世界上最大的森林荒野似乎正在縮小

地球的北方森林環(huán)繞我們星球的最北端，就在北極無(wú)樹(shù)苔原的南部。如果這顆行星戴著北極冰蓋，那么北方森林就是纏繞在耳朵上的松散頭帶，覆蓋了阿拉斯加、加拿大、斯堪的納維亞半島和西伯利亞的大部分地區(qū)。

長(zhǎng)期以來(lái)，北方地區(qū)的土壤通過(guò)儲(chǔ)存大量碳并將其排除在大氣之外，為地球抵御變暖提供了緩沖。它的偏遠(yuǎn)在歷史上保護(hù)了它的森林和濕地來(lái)自廣泛的人類(lèi)影響.

這兩個(gè)特征對(duì)北方森林進(jìn)行了排名最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一世上。此外，許多種類(lèi)的哺乳動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、植物、昆蟲(chóng)和鳥(niǎo)類(lèi)讓這些森林成為家。

為兩個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到氣候在決定植物群落的地理區(qū)域方面起著關(guān)鍵作用。由于北方森林和土壤面臨零度以下的冬季和短暫的夏季，這些森林和生活在其中的動(dòng)物隨著氣溫升高，正在向北移動(dòng).

然而，北方森林向北推進(jìn)的步伐參差不齊，比預(yù)期的要慢。與此同時(shí)，他們向南撤退的速度比科學(xué)家預(yù)測(cè)的要快。作為學(xué)習(xí)的學(xué)者北方生態(tài),森林和濕地，我們看到令人擔(dān)憂的證據(jù)表明，隨著世界變暖，其最大的森林荒野似乎正在縮小。

地球上最大的荒野

北方森林包含數(shù)十億棵樹(shù)。大多數(shù)是針葉，錐形針葉樹(shù)，但也有闊葉樹(shù)種的斑塊，包括樺木、白楊和楊樹(shù).它們支持著數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的候鳥(niǎo)和標(biāo)志性的哺乳動(dòng)物，如棕熊、駝鹿和猞猁。

這些樹(shù)木及其根部周?chē)耐寥烙兄谡{(diào)節(jié)地球氣候，部分原因是將二氧化碳從大氣中抽出，否則它會(huì)成為溫室氣體。樹(shù)木利用這種碳來(lái)生長(zhǎng)根、樹(shù)干和葉子，一旦樹(shù)木死亡，它們最終會(huì)變成富含碳的土壤。森林的重大變化將轉(zhuǎn)化為全球氣候變化。

這些森林正在以驚人的速度變暖遠(yuǎn)高于全球平均水平.氣溫上升直接影響樹(shù)木的生長(zhǎng)和存活，進(jìn)而影響樹(shù)木儲(chǔ)存碳的能力。

移動(dòng)中的森林

隨著大氣變暖使樹(shù)木擺脫寒冷溫度的冰冷控制，成年樹(shù)木可以通過(guò)更快的生長(zhǎng)來(lái)做出反應(yīng)。溫和的溫度也使最北部的北方森林中的幼苗樹(shù)在以前的條件過(guò)于惡劣而無(wú)法建立的地方站穩(wěn)腳跟。

在溫暖的南方北方森林中，情況則大不相同。在這里，對(duì)于適應(yīng)寒冷的北方樹(shù)木來(lái)說(shuō)，條件變得太熱了，減緩了它們的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致了它們的死亡。隨著氣候變暖，干燥和缺水使樹(shù)木更容易受到蟲(chóng)害和火災(zāi)如加拿大在2023年經(jīng)歷了和西伯利亞2019和2020.

如果這種情況在更大范圍內(nèi)發(fā)生，南部北方森林邊界將變薄和退化，從而向更北的地方撤退，那里的溫度仍然合適。

如果北方森林以同樣的速度向北擴(kuò)張，向南退縮，它們可能會(huì)隨著溫度變暖而緩慢增長(zhǎng)。然而，我們使用衛(wèi)星和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的綜合研究表明，這個(gè)故事更加復(fù)雜。

從太空追蹤森林

衛(wèi)星對(duì)于跟蹤近幾十年來(lái)北方森林的變化以及這些變化是否與整體向北移動(dòng)一致具有不可估量的價(jià)值。研究人員可以使用衛(wèi)星來(lái)監(jiān)測(cè)森林特征的逐年變化，例如每年的樹(shù)木生長(zhǎng)和樹(shù)木覆蓋率。

我們最近使用衛(wèi)星數(shù)據(jù)的研究表明，樹(shù)木生長(zhǎng)和樹(shù)木覆蓋率從 2000 年到 2019 年，整個(gè)北方森林的大部分地區(qū)都有所增加。這些變化主要發(fā)生在最寒冷的北方地區(qū)。然而，有限的證據(jù)表明森林正在擴(kuò)大到目前的樹(shù)線之外。

我們的研究還顯示，從2000年到2019年，在北方森林較溫暖的南部地區(qū)，樹(shù)木生長(zhǎng)和樹(shù)木覆蓋率經(jīng)常下降。在這些地區(qū)，較熱和干燥的條件經(jīng)常減少樹(shù)木生長(zhǎng)或殺死個(gè)別樹(shù)木，而野火和伐木則導(dǎo)致樹(shù)木覆蓋損失。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)清楚地表明，氣候變化正在影響北方森林的北部和南部邊緣。然而，如果南方的樹(shù)木覆蓋率下降速度快于北部的樹(shù)木覆蓋率增加，那么北方森林可能會(huì)萎縮，而不是簡(jiǎn)單地向北移動(dòng)。

放大以了解森林變化

當(dāng)單個(gè)樹(shù)的種子發(fā)芽和生長(zhǎng)時(shí)，森林就會(huì)前進(jìn)，但北方樹(shù)木生長(zhǎng)緩慢，需要幾十年才能達(dá)到從太空可見(jiàn)的大小。尋找幼樹(shù)，其存在會(huì)預(yù)示著樹(shù)線移動(dòng)，需要來(lái)自地面的數(shù)據(jù)。

在 1970 年代后期，我們中的一個(gè)人（大衛(wèi)·庫(kù)珀）記錄了年輕的云杉樹(shù)生長(zhǎng)在數(shù)百碼高的高度和以北數(shù)英里的位置海拔最高的錐形樹(shù)在阿拉斯加的布魯克斯山脈。2021 年回來(lái)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)這些小樹(shù)已經(jīng)長(zhǎng)到幾碼高，并且正在結(jié)球果。更重要的是，10 次現(xiàn)在，幼云杉的數(shù)量比我們第一次野外探險(xiǎn)時(shí)長(zhǎng)在樹(shù)線以上和樹(shù)線之外。

在阿拉斯加的北方森林和北極苔原之間的邊界上，我們徒步穿越，我們發(fā)現(xiàn)成千上萬(wàn)的北方幼樹(shù)在生長(zhǎng)在已建立的樹(shù)線以北 25 英里處.大多數(shù)生長(zhǎng)在更深的雪落下的地方，這是由于北冰洋版本的”湖泊效應(yīng)“：冷空氣在開(kāi)闊水域移動(dòng)，吸收溫暖和水分，然后順風(fēng)以雪的形式落下。

海冰的消退留下了更多的開(kāi)闊水域。這會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的風(fēng)，將樹(shù)種推得更遠(yuǎn)，降雪量增加，使幼苗免受?chē)?yán)酷的冬季條件的影響。結(jié)果是阿拉斯加布魯克斯山脈的樹(shù)木是迅速進(jìn)入無(wú)樹(shù)的苔原.然而，這些快速擴(kuò)張是局部的，并且在北邊的樹(shù)線上，還沒(méi)有到處都發(fā)生.

北方森林的未來(lái)面貌

我們的綜合研究表明，事實(shí)上，北方森林正在對(duì)氣溫上升做出反應(yīng)。但氣候變化的快速速度意味著樹(shù)木可能無(wú)法以跟上南方損失的速度向北移動(dòng)。

遙遠(yuǎn)北方的樹(shù)木能否趕上氣候并防止森林萎縮？在這一點(diǎn)上，科學(xué)家們根本不知道。也許布魯克斯山脈新種植的樹(shù)木預(yù)示著這種擴(kuò)張。目前還不清楚北方森林的北部是否可以通過(guò)增加增長(zhǎng)來(lái)積累足夠的碳，以彌補(bǔ)南部的碳損失。

如果北方森林確實(shí)處于萎縮的邊緣，它們最終會(huì)從目前的南部邊緣消失。這將通過(guò)減少它們的北方棲息地來(lái)傷害許多本地和遷徙動(dòng)物，尤其是鳥(niǎo)類(lèi)。森林在文化上也很重要，數(shù)百萬(wàn)人稱(chēng)它們?yōu)榧遥?a>加拿大原住民社區(qū).

利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)和實(shí)地測(cè)量，更密切地監(jiān)測(cè)世界各地的北方森林，將有助于填補(bǔ)這一空白。只有這樣，研究人員才有希望瞥見(jiàn)未來(lái)地球上最后的荒野之一.

羅尼·羅特巴特，北極和亞北極生態(tài)學(xué)博士候選人，瓦赫寧根大學(xué);大衛(wèi)·庫(kù)珀，名譽(yù)高級(jí)研究科學(xué)家，科羅拉多州立大學(xué);洛根·伯納，全球變化生態(tài)學(xué)助理研究教授，北亞利桑那大學(xué)和羅馬表盤(pán)，生物學(xué)和數(shù)學(xué)教授，阿拉斯加太平洋大學(xué)

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