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小冰期后的北极：冰芯记录显示80%花粉变化，人类活动胜过气候

2024-02-07 11:04

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

【中国绿发会讯】编·者·按：“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2024年1月一项发表在《地球物理研究通信》期刊上的研究，利用格陵兰岛的冰芯，揭示了北极地区过去850年来的气候和生态变迁。该研究由美国沙漠研究所的桑德拉·布鲁格博士等人进行，他们通过对冰芯的分析，尤其是中世纪暖期和小冰期时期的花粉记录，探讨了气候与人类活动在北极高纬度地区生态系统变化中的作用。

本文共计2700字，阅读约5分钟

【关键数据】

该研究利用南格陵兰冰芯及大气模型，揭示了东加拿大针叶混交林在气候变化与人类活动影响下的850年变迁。1400年左右，小冰期使针叶树花粉增加，但1650年后，随着小冰期和商业森林开发，针叶树花粉明显下降。1760年后，气候与人类活动共同塑造了北极生态系统，从气候调控向人类控制的转变成为明显趋势。

1760年后，冰芯中出现明显的花粉变化，标志着小冰期冷却和人类活动的生态后果。这些超区域变化与当地记录一致，证明人类对北方森林的影响在过去几个世纪内不断加剧，表明气候调控生态系统逐渐演变为人类控制。

繁忙的授粉昆虫。摄影：刘茂胜（绿会BCON专家）

花粉纪事：850年气候

与人类活动的数据解密

研究团队使用先进技术，从2011年在格陵兰岛2120米海拔处提取的冰芯中分离出花粉。在400倍放大的光学显微镜下，研究人员对单个花粉颗粒进行了计数和鉴定，其中包括了人类活动的关键标志——燃烧化石燃料产生的球形碳质颗粒。

在冰芯中，研究团队发现了111个花粉分类单元，其中许多是单次出现的，这表明，高海拔冰芯对风吹来的花粉颗粒和其他气溶胶的广泛记录。北极针叶树的花粉包括松树（Pinus）、云杉（Picea）、冷杉（Abies）和落叶松（Larix）等，而豚草（Ambrosia）则被用作景观扰动的指标。

研究结果显示，在中世纪暖期向小冰期过渡时，北极地区的森林花粉发生了明显变化，包括松树、云杉、冷杉和桦树。其中，松树的大量增加引起了研究人员的关注，因为松树是先锋物种，是最早定居相对贫瘠的景观的植物之一，可能在小冰期开始时扩展到干涸的湿地。

上图：白翅交嘴雀（英文名：Two-barred Crossbill，学名：Loxia leucoptera），是雀形目燕雀科交嘴雀属的鸟类。分布于欧洲、阿拉斯加、加拿大、俄罗斯、日本以及中国东北等地，是多见于山区森林的鸟类，多栖于山地针叶林及针阔混交林中。摄影：郭耕 ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

然而，随着时间的推移，尽管小冰期条件持续，但北极地区的针叶树花粉比例下降。布鲁格博士及其同事认为，这不是气候的结果，而更可能是人类活动，如开发森林用于取暖和农业，对北极生态系统产生了更为显著的影响。

上图：南格陵兰（ACT11d）和中格陵兰（Eurocore）的花粉沉积情况。（a）用一个箱子图总结了20世纪的花粉沉积，圈出了Eurocore可能有问题的最上面的样本。（b）在20世纪样本中，花粉谱按功能和主要植被类型分组。（c）根据FLEXPART传输模型模拟，显示了加拿大东部（Eckhardt等人，2017; Pisso等人，2019; Stohl等人，2005）松树开花季节（MJJ）的排放敏感性地图。图片来源：Sandra O. Brugger et al

在小冰期结束后，随着气候变暖，研究团队并未观察到北极针叶树的显著增加，与单纯由气候调控的景观可能期望的不同。相反，持续的多年冻土、湿地扩张和人为导致的砍伐，可能导致了松树丰度的降低。

这项研究对于理解北极生态系统的演变至关重要，尤其是在气候变化迅速改变北极地区的今天。研究人员指出，气候变暖将引发一系列反馈机制，如冰雪反照率，可能导致高纬度地区的干旱加剧，进而增加森林火灾和生物质燃烧的风险，进一步加剧全球变暖。这也意味着我们的北极森林很可能无法恢复到中世纪暖期和现代工业化之前的繁荣状态。

感兴趣的读者可以参看该研究全文，

Sandra O. Brugger et al, Pollen in Polar Ice Implies Eastern Canadian Forest Dynamics Diverged From Climate After European Settlement, Geophysical Research Letters (2024). DOI: 10.1029/2023GL105581

海洋与湿地·小百科

小冰期（Little Ice Age）是指自14世纪中叶到19世纪中叶期间，全球范围内气温相对较低的时期。虽然这个时期的寒冷并非全球性一致的，不同地区的气温变化存在差异，但整体上表现为寒冷和潮湿的气候。小冰期期间，欧洲、北美和其他地区都经历了寒冷的冬季和短暂的夏季，导致冰川扩张、农业减产以及社会经济影响。这一时期的确切原因仍在研究中，可能涉及太阳活动减弱、火山喷发引发的大气气溶胶增加等多种因素。

小冰期对人类造成了严重的农业和社会影响。由于寒冷潮湿的气候，农作物减产，饥荒蔓延，社会动荡不安。资源的争夺引发了冲突和战争，加剧了人类的困境。此外，寒冷的环境也为疾病传播创造了条件，使得疾病流行更加严重，给人类社会带来了巨大的生存压力。这一时期的挑战，深刻地影响了人类社会的发展和演变。

花粉与科研

花粉是植物生殖过程中的微小颗粒，主要由植物雄蕊产生，通过风、昆虫或其他载体传播到植物雌蕊，完成授粉过程。花粉通常含有植物遗传信息，对植物繁殖至关重要。

在科学研究中，花粉也常被应用于古气候、生态学和考古学等领域，通过分析花粉沉积层可以还原过去的植被、气候和环境变化。作为研究中的一种有力的工具，花粉可以帮助科学家们还原过去的环境变化和人类活动的历史，为我们更好地理解生态系统动态提供了重要的线索。通过分析花粉的种类和数量，科学家们能够还原过去的植被变化、气候波动、土地利用历史以及生态系统的响应。

人类活动，如森林伐木、农业扩张和城市建设，会改变植被结构和种类。通过分析花粉的种类和含量变化，可以推断出植被源地的变化，进而了解人类活动对自然环境的影响。气候变化也会影响植物的分布和花粉的产生。通过研究花粉在不同时期的沉积情况，可以得知过去气候的变化，包括温度和湿度等因素。花粉记录可以提供土地利用历史的信息。人类的农业活动和土地利用方式会影响花粉的种类和数量，从而反映出人类对土地的利用模式。此外，人类活动对生态系统的影响，往往会导致植物种群的变化。通过花粉记录，可以观察到植物群落的演变，揭示人类活动对生态系统结构和功能的影响。