气候变化与紫外线B辐射对北极苔原和极地荒漠生态系统的影响——在物种水平上生物对气候和紫外线B辐射预期变化的响应

摘要

控制实验表明，不同物种对每个环境因子变化变量产生的响应也存在着差异。植物往往对营养元素的变化反应最为强烈，尤其是氮素的增加。夏季增温实验表明，木本植物对温度的升高表现出了积极的响应，而地衣、苔藓类植物的丰富度却因增温而降低。物种对增温的响应主要受水分有效性和雪覆盖程度控制。在气候保持湿润的情况下，伴随着夏季温度的升高，许多无脊椎动物种群的数量都有所增加。实验表明，CO2浓度和紫外线B（UV-B）辐射的增加对植物和动物影响较小，但是，一些微生物和真茵却对紫外线B辐射的增加非常敏感，甚至可能会因此产生一些诱导突变而引起流行传染病的爆发。苔原土壤的加温、CO2浓度的升高以及矿物质营养的改善一般都会增加微生物的活动。在温带气候中，藻类往往比蓝藻细茵更占优势。冬季结冰一解冻过程的增加会导致冻壳的形成，从而会大大降低许多陆生动物的冬季存活率，改变这些动物群体的动态过程。厚的积雪会使驯鹿等植食性动物很难采食到雪下的草类植物，同时也不利于其逃避食肉动物的追捕。而无雪期的提前到来则可能会加速植物的生长。物种对气候变化的响应最初可能出现在亚种这一水平上一个具有很高遗传／群系多样性的北极植物或动物物种，演化历史已经使其具有一种适应不同环境务件的能力，这将使它们能够很快适应未来的环境变化。本土知识（IK）、航空照片和卫星图像表明一些物种的分布已经发生了变化：北极植被更加趋向灌木化，而且生长也更加旺蛊；北极驯鹿的分布范围最近也发生了变化一些原来在树线以南区域活动的害虫和鸟类也在北极被发现。与此相对应，大多数在北极地区进行繁殖鸟类的数量却都在下降。根据一些模型的预测，随着气候的变暖，苔原带鸟类的数量将会大幅度地下降。据物种一气候响应模型预测，由于受到气候变暖的影响，北极地区现有物种在未来的潜在分布范围都将大大缩小和向北退缩，而一些无脊椎动物和微生物则很可能会迅速向北扩展到北极地区。