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小冰期后的北極：冰芯記錄顯示80%花粉變化，人類活動勝過氣候

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2024-02-07 11:04

内蒙古

来源：澎湃新聞·澎湃號·政務

【中國綠發會訊】編·者·按：“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，2024年1月一項發表在《地球物理研究通信》期刊上的研究，利用格陵蘭島的冰芯，揭示了北極地區過去850年來的氣候和生態變遷。該研究由美國沙漠研究所的桑德拉·布魯格博士等人進行，他們通過對冰芯的分析，尤其是中世紀暖期和小冰期時期的花粉記錄，探討了氣候與人類活動在北極高緯度地區生態系統變化中的作用。

本文共計2700字，閱讀約5分鐘

【關鍵數據】

該研究利用南格陵蘭冰芯及大氣模型，揭示了東加拿大針葉混交林在氣候變化與人類活動影響下的850年變遷。1400年左右，小冰期使針葉樹花粉增加，但1650年后，隨著小冰期和商業森林開發，針葉樹花粉明顯下降。1760年后，氣候與人類活動共同塑造了北極生態系統，從氣候調控向人類控制的轉變成為明顯趨勢。

1760年后，冰芯中出現明顯的花粉變化，標志著小冰期冷卻和人類活動的生態后果。這些超區域變化與當地記錄一致，證明人類對北方森林的影響在過去幾個世紀內不斷加劇，表明氣候調控生態系統逐漸演變為人類控制。

繁忙的授粉昆蟲。攝影：劉茂勝（綠會BCON專家）

花粉紀事：850年氣候

與人類活動的數據解密

研究團隊使用先進技術，從2011年在格陵蘭島2120米海拔處提取的冰芯中分離出花粉。在400倍放大的光學顯微鏡下，研究人員對單個花粉顆粒進行了計數和鑒定，其中包括了人類活動的關鍵標志——燃燒化石燃料產生的球形碳質顆粒。

在冰芯中，研究團隊發現了111個花粉分類單元，其中許多是單次出現的，這表明，高海拔冰芯對風吹來的花粉顆粒和其他氣溶膠的廣泛記錄。北極針葉樹的花粉包括松樹（Pinus）、云杉（Picea）、冷杉（Abies）和落葉松（Larix）等，而豚草（Ambrosia）則被用作景觀擾動的指標。

研究結果顯示，在中世紀暖期向小冰期過渡時，北極地區的森林花粉發生了明顯變化，包括松樹、云杉、冷杉和樺樹。其中，松樹的大量增加引起了研究人員的關注，因為松樹是先鋒物種，是最早定居相對貧瘠的景觀的植物之一，可能在小冰期開始時擴展到干涸的濕地。

上圖：白翅交嘴雀（英文名：Two-barred Crossbill，學名：Loxia leucoptera），是雀形目燕雀科交嘴雀屬的鳥類。分布于歐洲、阿拉斯加、加拿大、俄羅斯、日本以及中國東北等地，是多見于山區森林的鳥類，多棲于山地針葉林及針闊混交林中。攝影：郭耕 ?綠會融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）

然而，隨著時間的推移，盡管小冰期條件持續，但北極地區的針葉樹花粉比例下降。布魯格博士及其同事認為，這不是氣候的結果，而更可能是人類活動，如開發森林用于取暖和農業，對北極生態系統產生了更為顯著的影響。

上圖：南格陵蘭（ACT11d）和中格陵蘭（Eurocore）的花粉沉積情況。（a）用一個箱子圖總結了20世紀的花粉沉積，圈出了Eurocore可能有問題的最上面的樣本。（b）在20世紀樣本中，花粉譜按功能和主要植被類型分組。（c）根據FLEXPART傳輸模型模擬，顯示了加拿大東部（Eckhardt等人，2017; Pisso等人，2019; Stohl等人，2005）松樹開花季節（MJJ）的排放敏感性地圖。圖片來源：Sandra O. Brugger et al

在小冰期結束后，隨著氣候變暖，研究團隊并未觀察到北極針葉樹的顯著增加，與單純由氣候調控的景觀可能期望的不同。相反，持續的多年凍土、濕地擴張和人為導致的砍伐，可能導致了松樹豐度的降低。

這項研究對于理解北極生態系統的演變至關重要，尤其是在氣候變化迅速改變北極地區的今天。研究人員指出，氣候變暖將引發一系列反饋機制，如冰雪反照率，可能導致高緯度地區的干旱加劇，進而增加森林火災和生物質燃燒的風險，進一步加劇全球變暖。這也意味著我們的北極森林很可能無法恢復到中世紀暖期和現代工業化之前的繁榮狀態。

感興趣的讀者可以參看該研究全文，

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

海洋與濕地·小百科

小冰期（Little Ice Age）是指自14世紀中葉到19世紀中葉期間，全球范圍內氣溫相對較低的時期。雖然這個時期的寒冷并非全球性一致的，不同地區的氣溫變化存在差異，但整體上表現為寒冷和潮濕的氣候。小冰期期間，歐洲、北美和其他地區都經歷了寒冷的冬季和短暫的夏季，導致冰川擴張、農業減產以及社會經濟影響。這一時期的確切原因仍在研究中，可能涉及太陽活動減弱、火山噴發引發的大氣氣溶膠增加等多種因素。

小冰期對人類造成了嚴重的農業和社會影響。由于寒冷潮濕的氣候，農作物減產，饑荒蔓延，社會動蕩不安。資源的爭奪引發了沖突和戰爭，加劇了人類的困境。此外，寒冷的環境也為疾病傳播創造了條件，使得疾病流行更加嚴重，給人類社會帶來了巨大的生存壓力。這一時期的挑戰，深刻地影響了人類社會的發展和演變。

花粉與科研

花粉是植物生殖過程中的微小顆粒，主要由植物雄蕊產生，通過風、昆蟲或其他載體傳播到植物雌蕊，完成授粉過程。花粉通常含有植物遺傳信息，對植物繁殖至關重要。

在科學研究中，花粉也常被應用于古氣候、生態學和考古學等領域，通過分析花粉沉積層可以還原過去的植被、氣候和環境變化。作為研究中的一種有力的工具，花粉可以幫助科學家們還原過去的環境變化和人類活動的歷史，為我們更好地理解生態系統動態提供了重要的線索。通過分析花粉的種類和數量，科學家們能夠還原過去的植被變化、氣候波動、土地利用歷史以及生態系統的響應。

人類活動，如森林伐木、農業擴張和城市建設，會改變植被結構和種類。通過分析花粉的種類和含量變化，可以推斷出植被源地的變化，進而了解人類活動對自然環境的影響。氣候變化也會影響植物的分布和花粉的產生。通過研究花粉在不同時期的沉積情況，可以得知過去氣候的變化，包括溫度和濕度等因素。花粉記錄可以提供土地利用歷史的信息。人類的農業活動和土地利用方式會影響花粉的種類和數量，從而反映出人類對土地的利用模式。此外，人類活動對生態系統的影響，往往會導致植物種群的變化。通過花粉記錄，可以觀察到植物群落的演變，揭示人類活動對生態系統結構和功能的影響。