北极苔原
| 北极苔原 |
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中文名:北极苔原 外文名:The Arctic tundra 面 积:13000000 km? 特 点:一层很厚的 永久性冻土 北冰洋海岸与 泰加林之间广阔 的冻土沼泽带 |
北极苔原（英文名 The Arctic tundra）是北冰洋海岸与泰加林之间广阔的冻土沼泽带，总面积1300万平方公里。它最大特点是有一层很厚的永久性冻土，厚达488米，最厚可超过600米。所以北极苔原也可称为冻土带。北极苔原的大部分处于北极圈内，苔原气候属荒漠气候，年降水量仅200毫米，夏季苔原地带水网交错，密布湖泊与沼泽，水面上水鸟嬉戏，土地上百花盛开，一片水乡泽国景观。这主要是由于气温低，水分蒸发慢。且地表以下几厘米就是永久冻土层，阻止了正常的渗漏排水。等到冬季，整个苔原都被冰雪覆盖，一片荒凉。 [1]
目录
北极苔原地理分布
北极苔原 指北极地区北冰洋与泰加林带之间的永久冻土地和沼泽地带，是北极地区典型的陆地，北极苔原的大部分处于北极圈内，只有加拿大的哈德孙湾及阿拉斯加西海岸可以延伸到北纬55度的中高纬区域。苔原气候属荒漠气候，年降水量仅200毫米，其显著特点是有广阔的永久冻土地、众多的湖泊和沼泽地，也是地球上一处既荒凉又富饶、气候和生态环境十分特别的地带，总面积约1300万平方公里。这一遍广袤的没有树木的地带一直向北延伸，跨越了阿拉斯加州和加拿大。这里是永久性的冻土带，只有表面的一层土壤在夏季的阳光下融解，以利于植物根系的生长和发育。
北极苔原生态系统
在北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。假如地衣受到大面积损伤，整个生态系统就会崩溃。
科学家表示，由苔藓、地衣和浆果植物构成的北极苔原生态系统正在逐步让位于灌木从和北方森林。最近的研究发现，与全球变暖有关的主要事件，包括永久冻土带不断消融引发的火灾以及塌坡，正是北极苔原消失的“幕后推手”。
苔原南界的植物每年生长期约90天，北界的生长期仅仅20天，再向北，北冰洋腹地岛屿上的地衣每年只能生长1～2天，或根本不长，而持续保持冬眠直到某一个“好年头”到来。极区的一些显花植物能在很短的时间内，例如30天，完成开花、结籽等繁殖周期，而另一些植物则能把繁殖周期延长到2～3年，今年开花明年结籽。可见与低纬度相同种属相比，这些植物在适应寒区环境的努力中要么尽量缩短，要么大大延长原有的生命周期。
泰加林带是从苔原南界树木线开始向南1000多公里宽的北方塔形针叶林带。泰加林是世界上面积最大的森林类型。在南界，树木每年的生长期可达150天。泰加林带的南北界随全球10～100年尺度的气候变化而移动。泰加林带的南界刚刚进入中国黑龙江北部边境地区，大概由于近几十年气候变暖，泰加林目前正在渐渐退出中国。 在环北极的苔原带和泰加林带上，发育着许多世界著名的河流。如西伯利亚的叶尼塞河（俄罗斯水量最大的河）、鄂毕河、勒拿河。加拿大高平原区的马更些河是北美洲北极区最大的河流。这些巨大的河流不仅向北冰洋注人大量富含营养盐的淡水，也为北极地区的采矿业、加工工业及居民生活提供了丰富的水力资源。
北极苔原生命物种
与南极大陆不同，北极的生命活动非常活跃。有900种显花植物，上百万只北美驯鹿，数万头麝牛，上千只一群的北极兔，峰年时每公顷多达1500只的旅鼠。北半球全部鸟类的1/6在北极繁育后代，而且至少有12种鸟类在北极越冬。在河流三角洲、苔原湖泊及水池草叶中，可以见到长尾凫、赤颈凫、短颈小野鸭、斑背潜鸭、鹊鸭、秋沙鸭、黑凫、雪鹅等。在山坡高地有北极雷乌、猫头鹰等。渡鸦、海雀、北极燕鸥和黑冠苍鹭在天空飞翔，灰熊、北极狐、北极狼在苔原草甸上巡游，茴鱼、北方狗鱼、灰鳟鱼、鲱鱼、胡瓜鱼、长身鳕鱼、白鱼及北极鲑鱼在河湖中嬉戏。在北冰洋广阔的水域中还有上百万只各种海豹，20万头海象，数千头角鲸和白鲸，20000只北极熊。除此以外，最主要的是，北极地区生活着至少已有上万年历史的当地居民——因纽特人、楚科奇人、雅库特人、鄂温克人和拉普人等。 在长期的演化过程中，北极的生命与南极的生命一样学会了与白色环境协调适应的本领。麝牛在－40℃气温下悠然自得地寻找埋在薄雪下的植物残茎。北美驯鹿群则在泰加林带北侧躲过严冬，春天再重返苔原。
虽然在北极地区生命活动十分活跃，生物种类十分丰富，但是由于全球气候变暖、人类对森林的砍伐、海洋资源的过度捕捞、海洋环境污染、自然资源的过度开发等等对北极地区的生态造成严重的打击，北极海域海洋哺乳动物在历史上曾经有过一段悲惨的经历。温顺的北极海象，雄性体重可达1 360千克，它们常常数十头甚至数百头一起聚集在海滩上鼾声大作，高枕无忧。由于它们的长牙可做牙雕工艺品，肉可食用，皮可制革，所以成为人们捕猎的对象。200年来，它们的数量从50万头下降到濒临灭绝的边缘。从70年代起，由于人们采取保护措施，才使其得以继续繁衍。 北极海豹与南极的毛皮海豹的生活习性有些近似。它们以家庭为单位生活在一起，家长通常是一头体重300千克的雄海豹，统治着50头左右体重仅30～50千克的雌海豹和它们的子女。由于它们的毛皮在市场上极受欢迎，原有的数百万头几乎被斩尽杀绝。后来它们幸而与北极海象一起受到保护，才使北极海豹的数量从近年开始回升。北极海域的鲸类只有6种，而且数量远远不如南大洋，但北冰洋中的角鲸和白鲸却是世界鲸类中最珍贵的品种。
北冰洋及邻海一些水域强大的水生动物生产力已经导致了世界级商业性捕捞业的发展。北极海域的经济鱼类主要有北极鲑鱼、北极墨鱼、蝶鱼和毛鳞鱼。与其他海洋生物资源相比，鱼类资源目前仍较丰富。巴伦支海、挪威海和格陵兰海都属世界著名的渔场，近年捕鱼量约占世界的8%～10%。
北极苔原苔原植物
逐渐走向北极，就会发现树木愈来愈小，愈来愈稀，最后竟完全消失。这时，矮小的灌木、多年生禾草、地衣、苔藓则占据了优势，北极地区的这种植物群落，便被称之为苔原。 苔原是寒带植物的代表，它分布于北冰洋周围沿岸，在欧亚太陆北部和美洲北部占了很大的面积，形成一个环绕北极大致连续的地带。苔原南界的植物每年生长期约90天，北界的生长期仅仅20天，再向北，北冰洋腹地岛屿上的地衣每年只能生长1～2天，或根本不长，而持续保持冬眠直到某一个“好年头”到来。，极区的一些显花植物能在很短的时间内，例如30天，完成开花、结籽等繁殖周期，而另一些植物则能把繁殖周期延长到2～3年，今年开花明年结籽。可见与低纬度相同种属相比，这些植物在适应寒区环境的努力中要么尽量缩短，要么大大延长原有的生命周期。
苔原夏季的融冰土层不足50厘米，落叶松和针木却可顺利生长，因其根可深深扎入永冻层，为抵御狂风，都很矮小，有些甚至完全匍伏生长，如爬地柳（北极柳树）、黑鱼鳞松等。寒冷北极的树木生长得很慢，在泰加林与苔原交接地带，2米高的树木可能已超过300岁。苔原的许多地衣、苔藓，甚至显花植物在0℃以下的环境中照样可以进行有效的光合作用（干物质积累）。科学家发现某些地衣在－20℃时仍可生长，一些苔藓在－10℃时就能继续生长，甚至连山酸模、爬地杜鹃、冰川笆莨等显花植物亦能在－5℃时保持生长势头。 苔原植被处于极不利的生态条件下，冬季漫长而寒冷，夏季短促而低温，最暖月平均温度只有10℃或略高，最低温度则达-55℃。植物生长期每年只有2～4个月。在生长季节里，植物的根只能在地表大约仅30厘米的深度内自由伸展，30厘米以下则是坚如磐石的永久性冻土层。
苔原植被在长期演化过程中形成了能够适应北极特殊环境的生活特征。苔原多数的种为常绿植物。包括可贴地的针叶灌木，坚硬扁平的小灌木和灌木，石南型叶、叶缘卷曲的灌木。这些常绿植物在春季可以很快地进行光合作用，不必耗时形成新叶。北极多数值物矮小，许多植物紧贴地面匍匐生长，这是抗风、保温及减少植物蒸腾的适应手段。 苔原植物常具大型鲜艳的花，而且北极植物花的特点是大部分花向着太阳开放，并呈杯型，以便尽可能多地采集太阳光，这对于开白色花的植物尤其重要。有些植物则能在开花期忍受冬季的寒冷，如北极辣根菜的花和幼小的果实在冬季有时被冻结了，但到春季解冻后则继续发育。
由于苔原地区地下形成永久冻土，仅在夏季，上面浅浅的土壤层才融化，植物的根便只好在此扎根。而且由于土壤的垂直排水能力很差，所以植物的根几乎是淹在水中，缺乏足够的氧气和营养，致使北极植物生长极其缓慢，如北极柳一年中枝条仅增长1～5毫米。一旦破坏了北极的生态环境，环境的恢复将是非常困难和漫长。 苔原夏季的融冰土层不足50厘米，落叶松和针木却可顺利生长，因其根可深深扎入永冻层，为抵御狂风，都很矮小，有些甚至完全匍伏生长，如爬地柳(北极柳树)、黑鱼鳞松等。寒冷北极的树木生长得很慢，在泰加林与苔原交接地带，2米高的树木可能已超过300岁。苔原的许多地衣、苔藓，甚至显花植物在0°C以下的环境中照样可以进行有效的光合作用(干物质积累)。科学家发现某些地衣在-20°C时仍可生长，一些苔藓在-10°C时还能继续生长，甚至连山酸模、爬地杜鹃、冰川笆莨等显花植物亦能在-5°C时保持生长势头。
北极苔原相关知识
由苔藓、地衣和浆果植物构成的北极苔原生态系统正在逐步让位于灌木从和北方森林。科学研究发现，与全球变暖有关的主要事件，包括永久冻土带不断消融引发的火灾以及塌坡，正是北极苔原消失的"幕后推手"。
2007年夏季，雷电天气在阿拉斯加北坡引发了5场苔原火灾，这在北极圈以北极为罕见。北坡起火面积之大创下了纪录，科学家们也因此开始重新思考北极苔原是如何"响应"全球变暖并帮助改变地球气候的。 研究人员多年前就已经知道气温上升正在逐渐改变北极的景观。现在，越来越多的证据表明，北极苔原正因全球变暖导致的重大事件而逐渐消失。科学家预测，这种寒冷、干燥、没有树木的生态系统最终将被灌木甚至北方森林所取代。
过去半个世纪以来，北极大部分地区的温度上升了3到5华氏度；到2100年，气温可能飙升至高出工业革命前10华氏度的水平。参与阿拉斯加苔原长期研究的美国佛蒙特大学教授布雷克·鲍登（BreckBowden）说，这样迅速的升温意味着"如今的苔原将大量地在整个北极地区消失。这个过程可能需要超过50年甚至100年的更长时间，但朝着北方森林或类似生态体系（转变）的趋势不可避免"。 俄勒冈州立大学的气候变化科学家多米尼克·巴切莱特（DominiqueBachelet）曾于2004年预测，到2100年，苔原"以及与之相关的植物、动物甚至基于苔原的人类生态系统都将大量从阿拉斯加的景观中消失"。但她现在认为，"基本假设仍然成立，但变化机制可能与人们想象的有所不同"，这并非是因气温逐步变暖而导致的长期累加的复杂变化，相反的，"极端气候事件将成为触发变化的重要因素"。永久冻土带融化引起的熊熊大火或者山坡塌陷可能会"将地块清理干净，让新的物种自行萌生。"巴切莱特说。
一个研究小组对曾在1977年遭遇过火灾的一处苔原景观进行了系统的调查。对比火灾前后的植物群落后他们发现，时隔33年之后，在这片原本拥有大量苔藓（占20%）和灌木状地衣（7%）的地方，这些物种几乎已经踪迹全无；与此同时，灌木柳覆盖面积却从5%增加到了40%。 "很明显，景观已经改变了很多，并且还在继续改变。"美国内政部土地管理局的火灾生态学家兰迪·简特（RandiJandt）说，"灌木增多是以地衣和苔藓的丧失作为代价的。随着柳树接管（这一区域），它们还会进一步改造景观。其中的关键在于土壤在升温，不论火灾导致的升温是逐步的还是剧烈的，都没有关系。"土壤的温度不断增加有利于灌木生长，因为灌木更容易生根，在温和的条件下长势也更快，最终将胜过苔藓和地衣。
一位服务于国家公园的研究人员凯尔·乔利（KyleJoly）发现，从1950年到2007年间，阿拉斯加大约有9%的低纬度苔原遭受了火灾肆虐，而纬度较高的北坡同期的过火面积只有7%。不过，随着北极暖化加速，极北地区的火灾频率也将增加。乔利和其他几位研究人员合作，对2007年火灾的严重程度、植物群落变化以及火灾对 永久冻土带和活动层土壤的影响进行了研究。该小组发现，过火的地面已经几乎没有苔藓植被；柳树却已重新萌芽，到2009年有些树已经高出1英尺；出现过苔原塌坡的现象。
苔原地带的变迁将对当地繁衍生息的生物产生深刻影响。灰熊、狼、狐狸和很多水禽以及迁徙鸣禽，特别是严重依赖地衣为食的驯鹿受到的影响最大。2003年，阿拉斯加最大的驯鹿种群数量达到顶峰，接近50万头，此后该种群数量大幅下降，2007年大约只剩37.7万头。这给一些阿拉斯加本土居民敲响了警钟，他们的生存和生活方式在很大程度上依赖于驯鹿。 火灾增多、冻土带融化也将加速全球变暖。美国佛罗里达大学的生态学家米歇尔·麦克（MichelleMack）指出："全球永久冻土带中封存的碳是大气中碳含量的两倍。因此，当它们融化，这些土壤将极大地增加空气中的二氧化碳。"
美国伍兹霍尔海洋生物实验室生态系统中心的艾德里安·罗查（AdrianRocha）发现，2007年火灾一年后，被严重烧毁的苔原向大气中释放的碳几乎是未焚烧苔原吸收的碳量的两倍。而两年后，仍然有碳继续从过火的苔原中逸出。
其他科学家则在研究一个有所不同但却与之相关的极端北极事件：在遭遇火灾的苔原和北坡的其他地方出现了热喀斯特（热融沉陷）现象，热喀斯特是由于永久冻土带融化形成的崎岖地貌。由美国国家科学基金会北极系统科学项目资助的"热喀斯特计划"集合了近20个机构参与，其最近的研究发现了许多热喀斯特特征，这超出了任何人的预期。 在平坦的地面，热喀斯特可能只表现为土坷和洼地，但在有坡度的地方，却可以让数吨重的土壤下陷。这会导致大量二氧化碳和甲烷从裸露在外并且逐渐解冻的土壤中释放出来，进而加剧大气变暖。热喀斯特地貌为新的植物和灌木提供了特定生存环境，增加了苔原的绿植，促进了土壤升温，而这反过来又更有利于灌木生长。此外，热喀斯特现象使大量沉积物和营养物移动，会对苔原溪流和湖泊产生"巨大影响"，鲍登说。
从火灾到更温和的年平均气温，再到降雨量增加，任何能够导致苔原升温、永久冻土带融化的因素都会促生热喀斯特现象。由于气候变化模型预测北极将变得温暖、多雨，并且夏季雷暴和闪电天气增多，热喀斯特现象出现的规模有可能是前所未有的。鲍登说，已经有报告称，西伯利亚和加拿大已经出现了与阿拉斯加类似甚至更严重的热喀斯特现象，他表示："这是一个泛北极现象，只除了少数还未变暖的地区（没有出现）。"
同火灾一样，热喀斯特现象也产生了一个"正反馈"的循环效应：温室气体的释放，北极土壤升温，以及苔原的灌木化都会加剧气候变暖，这反过来又更易导致热喀斯特现象，释放更多温室气体。其结果不仅是北极景观迅速改变，同时也使变暖加速。即便在未受火灾和热喀斯特现象影响的地区，有证据表明苔原本身也正在变暖。加拿大不列颠哥伦比亚大学的格雷格?亨利（GregHenry）报告说，在他所研究的努纳武特地区，自1970年以来，苔原的温度平均每10年升高1摄氏度。他认为原因主要是苔原变得杂草丛生了。 正如研究人员所指出的，苔原生态的变迁将产生巨大的连锁效应，不仅影响到植物群落，而且还会影响景观、昆虫种群、野生物和人类社会。除非有意想不到的戏剧性转折，北极地区可能将出现为期数百年甚至数千年的剧变。