一项新研究表明，快速变暖对北方生态系统产生了深远的影响，引发了人们对该地区植被可能难以恢复气候相关压力的担忧。
研究人员发现，反复的干扰，如毁灭植物生命的野火，以及持续的干旱和森林砍伐，严重削弱了南方北方森林中各种植物群落的恢复力。这种反弹能力的下降可能会扰乱北极的碳预算，表明未来该地区可能会从碳汇转变为碳源，限制其在未来几十年内吸收大气中的二氧化碳的能力。
研究的主要作者、俄亥俄州立大学地球科学研究生张悦指出，北极和北方地区的变暖速度是全球平均水平的几倍，并且预计未来会有进一步升温。
“通常，当我们讨论森林如何应对气候变化时，我们集中于热带雨林，”张解释说。“然而，广袤的北方森林由于其巨大的面积、可观的碳储存和减缓气候变化的潜力而至关重要。”
该研究刊登在自然生态与进化期刊上。
为了理解温度上升所引起的生态变化，研究人员分析了来自美国宇航局北极-北方脆弱性实验（ABoVE）的历史数据。他们使用遥感技术检测了2000年至2019年阿拉斯加和加拿大西部的绿度微小变化。这一分析使他们能够评估植被在尚未经历大规模损失的地区如何快速恢复，从小变化或重大损失中恢复。
研究表明，虽然南方北方森林中植物群落的恢复力显著下降，但北极苔原的恢复力似乎有所改善。热量和干旱等因素，以及野火，可能导致南方地区植物恢复力下降，而营养物质可用性的变化似乎支持了北极的植被生长。
虽然营养释放可能提高植物生长和恢复力，但相关的温度上升也可能导致北极永冻土更快融化。这种融化可能释放出相当于3500万辆汽车每年排放的碳，加速关键气候临界点的出现。
目前尚不清楚释放的碳中有多少会被植物吸收，以及有多少会加剧全球变暖，张表示。
“这非常令人担忧，因为尽管绿化可能反映出当前生产力和碳吸收的增加，但恢复力的下降表明这一状况在长期内可能不可持续，”她补充道。
该研究表明，这些生态变化是脆弱系统的迹象，因为南方北方森林的很大一部分正在失去稳定性，提高了广泛森林损失和生物群落变化的风险。
根据该研究的高级作者、俄亥俄州立大学地球科学助理教授刘燕兰的说法，经历同时绿化和恢复力下降的地区可能表明它们正接近在发生大规模森林损失之前的关键点。这表明，尽管这些地区可能在短期内吸收大量碳，但如果恢复力持续下降，北极北方生态系统在长期气候减缓方面可能没有之前想象的那么有效。
“温度记录表明，该地区的升温速度是全球平均水平的两到四倍，”刘指出。“这是植物转变的热点，研究它可以提供生态系统稳定性及其耐受极限的见解，特别是在大规模森林损失发生之前。”
研究进一步表明，温暖、干燥、高海拔和茂密植被的地区是那些经历最多恢复力下降的地区。然而，由于现有气候模型通常缺乏关于植物变化与碳循环之间相互作用的明确性，这个团队的研究旨在通过突出植物变化可能发生的地方来改善这些模型。
最终，张指出，他们的方法揭示了该地区植被健康的更深层次见解，超越了之前注意到的绿化和褐变。这种方法还为研究人员提供了一种工具，以预测未来几十年其他地区可能的植被损失。
在他们计划提高对生态系统变化预测的同时，研究人员强调需要进一步的实地研究，以更好地评估和理解该地区的恢复力。
“科学家们必须学会从多种角度评估气候引发的风险，”刘强调。“除了卫星遥感外，更加依赖地面观察是必要的，以帮助我们寻找在未来资源和风险管理中利用这些发现的策略。”
该研究得到了美国宇航局和俄亥俄超级计算中心的支持。合著者包括俄亥俄州立大学的赵开光、犹他大学的王若峰，以及北亚利桑那大学的洛根·T·贝尔纳和斯科特·J·戈茨。
