氣候變化可以說是現在人類面臨的最嚴峻的挑戰了。近年來，不少研究者把希望寄託於我國古人在兩千年前使用的一種農業黑科技，因為它很可能在數千萬年前讓地球快速降溫，冷到兩極都凍上了。

地球目前兩極都是雪和冰，但是這種狀態在地球歷史上並不常見。

實際上在5500萬年前，地球的二氧化碳含量特別高，達到了2500-3500ppm，遠遠高於目前400ppm的水平，因此這段時期也被叫做古新世－始新世極熱事件（Paleocene- Eocene Thermal Maximum）。

要知道，這麼高濃度的二氧化碳讓北極憋出了亞熱帶氣候，氣溫也達到了12-15攝氏度。在那時的北極你甚至可以看到雨林和類似河馬的動物。北極熱過的證據現在還留在那裡。比如，在屬於北極群島的埃爾斯米爾島（Ellesmere Island ）上還可以找到當時茂密森林的化石。

5300萬年前，北極的埃爾斯米爾島（Ellesmere Island ）氣候十分溫暖，還居住著類似於河馬的哺乳動物冠齒獸（Coryphodon）。（圖片來源：THE AMERICAN MUSEUM OF NATURAL HISTORY）

可是北極從什麼時候開始變冷的呢？

這就涉及地球史上的一個大謎團了。

在古新世－始新世極熱事件之後的漸新世，地球大氣中的二氧化碳濃度驟然減少，隨之而來的就是大氣氣溫的降低，兩極也凍成現在這個樣子。

換言之，地球突然從溫室變成了冰窟，研究者們被這種突然的變化打得措手不及，因此把這個時期稱為“漸新世冰窖難題”（Oligocene Icehouse Conundrum）。

漸新世冰窖難題一直困擾著科學家們，但是2004年的一次北極科考活動帶來了一個頗為合理的解釋，而這個解釋居然和我國古代的一種農業技術有關。

2004年，瑞典和俄國在北極組織了名為“北極冰芯遠征”（the Arctic Coring Expedition)的科考項目。研究者們在沉積層裡打洞，鑽取了數千萬年前北極風貌的切片——冰芯。

根據冰芯可以推測歷史上的地質和氣候變化，比如這個來自南極洲的冰芯中的黑色部分是2萬年前的火山灰。（圖片來源：Heidi Roop, NSF）

那年9月8號，科考隊獲得了漸新世冰窖早期的冰芯樣本。令他們意想不到的是，這數千層沉積物中出現了一種淡水蕨類植物——滿江紅（Azolla）。

掃描電子顯微鏡下，北極冰芯中的滿江紅大孢子（B）和上面的鉤狀微觀結構（D）。（圖片來源：（DOI）10.1111/j.1472-4669.2009.00195.x）

等下，我國的著名戲曲詞牌名是一種古老的植物？

是的，滿江紅的來頭可大了，很可能是先有滿江紅這種植物，才有的滿江紅這個詞牌名。

滿江紅Azolla caroliniana （圖片來源：wikimedia）

滿江紅也叫“紅萍”或“綠萍”（對對對就是一簾幽夢的女主），是很常見的“水草”，它們在水面成片生長，在烈日下呈現出鮮紅的顏色，因此被取了這個霸氣的名字。你可以在很多地方看到它，但是你可能不知道它對我國先民的生計有多重要。

實際上，滿江紅是水稻的神助攻，這就是為什麼這種植物成了詞牌名，甚至被一些學者稱為“國寶”。

南亞的農民在稻田裡收拾滿江紅。（圖片來源：seedsavers）

滿江紅對農業的重要性在於它是豆科植物之外唯一被用於農業固氮的生物，相當於古代的氮肥了。春天農戶在給稻田灌水的時候就會種上滿江紅。滿江紅的生長速度極快，因此能遏制其他野草的長勢。

在水稻生長後期，由於水稻阻擋了陽光，滿江紅長勢變差。而在收割水稻時，稻田的水被排空，滿江紅就會幹死。滿江紅死後，它製造的含氮物質就成了稻田的有機肥。

不過，滿江紅也不是獨自做到固氮這一點的，它也靠一種神助攻——魚腥藻屬的藍細菌（也叫藍藻或藍綠藻）Anabaena azollae。滿江紅的固氮技能點就是這種藍細菌賦予的。

滿江紅（左上）和共生的藍細菌（左下）。（圖片來源：azolla foundation）

這種藍細菌和滿江紅是共生關係。由於共同演化的歷史超過1.1億年，它的許多基因已經丟失，或者直接被滿江紅的細胞核吞併了。因此，這種藍細菌無法脫離滿江紅生存。

因為藍細菌的助力，滿江紅成為生長最快的植物之一，只消兩天重量就可以翻番。藍細菌也讓滿江紅特別耐造：滿江紅只要3厘米深的水就能活。

最早意識到滿江紅固氮能力的是我國先民，中國古人用它當肥料的歷史可追溯到2000年前。在2000年前的漢語詞典《爾雅》中就有滿江紅的記載。在公元540年賈思勰撰寫的《齊民要術》，以及明清的許多地方誌中也出現了用滿江紅製作肥料，也就是“壅田”的技術。

比如，光緒二十四年（1898年）的《各省農事述·浙江溫州》中記載：“屬各邑農人，多蓄萍以壅田”，“夏至時萍爛，田水為之色變，養苗最為有益，久之與土質化合，便為肥料。”這裡的萍指的就是滿江紅。

1500年前中國古人在給稻田種滿江紅。（圖片來源：azolla foundation）

長期研究滿江紅的美國猶他大學地質學家Jonathan Bujak 的介紹，隨著佛教的傳播，滿江紅被僧侶帶到了亞洲的其他地方。

比如，越南也有至少一千年的滿江紅種植歷史，滿江紅在越南叫做Beo Giong。越南當地傳說認為，滿江紅是越南國師阮明空在公元11世紀帶到越南的。不過，也有人認為越南當地的滿江紅是越南女性Ba Heng 培育的。由於滿江紅的重要作用，越南的許多村莊都建有紀念阮明空或Ba Heng 的寺廟。

越南某處崇拜滿江紅的寺廟。（圖片來源：azolla foundation）

話說回來，雖然滿江紅很容易生長，但是給滿江紅“留種”卻是一件很有技術壁壘的事。這是因為滿江紅不耐寒，因此讓滿江紅安全過冬就成了古代的“黑科技”。

越南的Bich Du 這個村莊的幾大家族掌握了這種關鍵技術，並在很長時期裡實現了壟斷。這些家族知道如何讓滿江紅安全過寒假，因此控制住了這種古代肥料的供應和議價權，四面八方的人要到這個地方來購買滿江紅的“種子”。

不過也是因為這個原因，只有附近的村莊，如南定、海陽和興安才用得上滿江紅。直到現在，Bich Du 還保留著滿江紅節這個舊傳統。

越南農民在給稻田種滿江紅。（圖片來源：azolla foundation）

1954年，越南政府開始對滿江紅的潛力展現出興趣。為了擴大糧食生產，越南當局鼓勵滿江紅接種技術的擴散，因此從大約60年代開始越南全國都開始種植滿江紅了。1973年，超過50萬公頃的越南稻田都種上了滿江紅，面積大約是1954年的60倍。

越南人甚至把滿江紅寵上了天。1980年，越南首位宇航員範遵就曾把滿江紅帶到太空做實驗，第一代越南航天人希望用滿江紅來綠化地球人的地外殖民地。

在同一時期，我國政府也開始重視滿江紅的推廣。滿江紅中的抗凍品種細葉滿江紅（Azolla filiculoides）在這個年代被引入我國北方，接著被帶到美國，這讓相對寒冷的我國北方和北美地區也可以使用這種生物肥料了。

現在在亞洲，尤其是東南亞的許多地方還在稻田裡養殖滿江紅，包括印度、巴基斯坦、菲律賓、泰國。西非和南美洲的一些國家，比如厄瓜多爾也開始種植滿江紅了。

覆蓋著滿江紅的水面。（圖片來源：wikimedia）

看到這裡，你大致能了解為什麼研究者們在北極看到滿江紅會感到驚奇了，因為滿江紅是怕冷的淡水植物啊。然而北極冰芯卻顯示，在漸新世早期（約4800萬年前），滿江紅並不是零星分佈在北極的沉積層裡，而製霸了北極洋面。其數量之多讓研究者們把這個地質時代命名為“滿江紅事件”（Arctic Azolla Event）。

4800萬年前北極附近海域出現滿江紅的地點（五角星），現在的亞洲在圖片右上處。北極（+）。（圖片來源：（DOI）10.1038/nature04692）

所以，滿江紅如何來到北極海面的呢？

2006年發表在Nature 上的一項研究指出，當時北極洋面的一層淡水為滿江紅創造了大量繁殖的條件，而這些滿江紅並不是河流帶來的，而是北極自己養肥的。

海面可以有淡水層嗎？這種情況如今也存在，比如亞馬遜河就在大西洋上留下了數百千米長的淡水層。

而大約在4900萬年前，北極海域“與世隔絕”，被四周的大陸包圍了起來，和其他海洋斷絕了聯繫，因此海水像死水潭那樣開始分層。這麼一來，來自河流的淡水就可能長期漂浮在鹹水層上。

而由於海水分層，底部的生物因為缺氧而逐漸死去。由於沒有能分解滿江紅的水生生物，它們就能夠在海底沉積，直到被人類發現。

細葉滿江紅(Azolla filiculoides)（圖片來源：wikimedia）

滿江紅事件大約持續了80萬年，它們的出現和消失都恰好卡在地球氣候變化的關鍵時間節點上。

對比滿江紅事件的初期和末期，大氣中的二氧化碳濃度（2500-3500ppm）被砍了一半。要知道在滿江紅事件之前，地球的溫度比21世紀還要熱。

更巧的是，滿江紅事件結束後，北極海洋表面溫度迅速從10攝氏度上升至13攝氏度。

不論滿江紅是不是氣候突變的原因，它已經引起了研究者和世界各國的強烈興趣。

一些研究者相信，好好利用這種生物的話，人類或許有能力遏制甚至逆轉全球變暖的趨勢。

而世界各國的興趣則在於經濟利益了。因為滿江紅事件的發現讓不少國家猜測，北極海底可能蘊藏著大量滿江紅形成的未開發的石油。滿江紅事件也因此掀起了對北極資源勘探的另一波熱潮。

不論是用滿江紅活體給地球降溫，還是用它們千萬年前的“屍體”繼續給石油工業續命，希望這種農業“黑科技”能夠再次拯救人類吧。