從青藏高原至北極格陵蘭，變暖已超過(guò)高山灌木更新的最優(yōu)溫度閾值
2022年2月23日，“生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)安全”任務(wù)“森林和灌叢生態(tài)系統(tǒng)與資源管理”專題在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表了關(guān)于氣候變暖導(dǎo)致的北極和青藏高原灌木更新下降的最新研究成果。科考骨干中科院青藏高原研究所蘆曉明副研究員為本論文第一作者，梁爾源研究員為通訊作者。
氣候變暖正在顯著改變陸地生態(tài)系統(tǒng)格局與過(guò)程。青藏高原（第三極）和北極寒區(qū)生物群落被認(rèn)為具有最大的可能性來(lái)預(yù)測(cè)變暖所導(dǎo)致的生態(tài)閾值（拐點(diǎn)）的出現(xiàn)。然而，哪些敏感指標(biāo)可以捕捉到生態(tài)閾值頗具挑戰(zhàn)性。前期研究揭示種群更新是指示生態(tài)系統(tǒng)健康和穩(wěn)定性的最關(guān)鍵的指標(biāo)，而變暖導(dǎo)致了近幾十年來(lái)青藏高原和喜馬拉雅中段高山灌木種群更新的下降。北極和青藏高原高山區(qū)均分布高山灌叢（圖1A–C），然而我們并不清楚變暖背景下，北極和青藏高原的高山灌叢更新是否均出現(xiàn)閾值？且這些閾值是否與區(qū)域氣候/大氣環(huán)流變化有關(guān)？
基于以上假設(shè)，專題科考隊(duì)調(diào)查了1871-2010年期間青藏高原和北極格陵蘭島地區(qū)的2770株灌木的長(zhǎng)期更新動(dòng)態(tài)，以及與氣候變化的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)青藏高原中南部地區(qū)灌木更新在上世紀(jì)三十年代達(dá)到更新峰值，而格陵蘭地區(qū)灌木更新在上世紀(jì)六十年代左右達(dá)到峰值（圖 1），隨后，兩個(gè)地區(qū)灌木的更新呈顯著下降趨勢(shì)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，升溫以及大氣環(huán)流變化所加劇的水分脅迫是灌木更新下降的關(guān)鍵限制要素。這表明升溫已經(jīng)在灌木更新的峰值年份達(dá)到了更新的最優(yōu)閾值，近幾十年升溫引起的水分脅迫不利于灌木的更新。換言之，持續(xù)的氣候變暖將會(huì)抑制或減緩灌叢的擴(kuò)張。
此科學(xué)考察研究表明，青藏高原與北極地區(qū)的植被變化對(duì)氣候變暖的響應(yīng)具有相似性。更重要的是，此研究為高寒生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)全球變暖提供了有效的預(yù)警信息，暗示了減緩氣候變暖對(duì)全球碳中和的普適性意義。因此，在青藏高原與北極地區(qū)同步開(kāi)展植被考察與研究，有助于深入了解高寒生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制。另外，此研究強(qiáng)調(diào)了氣候變化對(duì)高山灌木更新的影響，非氣候因素對(duì)高山灌木更新的影響機(jī)理還有待進(jìn)一步的探索。因此，專題科考隊(duì)后續(xù)將進(jìn)一步加強(qiáng)野外定位監(jiān)測(cè)研究，以期深入了解持續(xù)變暖背景下高山灌木更新對(duì)氣候和非氣候因子變化的響應(yīng)機(jī)理。
原文鏈接：https://www.pnas.org/content/119/9/e2118120119
圖 1 格陵蘭Ittoqqortoormiit與青藏高原研究樣點(diǎn)（A–C）；區(qū)域氣候（D）；灌木更新（E）；大氣環(huán)流與灌木更新線性關(guān)系圖（F）。