一项最近的研究表明，快速变暖正在显著影响北部生态系统，这引起了科学家的担忧，认为当地植被可能正在失去从气候干扰中恢复的能力。
研究人员发现，像野火这样频繁发生的事件摧毁植物生命，加上干旱和森林砍伐等持续的挑战，显著削弱了南部北方森林中各种植物群落的韧性。这种恢复能力的降低可能会扰乱北极碳平衡，暗示未来这一地区可能会从碳汇（吸收二氧化碳）转变为碳源，在接下来的几十年中向大气释放更多碳。
本研究的首席作者、俄亥俄州立大学地球科学研究生张岳解释说，北极和北方地区的变暖速度明显快于世界其他地区，预计未来将进一步升温。
“通常，在讨论森林如何应对气候变化时，我们会关注热带雨林，”张表示。“然而，由于其广阔的面积、可观的碳储存以及对气候变化缓解的潜力，偏远的北方森林至关重要。”
这项研究最近发表在《自然生态与进化》期刊上。
为了理解增加的变暖如何改变生态系统，研究人员利用了美国国家航空航天局的北极-北方脆弱性实验（ABoVE）项目的历史数据。他们遥感评估了2000年至2019年间阿拉斯加和加拿大西部植被绿度的微小变化。这使他们能够评估植被在经历小变化或重大损失后的恢复速度，甚至在尚未经历重大损失的地区。
研究显示，南部北方森林中植物韧性显著下降，尽管一些展现绿化趋势的地区在北极 tundra 中似乎增强了韧性。除了野火外，温度升高和干旱等因素可能导致南部地区植物韧性降低，而营养物质可用性的变化可能促进北极地区的植被生长。
虽然营养物质的增加可能促进植物生长和韧性，但导致这一现象的温度上升可能加速北极永久冻土的融化，每年释放的碳量可与3500万辆汽车的排放量相媲美，并可能触发气候临界点。
目前尚不确定释放出的多少碳会被植物吸收，以及多少会加剧进一步的变暖，张表示。
“这令人担忧，因为尽管绿化表明这些地区目前的生产力和碳吸收有所增加，韧性的下降则表明这可能在长期内不可持续，”她指出。
这项研究表明，这些变化预示着整个生态系统的风险，因为南部北方森林的重要部分正在失去稳定性，这可能导致广泛的森林衰退和生物群落变更。
经历绿化而韧性下降的地区可能表明该地区难以承受，面临显著的森林损失，资深作者、俄亥俄州立大学地球科学助理教授刘彦兰表示。这意味着虽然短期内碳吸收可能较为显著，但如果韧性下降的趋势持续，北极北方生态系统在长期内可能不如预期般有效地缓解气候变化。
“气温记录表明该地区的升温速度是全球平均水平的两到四倍，”刘解释道。“研究这一植被变化的区域可以提供重要见解，了解生态系统的稳定性及其在转变为广泛森林损失所特征的不同状态之前的应对能力。”
进一步的发现表明，温暖和干燥的高海拔地区，密集的植被是韧性下降的热点。然而，许多气候模型目前对此没有达成一致，推进这项研究旨在通过识别植被变化可能发生的地点来改进这些模型。
最终，张强调，他们的方法突显了该地区植被健康的微妙变化，超出了之前注意到的绿化和褐化趋势。该方法也为研究人员识别未来几十年中其他地区可能的植被损失提供了宝贵工具。
鉴于他们致力于准确预测生态系统变化，研究人员认为，研究结果需要更多实地研究来增强对该地区韧性的理解。
“科学家必须从多个角度量化气候引起的风险，”刘指出。“除了卫星遥感，我们还需要更多的地面观察，以帮助指导基于这些发现的有效资源管理和风险策略。”
本研究得到了美国国家航空航天局和俄亥俄超级计算中心的支持。共同作者包括来自俄亥俄州立大学的赵凯光、来自犹他大学的乔纳森·王以及来自北亚利桑那大学的洛根·T·伯纳和斯科特·J·戈茨。
