全球气候变暖导致森林正在向北移动
北亚利桑那大学的一项新研究表明，气温升高正在导致地球上最寒冷的森林向北移动，引发人们对生物多样性的担忧、野火风险增加以及气候变化对北方社区的影响越来越大。
信息学、计算和网络系统 (SICCS) 学院助理研究教授 Logan Berner 和 Regents 教授兼 GEODE 实验室主任 Scott Goetz 撰写了这篇文章，“卫星观测记录了与北方森林生物群落变化一致的趋势，”于今天（2022 年 2 月 24 日）在Global Change Biology上发表。北方森林是一条耐寒针叶树带，绵延近 9,000 英里，横跨北美北部和欧亚大陆。它占地球森林面积的近四分之一，是最冷的森林生物群系，尽管大部分是迅速变暖的。
在这项研究中，研究人员使用了 40 年的中等精细（30m）分辨率卫星观测和北方森林的各种地理空间气候相关数据集，并评估了近几十年来植被在何处以及为何变绿和变褐。“绿化”表示植被生长率较高，这可能发生在气候变暖促进树木和灌木生长时，正如在北极和高山树线附近观察到的那样。“褐变”表明植被生长率较低和潜在的植被死亡，例如当更热和更干燥的条件抑制树木生长并杀死树木时。
“有新的证据表明，气候变化正在导致北方树木和灌木向北极和高山苔原扩张，同时导致树木在北方森林温暖的南部边缘变得更加紧张和死亡，”伯纳说。“这些动态可能导致北方森林生物群落的地理范围逐渐向北移动，但这种变化已经在多大程度上进行了仍不清楚。”
他们的发现并不完全令人惊讶。北方森林大部分寒冷的北部边缘的植被变得更绿了。温暖的条件导致植被生长增加，并使树木和灌木能够扩展到北极和高山苔原。相反，由于更热、更干燥的条件增加了树木的压力和死亡，该生物群系温暖的南部边缘部分地区的植被变得更褐。有趣的是，伯纳说，在土壤氮含量高的地区，植被更有可能变得更绿，这表明土壤养分的有效性是北方植被对气候变化反应的重要制约因素。
“近几十年来，北方森林生态系统正在以多种方式发生变化，这些变化通常与火灾干扰增加有关，”Goetz 说。“在这里，我们有意将重点放在最近没有受到火灾影响的地区，这样我们就可以梳理出气候变化的影响。这项分析证实了我们关于会发生什么的假设——在较冷的北部和海拔较高的地区，森林的生产力越来越高，而由于热气团和较温暖和更南端地区的干燥，它们的生产力正在降低。我们完全预计这种情况将在未来几年继续并可能加剧。”
不断变化的生物群落对森林意味着什么
植被的变化会影响植物和动物的生物多样性，尤其是驯鹿和驼鹿等具有特定觅食偏好的物种（例如落叶灌木和乔木）。这些野生动物物种是北方苔原交错带生存社区的重要食物来源。北方森林北部和南部边缘的植被变化将影响野火状况，可能会增加发生更严重火灾的风险。植被的变化也会影响富含碳的永冻土的稳定性和地表对太阳能的吸收，从而加速气候变暖。此外，树木死亡率的增加可能对林产品产生广泛影响，同时也导致半连续和零星永久冻土的进一步退化。
这些未来影响不仅限于森林周围的地理区域
“从根本上说，人类活动产生的温室气体排放正在导致地球气候变暖，这反过来又导致北方森林向北转移，并影响全球其他生态系统，”伯纳说。“为了尽量减少气候变化的不利影响，需要努力大幅减少温室气体排放，特别是与化石燃料消耗和森林砍伐有关的排放。此外，北部社区需要规划可能影响资源可用性（例如野生动物、木材）和野火风险的植被变化。”
这项研究是由美国宇航局北极-北方脆弱性实验(ABoVE)资助的一项更大计划的一部分，该计划将包括进一步努力了解新兴的北方生物群落变化的程度、性质、原因和后果。Goetz 是 ABoVE 的科学负责人。
参考：
“卫星观测记录与北方森林生物群落变化一致的趋势”，Logan T. Berner 和 Scott J. Goetz，2022 年 2 月 24 日，全球变化生物学。
DOI: 10.1111/gcb.16121