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，就在北極無樹苔原的南部。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)。

長期以來，北方地區(qū)的土壤通過儲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)在歷史上保護了它的森林和濕地來自廣泛的人類影響.

這兩個特征對北方森林進行了排名最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一世上。此外，許多種類的哺乳動物、魚類、植物、昆蟲和鳥類讓這些森林成為家。

為兩個多世紀(jì)以來，科學(xué)家們已經(jīng)認(rèn)識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物隨著氣溫升高，正在向北移動.

然而，北方森林向北推進的步伐參差不齊，比預(yù)期的要慢。與此同時，他們向南撤退的速度比科學(xué)家預(yù)測的要快。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。大多數(shù)是針葉，錐形針葉樹，但也有闊葉樹種的斑塊，包括樺木、白楊和楊樹.它們支持著數(shù)以百萬計的候鳥和標(biāo)志性的哺乳動物，如棕熊、駝鹿和猞猁。

這些樹木及其根部周圍的土壤有助于調(diào)節(jié)地球氣候，部分原因是將二氧化碳從大氣中抽出，否則它會成為溫室氣體。樹木利用這種碳來生長根、樹干和葉子，一旦樹木死亡，它們最終會變成富含碳的土壤。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木的生長和存活，進而影響樹木儲存碳的能力。

移動中的森林

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

在溫暖的南方北方森林中，情況則大不相同。在這里，對于適應(yīng)寒冷的北方樹木來說，條件變得太熱了，減緩了它們的生長，甚至導(dǎo)致了它們的死亡。隨著氣候變暖，干燥和缺水使樹木更容易受到蟲害和火災(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張，向南退縮，它們可能會隨著溫度變暖而緩慢增長。然而，我們使用衛(wèi)星和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的綜合研究表明，這個故事更加復(fù)雜。

從太空追蹤森林

衛(wèi)星對于跟蹤近幾十年來北方森林的變化以及這些變化是否與整體向北移動一致具有不可估量的價值。研究人員可以使用衛(wèi)星來監(jiān)測森林特征的逐年變化，例如每年的樹木生長和樹木覆蓋率。

我們最近使用衛(wèi)星數(shù)據(jù)的研究表明，樹木生長和樹木覆蓋率從 2000 年到 2019 年，整個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)表明森林正在擴大到目前的樹線之外。

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)，樹木生長和樹木覆蓋率經(jīng)常下降。在這些地區(qū)，較熱和干燥的條件經(jīng)常減少樹木生長或殺死個別樹木，而野火和伐木則導(dǎo)致樹木覆蓋損失。

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，如果南方的樹木覆蓋率下降速度快于北部的樹木覆蓋率增加，那么北方森林可能會萎縮，而不是簡單地向北移動。

放大以了解森林變化

當(dāng)單個樹的種子發(fā)芽和生長時，森林就會前進，但北方樹木生長緩慢，需要幾十年才能達到從太空可見的大小。尋找幼樹，其存在會預(yù)示著樹線移動，需要來自地面的數(shù)據(jù)。

在 1970 年代后期，我們中的一個人（大衛(wèi)·庫珀）記錄了年輕的云杉樹生長在數(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在阿拉斯加的布魯克斯山脈。2021 年回來時，我們發(fā)現(xiàn)這些小樹已經(jīng)長到幾碼高，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時長在樹線以上和樹線之外。

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)成千上萬的北方幼樹在生長在已建立的樹線以北 25 英里處.大多數(shù)生長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)“：冷空氣在開闊水域移動，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闊水域。這會產(chǎn)生更強的風(fēng)，將樹種推得更遠(yuǎn)，降雪量增加，使幼苗免受嚴(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木是迅速進入無樹的苔原.然而，這些快速擴張是局部的，并且在北邊的樹線上，還沒有到處都發(fā)生.

北方森林的未來面貌

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

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

如果北方森林確實處于萎縮的邊緣，它們最終會從目前的南部邊緣消失。這將通過減少它們的北方棲息地來傷害許多本地和遷徙動物，尤其是鳥類。森林在文化上也很重要，數(shù)百萬人稱它們?yōu)榧?，例?a>加拿大原住民社區(qū).

利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)和實地測量，更密切地監(jiān)測世界各地的北方森林，將有助于填補這一空白。只有這樣，研究人員才有希望瞥見未來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)·庫珀，名譽高級研究科學(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，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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