在北极圈,植物正在迅速枯竭。

褐色北极圈,植物正快速枯竭 假如北极圈能生长出更多的植物,相

如果北极圈能生长更多的植物,相信没有人会觉得是一件可喜的事情。这直接证明了全球变暖愈演愈烈,使得北极圈不再贫瘠,给了当地动植物一个“温暖”的家。但如果我告诉你,现在北极圈的植物正在快速枯萎,你的第一反应可能是这是个好消息。似乎气温下降,生长环境极端。但事实是这样吗?

破解迷思:植物在北极圈的存在

其实一直以来,北极圈内有少数植物,包括常见的杜鹃花科和十字花科,一般在当地夏季生长开花,但大部分只是很低矮的灌木、地衣和苔藓,正常的树木很难生长。对于学术界经常讨论的北极绿化和北极褐化,我们计算它们的生长速度、覆盖率和生理周期的长短,从而研究对地球的影响。

简单来说,北极圈内的绿化是指植被的不断增加,而褐变则是植物枯萎或死亡的标志。科学家将通过每年的卫星图像计算出北极圈的NDVI(归一化差异植被指数),即归一化差异植被指数,其中红光和近红外光的反射显示了植物生长、生态系统的活力和生产力等信息。

叶绿素会反射很多近红外光,吸收很多红色光谱区的太阳光。因此,NDVI值越高,该区域反射红外光的能力越强,该区域的植物生长也越健康茂盛。相反,如果植物的植被叶子变成红色、黄色和棕色,NDVI的值就会降低。从下图中,我们可以清楚地看到,北极苔原的大部分地区是绿化的,而格陵兰岛、阿拉斯加和俄罗斯的苔原则是棕色的。只有格陵兰岛还是纯白的,也就是终年冰川,其他地方都沦陷了。

北极苔原的植被变化。图/以上NOAA

棕化与极端天气的关係

的数据是每年夏天得到的,这意味着植物的枯萎比正常周期来得更快,这不是一个好兆头。英国谢菲尔德大学教授加雷思菲尼克斯(Gareth Phoenix)和研究员雷切尔特雷哈恩(Rachael Treharne)指出,由于极端天气的影响,北极圈在隆冬也有一段升温期,这使得植物表面的雪层提前融化并发芽。植物在阳光下暴晒,抗寒能力会大大降低,等到暖风过了,回到寒冬,就会被出其不意地杀死。

另一个原因是极端天气导致的霜冻。由于气温骤降,植物储存的水分会脱水冻结,但土壤仍处于冻结状态,导致它们无法从土壤中补充所需的水分而提早枯萎,形成大面积的褐色现象。

除了北极圈的气候变化,昆虫入侵也加剧了褐变现象。随着冬夏的温暖,食叶昆虫可以繁衍生息,进入北极圈,使得灌木落叶更加严重。一个例子是欧洲北部的O.brumata的爆炸式增长。蛾卵在-30左右会死亡,但近年来,蛾卵能在冬季存活,孵化较早,导致当地白桦林出现大面积落叶,面积近万平方公里,生态系统受到不可逆的干扰。

棕色现象。图//Wikipedia

棕化对大自然及人类的影响

褐变最直接最重要的影响就是加剧全球变暖。随着植物枯萎,它们吸收人类排放的二氧化碳和进行光合作用的能力将“大大降低”,这也将使北极圈更加炎热,使褐变问题更加严重,形成恶性循环。

慈济大学生命科学系助理教授叶露树指出[7]当大气中二氧化碳浓度稳定上升时,寒带森林植物的生长速度会比热带森林高出4倍以上,因此在自然界中,寒带森林植物应该负责在全球暖化下吸收更多的碳。然而,寒地森林出现褐变现象后,光合作用的能力大大降低。

此外,当植被被棕色化的范围减少时,植物失去了阻挡阳光的功能,使冰面更容易蒸发,加速了冰川的融化,带来了更多的极端天气。

根据国家地理杂志[6]的数据,至少在过去的80万年里,大气中的CO2浓度一直在180至290 ppm之间,但在2019年9月,它记录到了412ppm的浓度,并且以每年2ppm的速度增加。这个数据间接证明了自然界的CO2浓度是不均匀的,专家预测未来可能会出现其他问题,包括中纬度地区的干旱。

这些极端天气也给生活在北极圈的人们带来各种社会灾难。在挪威朗伊尔城(Longyearbyen),由于气温上升,当地因积雪融化降雪量大增,引发多起雪崩报道。雪崩除了摧毁居民楼,还封锁了当地的主干道和天桥,影响了航班起降,严重影响了交通运输业、旅游业和货物进出口。此外,随着降雪量的增加,天线也受到损害,不仅使机场等依赖信号系统的设施停止运转,还会使人们因积雪而无法正常通勤。

自然界的生物链也会受到褐变的影响。植物本身是陆地食物网的重要组成部分,褐化会让驯鹿等许多食草动物失去食物。此外,全球变暖也会影响候鸟的迁徙。

如种子无法在北极圈等地方散播,再加上棕化现象更会严重影响当地的食物链,令当地的稀有动物有绝种的危机。

当然,由于棕化现象经常出现在科学家难以到达的区域,我们仍未完全了解棕化形成的原因及情况,但随着科技进步,我们寄望未来卫星能拍摄更高解析度的影像,让科学家掌握更多有关棕化的数据以作研究。

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