南极半岛诺塞尔角的景色展现了该地区新出现的绿化区域。图片来源：Dan Charman

引言

大约40年前，当卫星首次开始俯视崎岖、冰川覆盖的南极半岛时，它们只看到了几片微小的植被，总面积约为8000平方英尺——不到一个足球场大。但自那以后，南极半岛迅速变暖。一项新研究表明，苔藓、一些地衣、苔类植物和相关藻类已经占据了超过4.6平方英里的土地，面积几乎是纽约中央公园的4倍。该研究结果于近日发表在《自然地球科学》上，该研究基于对1986年至2021年Landsat图像的细致分析，表明绿化趋势不同于自然变化，自2016年以来，绿化速度加快了30%，每年覆盖近75个足球场。

南极半岛绿岛景观。图片来源：Matt Amesbury

埃克塞特大学古生态学家托马斯·罗兰(Thomas Roland)收集并分析泥浆样本以研究环境和生态变化，他表示，地球另一端北极的绿化现象已得到广泛研究和报道。“但南极洲任何地方都可能以任何方式变绿的想法，”他说，“仍然让很多人感到震惊。”

随着地球变暖，“即使是地球上最冷的地区，我们预期和理解的白雪、冰和岩石都是白色和黑色的，随着地球对气候变化的反应，也开始变得更绿，”他说。

罗兰补充道，自1986年以来，植被覆盖率增加了10倍，“从全球角度看，这不算什么”，但变化速度加快，潜在的生态影响却十分显著。“这才是真正的问题，”他说。“景观将部分改变，因为现有植被正在扩张，但未来随着新植被的出现，景观也可能发生变化。”

在北极，植被的扩张影响了反照率，即该地区的整体反射率，这决定了太阳热能被地球表面吸收的比例，而不是被反射出地球的比例。但绿化面积的扩大尚未对南极洲的反照率产生重大影响，因为植被覆盖面积仍然太小，无法对区域产生影响，共同作者奥利·巴特利特(Olly Bartlett)表示，他是赫特福德大学的研究员，专门利用卫星数据绘制环境变化图。

“真正重要的是裸露土地的生态变化，这些土地没有冰，为更先进的植物或入侵物种提供了立足之地，”他说。

巴特利特说，谷歌地球引擎使科学家能够处理来自Landsat图像的大量数据，以满足对植物生长的高标准验证。因此，他补充说，他们报告的变化实际上可能比较保守。

“那里的生活变得越来越容易，”他说。“我们看到的这些变化速度让我们认为，也许我们已经抓住了更剧烈转变的开始。”

罗兰说，在他们研究的地区，反照率的变化可能会产生微小的局部影响，因为更多没有反射冰的土地“可以形成一个正反馈循环，从而创造更有利于植被扩张的条件。”

包括化石研究在内的其他研究表明，山毛榉树在250万年前就在南极洲生长，当时大气中的二氧化碳水平与今天相似，这又一次表明不受控制的温室气体排放如何迅速导致地球气候变暖。

目前，南极半岛只有两种原生开花植物，即南极发草（Deschampsia antarctica）和南极漆姑草(Colobanthus quitensis)。“但是，只要有几颗新的草籽，或者几个孢子，突然之间，你就有了一个非常不同的生态系统，”他说。

他补充说，这不仅仅是植物。“越来越多的证据表明，非本土昆虫生命正在南极洲扎根。这也会极大地改变现状。”

英国南极调查局研究员、保护科学家Jasmine Lee表示，这项研究表明了气候变暖将如何撼动南极生态系统，但她并未参与这项新研究。

“很明显，随着气候变暖和潮湿，堤岸苔藓的分布范围正在扩大，这可能促使一些依赖它们作为栖息地的无脊椎动物群落也出现类似的扩张，”她说。“与此同时，一些特殊物种，如更喜干燥的苔藓和无脊椎动物，可能会减少。”

她表示，这项新研究很有价值，因为它提供了广阔地区的数据，表明南极生态系统已经在迅速改变，而且随着气候变化的进展，这种改变还会继续。

“我们非常关注气候变化如何融化冰盖和改变海冰，”她说。“强调陆地生态系统也受到了影响，这很好。”

国际冰冻圈气候倡议主任、气候政策专家帕姆·皮尔森表示，这项研究表明，气候影响正在“以前被认为几乎不受我们今天看到的加速变暖影响的地区”不断增加。

“这是一个与过去几年南极海冰消失一样重要的信号，”她说。

这项新研究通过比较分辨率为每像素300平方英尺的Landsat图像来确定植物的变化，这些图像足够详细，可以准确绘制植物生长图，但它没有确定可能推动植物生命扩张的具体气候变化因素。

但其他近期研究记录了可能刺激植物生长的南极变化，包括一些地区如何受到暖风和大气河流降雨量增加的影响，以及海冰减少导致邻近陆地变暖，所有这些都是南极洲快速变化的迹象。

“我们非常关注气候变化如何融化冰盖和改变海冰。强调陆地生态系统也受到了影响，这也是一件好事。”保护科学家Jasmine Lee说。

Roland表示，他们的新研究在一定程度上受到先前研究的推动，这些研究表明南极苔藓斑块的垂直生长速度有多快，以及土壤小块中的微生物活动如何加速。

“我们采集了这些沉积物岩心，并进行了各种分析，包括放射性碳测年……显示我们采样的植物生长急剧增加，”他说。

这些测量结果证实了植物对气候变化很敏感，下一步，研究人员想知道“植物是否以同样惊人的速度横向生长，”他说。“植物向上生长非常快是一回事。如果它们向外生长，那么你就知道你开始看到整个半岛植被覆盖率的巨大变化和大幅增加。”

随着这项研究记录了植被的显著横向扩张，研究人员现在正在研究最近冰川消融的地区是如何被植物首先占领的。罗兰说，过去75年来，南极半岛约90%的冰川一直在萎缩。

“这只是为这种潜在的快速植被反应创造了越来越多的土地，”他说。“所以就像奥利说的，我们不能排除的一件事是，未来几十年，这种增长确实会大幅增加。我们的发现引起了人们对南极半岛和整个大陆环境未来的严重担忧。”