科學(xué)家稱(chēng)全球變暖正在毀滅北極苔原生態(tài)系統

    科學(xué)家表示，由苔蘚、地衣和漿果植物構成的北極苔原生態(tài)系統正在逐步讓位于灌木從和北方森林。最近的研究發(fā)現，與全球變暖有關(guān)的主要事件，包括永久凍土帶不斷消融引發(fā)的火災以及塌坡，正是北極苔原消失的“幕后推手”。

　　2007年夏季，雷電天氣在阿拉斯加北坡引發(fā)了5場(chǎng)苔原火災，這在北極圈以北極為罕見(jiàn)。北坡起火面積之大創(chuàng )下了紀錄，科學(xué)家們也因此開(kāi)始重新思考北極苔原是如何“響應”全球變暖并幫助改變地球氣候的。

　　研究人員多年前就已經(jīng)知道氣溫上升正在逐漸改變北極的景觀(guān)�，F在，越來(lái)越多的證據表明，北極苔原正因全球變暖導致的重大事件而逐漸消失�？茖W(xué)家預測，這種寒冷、干燥、沒(méi)有樹(shù)木的生態(tài)系統最終將被灌木甚至北方森林所取代。

　　過(guò)去半個(gè)世紀以來(lái)，北極大部分地區的溫度上升了3到5華氏度；到2100年，氣溫可能飆升至高出工業(yè)革命前10華氏度的水平。參與阿拉斯加苔原長(cháng)期研究的美國佛蒙特大學(xué)教授布雷克·鮑登（Breck Bowden）說(shuō)，這樣迅速的升溫意味著(zhù)“如今的苔原將大量地在整個(gè)北極地區消失。這個(gè)過(guò)程可能需要超過(guò)50年甚至100年的更長(cháng)時(shí)間，但朝著(zhù)北方森林或類(lèi)似生態(tài)體系（轉變）的趨勢不可避免” 。

　　俄勒岡州立大學(xué)的氣候變化科學(xué)家多米尼克·巴切萊特（Dominique Bachelet）曾于2004年預測，到2100年，苔原“以及與之相關(guān)的植物、動(dòng)物甚至基于苔原的人類(lèi)生態(tài)系統都將大量從阿拉斯加的景觀(guān)中消失”。但她現在認為，“基本假設仍然成立，但變化機制可能與我們想象的有所不同” ，這并非是因氣溫逐步變暖而導致的長(cháng)期累加的復雜變化，相反的，“極端氣候事件將成為觸發(fā)變化的重要因素”。永久凍土帶融化引起的熊熊大火或者山坡塌陷可能會(huì )“將地塊清理干凈，讓新的物種自行萌生�！卑颓腥R特說(shuō)。

　　一個(gè)研究小組對曾在1977年遭遇過(guò)火災的一處苔原景觀(guān)進(jìn)行了系統的調查。對比火災前后的植物群落后他們發(fā)現，時(shí)隔33年之后，在這片原本擁有大量苔蘚（占20%）和灌木狀地衣（7%）的地方，這些物種幾乎已經(jīng)蹤跡全無(wú)；與此同時(shí)，灌木柳覆蓋面積卻從5%增加到了40%。

　　“很明顯，景觀(guān)已經(jīng)改變了很多，并且還在繼續改變�！泵绹鴥日�部土地管理局的火災生態(tài)學(xué)家蘭迪·簡(jiǎn)特（Randi Jandt）說(shuō)，“灌木增多是以地衣和苔蘚的喪失作為代價(jià)的。隨著(zhù)柳樹(shù)接管（這一區域），它們還會(huì )進(jìn)一步改造景觀(guān)。其中的關(guān)鍵在于土壤在升溫，不論火災導致的升溫是逐步的還是劇烈的，都沒(méi)有關(guān)系�！蓖寥赖臏囟炔粩嘣黾佑欣�于灌木生長(cháng)，因為灌木更容易生根，在溫和的條件下長(cháng)勢也更快，最終將勝過(guò)苔蘚和地衣。

　　一位服務(wù)于國家公園的研究人員凱爾·喬利（Kyle Joly）發(fā)現，從1950年到2007年間，阿拉斯加大約有9%的低緯度苔原遭受了火災肆虐，而緯度較高的北坡同期的過(guò)火面積只有7%。不過(guò)，隨著(zhù)北極暖化加速，極北地區的火災頻率也將增加。

　　喬利和其他幾位研究人員合作，對2007年火災的嚴重程度、植物群落變化以及火災對永久凍土帶和活動(dòng)層土壤的影響進(jìn)行了研究。該小組發(fā)現，過(guò)火的地面已經(jīng)幾乎沒(méi)有苔蘚植被；柳樹(shù)卻已重新萌芽，到2009年有些樹(shù)已經(jīng)高出1英尺；出現過(guò)苔原塌坡的現象。

　　苔原地帶的變遷將對當地繁衍生息的生物產(chǎn)生深刻影響�；倚�、狼、狐貍和很多水禽以及遷徙鳴禽，特別是嚴重依賴(lài)地衣為食的馴鹿受到的影響最大。2003年，阿拉斯加最大的馴鹿種群數量達到頂峰，接近50萬(wàn)頭，此后該種群數量大幅下降，2007年大約只剩37.7萬(wàn)頭。這給一些阿拉斯加本土居民敲響了警鐘，他們的生存和生活方式在很大程度上依賴(lài)于馴鹿。

　　火災增多、凍土帶融化也將加速全球變暖。美國佛羅里達大學(xué)的生態(tài)學(xué)家米歇爾·麥克（Michelle Mack）指出：“全球永久凍土帶中封存的碳是大氣中碳含量的兩倍。因此，當它們融化，這些土壤將極大地增加空氣中的二氧化碳�！�

　　美國伍茲霍爾海洋生物實(shí)驗室生態(tài)系統中心的艾德里安·羅查（Adrian Rocha）發(fā)現，2007年火災一年后，被嚴重燒毀的苔原向大氣中釋放的碳幾乎是未焚燒苔原吸收的碳量的兩倍。而兩年后，仍然有碳繼續從過(guò)火的苔原中逸出。

　　其他科學(xué)家則在研究一個(gè)有所不同但卻與之相關(guān)的極端北極事件：在遭遇火災的苔原和北坡的其他地方出現了熱喀斯特（熱融沉陷）現象，熱喀斯特是由于永久凍土帶融化形成的崎嶇地貌。由美國國家科學(xué)基金會(huì )北極系統科學(xué)項目資助的“熱喀斯特計劃”集合了近20個(gè)機構參與，其最近的研究發(fā)現了許多熱喀斯特特征，這超出了任何人的預期。

　　在平坦的地面，熱喀斯特可能只表現為土坷和洼地，但在有坡度的地方，卻可以讓數噸重的土壤下陷。這會(huì )導致大量二氧化碳和甲烷從裸露在外并且逐漸解凍的土壤中釋放出來(lái)，進(jìn)而加劇大氣變暖。熱喀斯特地貌為新的植物和灌木提供了特定生存環(huán)境，增加了苔原的綠植，促進(jìn)了土壤升溫，而這反過(guò)來(lái)又更有利于灌木生長(cháng)。此外，熱喀斯特現象使大量沉積物和營(yíng)養物移動(dòng)，會(huì )對苔原溪流和湖泊產(chǎn)生“巨大影響”，鮑登說(shuō)。

　　從火災到更溫和的年平均氣溫，再到降雨量增加，任何能夠導致苔原升溫、永久凍土帶融化的因素都會(huì )促生熱喀斯特現象。由于氣候變化模型預測北極將變得溫暖、多雨，并且夏季雷暴和閃電天氣增多，熱喀斯特現象出現的規模有可能是前所未有的。

　　鮑登說(shuō)，已經(jīng)有報告稱(chēng)，西伯利亞和加拿大已經(jīng)出現了與阿拉斯加類(lèi)似甚至更嚴重的熱喀斯特現象，他表示：“這是一個(gè)泛北極現象，只除了少數還未變暖的地區（沒(méi)有出現）�！�

　　同火災一樣，熱喀斯特現象也產(chǎn)生了一個(gè)“正反饋”的循環(huán)效應：溫室氣體的釋放，北極土壤升溫，以及苔原的灌木化都會(huì )加劇氣候變暖，這反過(guò)來(lái)又更易導致熱喀斯特現象，釋放更多溫室氣體。其結果不僅是北極景觀(guān)迅速改變，同時(shí)也使變暖加速。

　　即便在未受火災和熱喀斯特現象影響的地區，有證據表明苔原本身也正在變暖。加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的格雷格·亨利（Greg Henry）報告說(shuō)，在他所研究的努納武特地區，自1970年以來(lái)，苔原的溫度平均每10年升高1攝氏度。他認為原因主要是苔原變得雜草叢生了。

　　正如研究人員所指出的，苔原生態(tài)的變遷將產(chǎn)生巨大的連鎖效應，不僅影響到植物群落，而且還會(huì )影響景觀(guān)、昆蟲(chóng)種群、野生物和人類(lèi)社會(huì )。除非有意想不到的戲劇性轉折，北極地區可能將出現為期數百年甚至數千年的劇變。