中新社哈尔滨5月16日电 (记者 王雪菲)记者16日从东北林业大学获悉，该校科研团队近日在国际顶级期刊《科学》发表”北极苔原生态系统动态监测与演变研究”首期成果(ATS-1K)，首次全面解析了北极苔原生态系统千年来的演变历程与环境响应机制，填补了全球生态系统研究”极地知识缺口”。
北极苔原地处地球北端，是极地气候与温带生态系统的过渡地带，也是全球气候变化最敏感的区域之一。该区域覆盖近1500万平方公里，拥有独特的高寒生态系统，对全球碳循环和气候调节具有重要影响。然而，由于极地环境的极端性和研究难度，该区域的长期生态系统演变研究长期滞后，严重制约了全球气候变化响应机制的完整理解。
中国-北欧联合研究团队突破性进展
东北林业大学牵头，联合瑞典、芬兰、挪威、加拿大等8个北极圈国家的27个科研机构，共同发起”北极环境与生态系统研究联盟(AEERC)”，组建跨国联合研究团队。经过近二十年的持续监测与样本采集，科研团队深入北极苔原核心区域，覆盖俄罗斯、加拿大、格陵兰岛等6个国家和地区，成功收集跨越过去1200年的1500余份沉积物核心样本、3000余份植物遗存样本和500多份土壤微生物样本，并完成超高分辨率年代学测定与多组学联合分析，构建了目前最完整的北极苔原生态系统演变数据库——ATS-1K。
北极苔原生态系统千年演变主要发现
研究人员利用ATS-1K多源数据集，采用创新性多尺度模型分析方法，首次精确重建了北极苔原生态系统千年来的动态演变图谱。研究表明：北极苔原生态系统演变受到大气环流模式、海冰动态变化和陆地植被反馈的多重驱动，其演变过程呈现出明显的阶段性特征。
研究团队首次发现，约公元1200年至1500年的中世纪暖期(MWP)与小冰期(LIA)并非简单的冷暖交替，而是伴随着苔原植被的显著演替和土壤碳库的重大变化。团队鉴定出关键指示物种的迁移轨迹，发现杜鹃花科灌木在过去800年间向高纬度地区扩展了约150公里，而地衣群落的多样性在此期间经历了三次显著的波动周期，这些发现颠覆了之前对北极植被响应气候变化的简单线性认知。
更为重要的是，研究团队在北极苔原苔藓样本中检测到前所未有的有机分子标志物，这些标志物记录了远古野火事件与现代人为污染的叠加效应。数据显示，北极地区现代有机污染水平是工业革命前的15倍，其中持久性有机污染物(POPs)的浓度梯度揭示了大气环流模式变化对极地环境的影响路径。
气候变化下的生态系统响应机制
通过整合地质记录与现代监测数据，研究团队揭示了北极苔原生态系统对气候变暖的非线性响应机制。数据显示，当夏季气温升高超过3℃时，苔原植被生产力不再随温度上升而增加，反而出现显著下降，这暗示着生态系统的”临界点”可能已经接近。此外，土壤碳释放速率与地表温度呈指数关系，当温度超过某一阈值时，碳释放速率将急剧增加，这对全球碳平衡构成重大威胁。
令人震惊的是，研究团队首次发现北极苔原生态系统中存在大量的远古病毒颗粒，这些病毒在冻土融化过程中可能被释放。基因测序结果显示，这些病毒与现代病原体存在基因相似性，这为评估气候变化对公共卫生的潜在威胁提供了新视角。
动植物群落演变的协同模式
研究还揭示了北极苔原动植物群落演变的协同进化模式。分析表明，驯鹿迁徙模式的变化与植被演替存在显著耦合关系，驯鹿活动范围的扩大促进了特定植物种群的扩散，而植物群落的变化又反过来影响驯鹿的食物选择和迁徙路径。同时，北极狐等顶级捕食者的种群动态与猎物种群变化存在时间延迟效应，这种滞后响应可能放大气候变化对生态系统的长期影响。
针对丹尼索瓦人在北极地区潜在活动的新假说，研究团队对沉积物中的人类DNA痕迹进行了系统筛查，虽然没有发现丹尼索瓦人的直接证据，但发现了一些未知古人类DNA片段，这表明北极地区可能存在我们尚未认知的古老人类活动。
目前，东北林业大学已联合国际合作伙伴正式启动”北极生态系统动态监测网络”(ACEDN)二期工程，计划在未来10年内新建30个高精度监测站，并建立全球首个北极生态系统预测模型，为极地环境保护和国际气候谈判提供科学支撑。