南極半島諾塞爾角的景色展現(xiàn)了該地區(qū)新出現(xiàn)的綠化區(qū)域。圖片來源：Dan Charman

引言

大約40年前，當(dāng)衛(wèi)星首次開始俯視崎嶇、冰川覆蓋的南極半島時(shí)，它們只看到了幾片微小的植被，總面積約為8000平方英尺——不到一個(gè)足球場大。但自那以后，南極半島迅速變暖。一項(xiàng)新研究表明，苔蘚、一些地衣、苔類植物和相關(guān)藻類已經(jīng)占據(jù)了超過4.6平方英里的土地，面積幾乎是紐約中央公園的4倍。該研究結(jié)果于近日發(fā)表在《自然地球科學(xué)》上，該研究基于對1986年至2021年Landsat圖像的細(xì)致分析，表明綠化趨勢不同于自然變化，自2016年以來，綠化速度加快了30%，每年覆蓋近75個(gè)足球場。

南極半島綠島景觀。圖片來源：Matt Amesbury

埃克塞特大學(xué)古生態(tài)學(xué)家托馬斯·羅蘭(Thomas Roland)收集并分析泥漿樣本以研究環(huán)境和生態(tài)變化，他表示，地球另一端北極的綠化現(xiàn)象已得到廣泛研究和報(bào)道?！暗蠘O洲任何地方都可能以任何方式變綠的想法，”他說，“仍然讓很多人感到震驚?！?/p>

隨著地球變暖，“即使是地球上最冷的地區(qū)，我們預(yù)期和理解的白雪、冰和巖石都是白色和黑色的，隨著地球?qū)夂蜃兓姆磻?yīng)，也開始變得更綠，”他說。

羅蘭補(bǔ)充道，自1986年以來，植被覆蓋率增加了10倍，“從全球角度看，這不算什么”，但變化速度加快，潛在的生態(tài)影響卻十分顯著?！斑@才是真正的問題，”他說。“景觀將部分改變，因?yàn)楝F(xiàn)有植被正在擴(kuò)張，但未來隨著新植被的出現(xiàn)，景觀也可能發(fā)生變化?！?/p>

在北極，植被的擴(kuò)張影響了反照率，即該地區(qū)的整體反射率，這決定了太陽熱能被地球表面吸收的比例，而不是被反射出地球的比例。但綠化面積的擴(kuò)大尚未對南極洲的反照率產(chǎn)生重大影響，因?yàn)橹脖桓采w面積仍然太小，無法對區(qū)域產(chǎn)生影響，共同作者奧利·巴特利特(Olly Bartlett)表示，他是赫特福德大學(xué)的研究員，專門利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)繪制環(huán)境變化圖。

“真正重要的是裸露土地的生態(tài)變化，這些土地沒有冰，為更先進(jìn)的植物或入侵物種提供了立足之地，”他說。

巴特利特說，谷歌地球引擎使科學(xué)家能夠處理來自Landsat圖像的大量數(shù)據(jù)，以滿足對植物生長的高標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證。因此，他補(bǔ)充說，他們報(bào)告的變化實(shí)際上可能比較保守。

“那里的生活變得越來越容易，”他說?！拔覀兛吹降倪@些變化速度讓我們認(rèn)為，也許我們已經(jīng)抓住了更劇烈轉(zhuǎn)變的開始?！?/p>

羅蘭說，在他們研究的地區(qū)，反照率的變化可能會(huì)產(chǎn)生微小的局部影響，因?yàn)楦鄾]有反射冰的土地“可以形成一個(gè)正反饋循環(huán)，從而創(chuàng)造更有利于植被擴(kuò)張的條件。”

包括化石研究在內(nèi)的其他研究表明，山毛櫸樹在250萬年前就在南極洲生長，當(dāng)時(shí)大氣中的二氧化碳水平與今天相似，這又一次表明不受控制的溫室氣體排放如何迅速導(dǎo)致地球氣候變暖。

目前，南極半島只有兩種原生開花植物，即南極發(fā)草（Deschampsia antarctica）和南極漆姑草(Colobanthus quitensis)。“但是，只要有幾顆新的草籽，或者幾個(gè)孢子，突然之間，你就有了一個(gè)非常不同的生態(tài)系統(tǒng)，”他說。

他補(bǔ)充說，這不僅僅是植物?！霸絹碓蕉嗟淖C據(jù)表明，非本土昆蟲生命正在南極洲扎根。這也會(huì)極大地改變現(xiàn)狀?！?/p>

英國南極調(diào)查局研究員、保護(hù)科學(xué)家Jasmine Lee表示，這項(xiàng)研究表明了氣候變暖將如何撼動(dòng)南極生態(tài)系統(tǒng)，但她并未參與這項(xiàng)新研究。

“很明顯，隨著氣候變暖和潮濕，堤岸苔蘚的分布范圍正在擴(kuò)大，這可能促使一些依賴它們作為棲息地的無脊椎動(dòng)物群落也出現(xiàn)類似的擴(kuò)張，”她說?！芭c此同時(shí)，一些特殊物種，如更喜干燥的苔蘚和無脊椎動(dòng)物，可能會(huì)減少?！?/p>

她表示，這項(xiàng)新研究很有價(jià)值，因?yàn)樗峁┝藦V闊地區(qū)的數(shù)據(jù)，表明南極生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)在迅速改變，而且隨著氣候變化的進(jìn)展，這種改變還會(huì)繼續(xù)。

“我們非常關(guān)注氣候變化如何融化冰蓋和改變海冰，”她說。“強(qiáng)調(diào)陸地生態(tài)系統(tǒng)也受到了影響，這很好?！?/p>

國際冰凍圈氣候倡議主任、氣候政策專家帕姆·皮爾森表示，這項(xiàng)研究表明，氣候影響正在“以前被認(rèn)為幾乎不受我們今天看到的加速變暖影響的地區(qū)”不斷增加。

“這是一個(gè)與過去幾年南極海冰消失一樣重要的信號，”她說。

這項(xiàng)新研究通過比較分辨率為每像素300平方英尺的Landsat圖像來確定植物的變化，這些圖像足夠詳細(xì)，可以準(zhǔn)確繪制植物生長圖，但它沒有確定可能推動(dòng)植物生命擴(kuò)張的具體氣候變化因素。

但其他近期研究記錄了可能刺激植物生長的南極變化，包括一些地區(qū)如何受到暖風(fēng)和大氣河流降雨量增加的影響，以及海冰減少導(dǎo)致鄰近陸地變暖，所有這些都是南極洲快速變化的跡象。

“我們非常關(guān)注氣候變化如何融化冰蓋和改變海冰。強(qiáng)調(diào)陸地生態(tài)系統(tǒng)也受到了影響，這也是一件好事?！北Ｗo(hù)科學(xué)家Jasmine Lee說。

Roland表示，他們的新研究在一定程度上受到先前研究的推動(dòng)，這些研究表明南極苔蘚斑塊的垂直生長速度有多快，以及土壤小塊中的微生物活動(dòng)如何加速。

“我們采集了這些沉積物巖心，并進(jìn)行了各種分析，包括放射性碳測年……顯示我們采樣的植物生長急劇增加，”他說。

這些測量結(jié)果證實(shí)了植物對氣候變化很敏感，下一步，研究人員想知道“植物是否以同樣驚人的速度橫向生長，”他說?！爸参锵蛏仙L非?？焓且换厥?。如果它們向外生長，那么你就知道你開始看到整個(gè)半島植被覆蓋率的巨大變化和大幅增加?！?/p>

隨著這項(xiàng)研究記錄了植被的顯著橫向擴(kuò)張，研究人員現(xiàn)在正在研究最近冰川消融的地區(qū)是如何被植物首先占領(lǐng)的。羅蘭說，過去75年來，南極半島約90%的冰川一直在萎縮。

“這只是為這種潛在的快速植被反應(yīng)創(chuàng)造了越來越多的土地，”他說?！八跃拖駣W利說的，我們不能排除的一件事是，未來幾十年，這種增長確實(shí)會(huì)大幅增加。我們的發(fā)現(xiàn)引起了人們對南極半島和整個(gè)大陸環(huán)境未來的嚴(yán)重?fù)?dān)憂?！?/p>