全球变暖正摧毁北极永久冻土带,未来可能出现剧变

科学家表示，由苔藓、地衣和浆果植物构成的北极苔原生态系统正在逐步让位于灌木从和北方森林。最近的研究发现，与全球变暖有关的主要事件，包括永久冻土带不断消融引发的火灾以及塌坡，正是北极苔原消失的“幕后推手”。

2007年夏季，雷电天气在阿拉斯加北坡引发了5场苔原火灾，这在北极圈以北极为罕见。北坡起火面积之大创下了纪录，科学家们也因此开始重新思考北极苔原是如何“响应”全球变暖并帮助改变地球气候的。

研究人员多年前就已经知道气温上升正在逐渐改变北极的景观。现在，越来越多的证据表明，北极苔原正因全球变暖导致的重大事件而逐渐消失。科学家预测，这种寒冷、干燥、没有树木的生态系统最终将被灌木甚至北方森林所取代。

过去半个世纪以来，北极大部分地区的温度上升了3到5华氏度；到2100年，气温可能飙升至高出工业革命前10华氏度的水平。参与阿拉斯加苔原长期研究的美国佛蒙特大学教授布雷克?鲍登（Breck Bowden）说，这样迅速的升温意味着“如今的苔原将大量地在整个北极地区消失。这个过程可能需要超过50年甚至100年的更长时间，但朝着北方森林或类似生态体系（转变）的趋势不可避免” 。

俄勒冈州立大学的气候变化科学家多米尼克?巴切莱特（Dominique Bachelet）曾于2004年预测，到2100年，苔原“以及与之相关的植物、动物甚至基于苔原的人类生态系统都将大量从阿拉斯加的景观中消失”。但她现在认为，“基本假设仍然成立，但变化机制可能与我们想象的有所不同” ，这并非是因气温逐步变暖而导致的长期累加的复杂变化，相反的，“极端气候事件将成为触发变化的重要因素”。永久冻土带融化引起的熊熊大火或者山坡塌陷可能会“将地块清理干净，让新的物种自行萌生。”巴切莱特说。

一个研究小组对曾在1977年遭遇过火灾的一处苔原景观进行了系统的调查。对比火灾前后的植物群落后他们发现，时隔33年之后，在这片原本拥有大量苔藓（占20%）和灌木状地衣（7%）的地方，这些物种几乎已经踪迹全无；与此同时，灌木柳覆盖面积却从5%增加到了40%。

“很明显，景观已经改变了很多，并且还在继续改变。”美国内政部土地管理局的火灾生态学家兰迪?简特（Randi Jandt）说，“灌木增多是以地衣和苔藓的丧失作为代价的。随着柳树接管（这一区域），它们还会进一步改造景观。其中的关键在于土壤在升温，不论火灾导致的升温是逐步的还是剧烈的，都没有关系。”土壤的温度不断增加有利于灌木生长，因为灌木更容易生根，在温和的条件下长势也更快，最终将胜过苔藓和地衣。

一位服务于国家公园的研究人员凯尔?乔利（Kyle Joly）发现，从1950年到2007年间，阿拉斯加大约有9%的低纬度苔原遭受了火灾肆虐，而纬度较高的北坡同期的过火面积只有7%。不过，随着北极暖化加速，极北地区的火灾频率也将增加。

乔利和其他几位研究人员合作，对2007年火灾的严重程度、植物群落变化以及火灾对永久冻土带和活动层土壤的影响进行了研究。该小组发现，过火的地面已经几乎没有苔藓植被；柳树却已重新萌芽，到2009年有些树已经高出1英尺；出现过苔原塌坡的现象。

苔原地带的变迁将对当地繁衍生息的生物产生深刻影响。灰熊、狼、狐狸和很多水禽以及迁徙鸣禽，特别是严重依赖地衣为食的驯鹿受到的影响最大。2003年，阿拉斯加最大的驯鹿种群数量达到顶峰，接近50万头，此后该种群数量大幅下降，2007年大约只剩37.7万头。这给一些阿拉斯加本土居民敲响了警钟，他们的生存和生活方式在很大程度上依赖于驯鹿。

火灾增多、冻土带融化也将加速全球变暖。美国佛罗里达大学的生态学家米歇尔?麦克（Michelle Mack）指出：“全球永久冻土带中封存的碳是大气中碳含量的两倍。因此，当它们融化，这些土壤将极大地增加空气中的二氧化碳。”

美国伍兹霍尔海洋生物实验室生态系统中心的艾德里安?罗查（Adrian Rocha）发现，2007年火灾一年后，被严重烧毁的苔原向大气中释放的碳几乎是未焚烧苔原吸收的碳量的两倍。而两年后，仍然有碳继续从过火的苔原中逸出。

其他科学家则在研究一个有所不同但却与之相关的极端北极事件：在遭遇火灾的苔原和北坡的其他地方出现了热喀斯特（热融沉陷）现象，热喀斯特是由于永久冻土带融化形成的崎岖地貌。由美国国家科学基金会北极系统科学项目资助的“热喀斯特计划”集合了近20个机构参与，其最近的研究发现了许多热喀斯特特征，这超出了任何人的预期。

在平坦的地面，热喀斯特可能只表现为土坷和洼地，但在有坡度的地方，却可以让数吨重的土壤下陷。这会导致大量二氧化碳和甲烷从裸露在外并且逐渐解冻的土壤中释放出来，进而加剧大气变暖。热喀斯特地貌为新的植物和灌木提供了特定生存环境，增加了苔原的绿植，促进了土壤升温，而这反过来又更有利于灌木生长。此外，热喀斯特现象使大量沉积物和营养物移动，会对苔原溪流和湖泊产生“巨大影响”，鲍登说。

从火灾到更温和的年平均气温，再到降雨量增加，任何能够导致苔原升温、永久冻土带融化的因素都会促生热喀斯特现象。由于气候变化模型预测北极将变得温暖、多雨，并且夏季雷暴和闪电天气增多，热喀斯特现象出现的规模有可能是前所未有的。

鲍登说，已经有报告称，西伯利亚和加拿大已经出现了与阿拉斯加类似甚至更严重的热喀斯特现象，他表示：“这是一个泛北极现象，只除了少数还未变暖的地区（没有出现）。”

同火灾一样，热喀斯特现象也产生了一个“正反馈”的循环效应：温室气体的释放，北极土壤升温，以及苔原的灌木化都会加剧气候变暖，这反过来又更易导致热喀斯特现象，释放更多温室气体。其结果不仅是北极景观迅速改变，同时也使变暖加速。

即便在未受火灾和热喀斯特现象影响的地区，有证据表明苔原本身也正在变暖。加拿大不列颠哥伦比亚大学的格雷格?亨利（Greg Henry）报告说，在他所研究的努纳武特地区，自1970年以来，苔原的温度平均每10年升高1摄氏度。他认为原因主要是苔原变得杂草丛生了。

正如研究人员所指出的，苔原生态的变迁将产生巨大的连锁效应，不仅影响到植物群落，而且还会影响景观、昆虫种群、野生物和人类社会。除非有意想不到的戏剧性转折，北极地区可能将出现为期数百年甚至数千年的剧变。 （陈丹）