化。

土地退化成这个样子

沙尘暴也就不足为奇了

（蒙古退化草原 图：壹图网）▼

灾害是不分国界的，不会在国境线停止。无论欧亚草原还是地球，都只有一个。

1968年，阿波罗8号上的航天员在太空中拍下一张著名的“地出”照片，在地球上生活了亿万年的生物们，第一次看清了自己家园的全貌。

这颗璀璨而脆弱的星球

是人类文明共同的家园

（“地出”-Earthrise 图：壹图网）▼

除了空间站的宇航员，遥感卫星是我们唯一可以纵览整个地球的手段。草原，森林，河流、湖泊，大地的种种精彩，都一一展现。

当我们完整看到人类的家园时，就更想细细呵护它。这或许是遥感技术在科研之外，最大的意义。

从太空中俯瞰满目疮痍的咸海

触目惊心的土地沙漠化清晰可见

（消逝中的咸海 图：壹图网）▼

比较下来，中蒙哈三国草原最惨的就是蒙古

蒙古国如何走到环境崩溃的边缘，可以看下这期

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*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场

封面：壹图网

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