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，它們只看到了幾片微小的植被，總面積約為8000平方英尺——不到一個足球場大。但自那以后，南極半島迅速變暖。一項新研究表明，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個足球場。

南極半島綠島景觀。圖片來源：Matt Amesbury

?？巳卮髮W(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，因為現(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，因為植被覆蓋面積仍然太小，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)驗證。因此，他補(bǔ)充說，他們報告的變化實際上可能比較保守。

“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產(chǎn)生微小的局部影響，因為更多沒有反射冰的土地“可以形成一個正反饋循環(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)?！暗?，只要有幾顆新的草籽，或者幾個孢子，突然之間，你就有了一個非常不同的生態(tài)系統(tǒng)，”他說。

他補(bǔ)充說，這不僅僅是植物。“越來越多的證據(jù)表明，非本土昆蟲生命正在南極洲扎根。這也會極大地改變現(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，這項研究表明了氣候變暖將如何撼動南極生態(tài)系統(tǒng)，但她并未參與這項新研究。

“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物群落也出現(xiàn)類似的擴(kuò)張，”她說?！芭c此同時，一些特殊物種，如更喜干燥的苔蘚和無脊椎動物，可能會減少?！?/p>

她表示，這項新研究很有價值，因為它提供了廣闊地區(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?！皬?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。

“這是一個與過去幾年南極海冰消失一樣重要的信號，”她說。

這項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，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。“植物向上生長非?？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半島植被覆蓋率的巨大變化和大幅增加?！?/p>

隨著這項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，這種增長確實會大幅增加。我們的發(fā)現(xiàn)引起了人們對南極半島和整個大陸環(huán)境未來的嚴(yán)重?fù)?dān)憂?！?/p>