從青藏高原至北極格陵蘭，變暖已超過高山灌木更新的最優溫度閾值
2022年2月23日，“生態系統與生態安全”任務“森林和灌叢生態系統與資源管理”專題在國際著名學術期刊《美國科學院院刊》（PNAS）上發表了關于氣候變暖導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系統格局與過程。青藏高原（第三極）和北極寒區生物群落被認為具有最大的可能性來預測變暖所導致的生態閾值（拐點）的出現。然而，哪些敏感指標可以捕捉到生態閾值頗具挑戰性。前期研究揭示種群更新是指示生態系統健康和穩定性的最關鍵的指標，而變暖導致了近幾十年來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閾值？且這些閾值是否與區域氣候/大氣環流變化有關？
基于以上假設，專題科考隊調查了1871-2010年期間青藏高原和北極格陵蘭島地區的2770株灌木的長期更新動態，以及與氣候變化的關系。發現青藏高原中南部地區灌木更新在上世紀三十年代達到更新峰值，而格陵蘭地區灌木更新在上世紀六十年代左右達到峰值（圖 1），隨后，兩個地區灌木的更新呈顯著下降趨勢。進一步研究發現，升溫以及大氣環流變化所加劇的水分脅迫是灌木更新下降的關鍵限制要素。這表明升溫已經在灌木更新的峰值年份達到了更新的最優閾值，近幾十年升溫引起的水分脅迫不利于灌木的更新。換言之，持續的氣候變暖將會抑制或減緩灌叢的擴張。
此科學考察研究表明，青藏高原與北極地區的植被變化對氣候變暖的響應具有相似性。更重要的是，此研究為高寒生態系統應對全球變暖提供了有效的預警信息，暗示了減緩氣候變暖對全球碳中和的普適性意義。因此，在青藏高原與北極地區同步開展植被考察與研究，有助于深入了解高寒生態系統對全球變化響應與適應機制。另外，此研究強調了氣候變化對高山灌木更新的影響，非氣候因素對高山灌木更新的影響機理還有待進一步的探索。因此，專題科考隊后續將進一步加強野外定位監測研究，以期深入了解持續變暖背景下高山灌木更新對氣候和非氣候因子變化的響應機理。
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（A–C）；區域氣候（D）；灌木更新（E）；大氣環流與灌木更新線性關系圖（F）。