北極地區(qū)僅占全球陸地面積的約5%，卻是一個(gè)巨大的碳庫(kù)和甲烷庫(kù)，在全球氣候系統(tǒng)中起著重要作用。過(guò)去50年來(lái)，北極地區(qū)的變暖速度加快，導(dǎo)致當(dāng)?shù)卦镜桶奶υ脖婚_(kāi)始越長(zhǎng)越高，將深刻影響該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)功能。近日，我國(guó)科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究揭示了北極植物區(qū)系的起源和形成過(guò)程，將有助于極地生物多樣性保護(hù)。相關(guān)成果近日在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。

也曾是郁郁蔥蔥之地

【資料圖】

北極地處高緯度，是一個(gè)極寒冰凍地區(qū)。但在地球歷史上，卻曾是一個(gè)溫濕之地。地質(zhì)古生物研究表明，在距今6600萬(wàn)年前，北極氣候溫暖濕潤(rùn)，森林郁郁蔥蔥，生長(zhǎng)著樟科、桃金娘科和羅漢松科等熱帶、亞熱帶科屬的植物。巖層中植物化石豐富，還發(fā)現(xiàn)有煤炭沉積，都充分證明了當(dāng)時(shí)北極的濕潤(rùn)氣候特征。

隨著新生代古近紀(jì)晚期以來(lái)全球氣溫的趨冷，北極冰蓋最終形成，植被從森林演變?yōu)楝F(xiàn)在的苔原植被。北極柳、紫花虎耳草和仙女木等低矮植物匍匐地面生長(zhǎng)，叢生虎耳草和無(wú)莖蠅子草呈叢狀或墊狀生長(zhǎng)，這都是植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。

目前，我國(guó)科學(xué)家通過(guò)綜合研究32個(gè)被子植物類(lèi)群發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代北極植物區(qū)系的成分最早可追溯至晚中新世早期。自此開(kāi)始，外來(lái)物種和土著物種的多樣化，在上新世與更新世之交曾快速增加，但在更新世中期冰盛期以來(lái)急劇降低。北極植被幾經(jīng)起伏變化，演變成當(dāng)今的苔原植被面貌。

低矮植被正在長(zhǎng)高變綠

由于地球溫室效應(yīng)，北極原本非常低矮的苔原植被，已經(jīng)隨著當(dāng)?shù)刈兣L(zhǎng)得越來(lái)越高。不僅原有植物正在長(zhǎng)高，入侵而來(lái)的也是長(zhǎng)的較高的新植物。

科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，較高的植物更容易“捕獲”到更多積雪，有利于植物下面的土壤隔熱保溫，使得土壤在冬天需要花更多時(shí)間結(jié)冰，土壤也就有更多機(jī)會(huì)釋放更多的碳。

植被高度的增加不只發(fā)生在北極少數(shù)幾個(gè)地方，而是遍及苔原地區(qū)。如果較高的植物繼續(xù)以目前的速度增加，那么到本世紀(jì)末，植物群落的高度將可能增加20%至60%。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，北極陸表面積呈現(xiàn)融雪提前和植被綠度增加的趨勢(shì)，且北極植被綠度與夏季溫暖指數(shù)亦呈同步變化。在2002—2021年，77.4%的北極大陸區(qū)綠度在增加，約550萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于整個(gè)亞馬遜雨林的面積。

北極植被綠度增加主要與人類(lèi)活動(dòng)有很大關(guān)聯(lián)，最高的5個(gè)年份均出現(xiàn)在2017年之后，并且植被“綠化”有加速趨勢(shì)。

濕地和沼澤地或?qū)U(kuò)大

目前，世界上30%—50%的“土壤碳”被困在北半球的永久凍土中，氣候變化導(dǎo)致的任何生態(tài)系統(tǒng)的失衡，都會(huì)直接促使大量的二氧化碳和甲烷的釋放。因此，現(xiàn)在北極正呈逐漸升溫趨勢(shì)。

增溫使碳循環(huán)加速，未來(lái)的北極可能不再是茫茫冰原。不僅如此，碳循環(huán)的加速還將影響植物的覆蓋面積，會(huì)促使一些生物加速擴(kuò)散到相鄰其他地區(qū)，帶來(lái)連鎖生態(tài)反應(yīng)。

科學(xué)家研究表明，北極被子植物的多樣性來(lái)源于多個(gè)生物地理區(qū)域，但約有54%的外來(lái)遷入者來(lái)自北美西部，而且其遷入動(dòng)態(tài)過(guò)程貫穿了北極植物區(qū)系的整個(gè)進(jìn)化歷史，這表明在北極和北美西部之間可能存在一個(gè)長(zhǎng)期的生物散布廊道。顯然，目前北極大范圍的植被“綠化”，將深刻影響該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)功能，并對(duì)野生動(dòng)物的遷徙和分布產(chǎn)生影響。

北極植被的顯著變化，還會(huì)加劇北極和整個(gè)地球的氣候變化。如今，溫度的升高讓北極的凍土層開(kāi)始溶解，分解排出的二氧化碳進(jìn)入大氣，讓溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重。

除此之外，北極地區(qū)的凍土層會(huì)逐漸消失，導(dǎo)致土壤變得濕潤(rùn)，或?qū)U(kuò)大濕地和沼澤地，而這些地區(qū)常常會(huì)出現(xiàn)苔蘚和草本植物，濕地會(huì)成為一些水生植物和水生生物的棲息地。

北極植被變化被認(rèn)為是全球氣候變化的“指向針”和“無(wú)損探針”，對(duì)北極植被變化及趨勢(shì)的研究，將加深人類(lèi)對(duì)全球碳循環(huán)和氣候演變的認(rèn)識(shí)，也將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)北極生物多樣性變化帶來(lái)的深遠(yuǎn)影響。

（作者系中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽(yù)館長(zhǎng)）

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