第七章 苔原的未來 林雨莊 編譯
苔原是許多高度適應的植物和動物的家園，它們具有在極端環境中生存所需的特性。但是儘管其許多居民具有強壯的性格，但苔原還是一個脆弱的生態系統。它的生物多樣性較低，因此如果其任何組成物種都滅絕，則有崩潰的危險。它的營養資本和生產力很低，因此無論是由於氣候變化還是人為干擾，生態系統都可能對破壞敏感。它的土壤是不穩定的，容易損壞和容易腐蝕。因此，苔原是一個處於危險之中的生物群系，面臨的問題需要仔細考慮。
氣候變化的後果
地球正在變暖。如在第6章所討論的，這可能是由於部分地人的活動，這是增加大氣中的二氧化碳和其他溫室氣體的量。但地球“ 氣候經歷了過去的許多變化，其中一些相當迅速，所以在氣候本變化也可能代表的是早已發生的週期性變化延續的自然組成部分。無論氣候變化的原因，其後果可能是地球非常可觀的生物群落，特別是對苔原生物群落。
無法準確預測未來的氣候，但是如果當前的變暖趨勢持續下去，那麼到2050年，全球平均溫度可能會升高2°F至4°F(1℃至2℃。比現在要多。這可能看起來並不多，但是可能會帶來相當大的地理和生物學後果，並且這些後果將不會在整個地球表面上均勻分佈，因為變暖的過程在所有地點都不盡相同。對過去50年中溫度升高的觀察表明，包括極地苔原地區在內的高緯度的變暖速度比赤道緯度要快得多。如果這種趨勢持續到未來，那麼極地緯度的氣候變化可能會比地球上其他任何地方都要大。
苔原生物群落包含了世界“ 的冰儲量，以及氣候變暖將意味著一些，也許最，這個儲備會融化並加入海洋。這是很可能的是，格陵蘭冰蓋將在21世紀末已經融化，這將大大增加了世界水平“ 的海洋。北冰洋的浮冰正在融化，如果以目前的速度繼續下去，到2070年左右可能會完全消失。南極冰蓋更難以預測。目前的證據表明，周圍的海冰正在大量分解，但從長遠來看，很大程度上取決於降水量。海水溫度升高意味著水蒸發更快，這可能使南極洲出現更多的降水。更多的雪將落在廣闊的冰原上，因此冰量的下降可能不會像根據未來溫度計算得出的那樣快。因此，方程中仍然存在一些重要的未知因素。當它被加熱，所以增加了世界的溫度，水膨脹“ 的海洋將導致擴張，這將提高全球海列夫-埃爾斯。考慮到融冰和擴大水的綜合作用下，觀察家普遍預計地球的海平面，每年上升25mm。這種規模的2050年海平面上升將淹沒許多北極苔原的沿海地區。但是，另一方面，苔原景觀上冰雪的流失將暴露出更多的苔原植被可以入侵的高地。
當海平面上升從北部的北冰洋侵蝕極地苔原時，從南部也將發生植被變化。在北極低地的苔原和北方森林(或針葉林)之間的邊界，較暖的條件將使樹木結出果實並將其種子傳播到新的地區。森林將向北前進，進入低灌木叢和墊草覆蓋的地區。已經有證據表明雲杉入侵加拿大，超出其先前的範圍，並將北方森林擴展到苔原帶。因此，苔原生物群係將被森林和海洋所擠壓，隨著氣候變暖，它可能佔據越來越狹窄的區域。
同時，在世界山區，氣溫升高將導致林木線向上延伸，而永久性積雪線將後退。這意味著苔原帶將逐漸佔據更高的高度。但是此過程只能持續到永久性降雪區完全消失，降雪將取決於山脈的緯度位置(赤道山脈將首先降雪)和山脈的整體高度(更高的山脈將保留下來)他們的雪更長)。如果在溫暖，低緯度的氣候中處於低矮的山區，那麼溫暖度的提高最終將消除高山苔原植被。當樹木向上蔓延時，苔原植物將無處可退，最終將被不斷擴大的森林所遮蔽。對高緯度山區的研究，特別是在極地地區的高山，表明即使氣溫升高，強風也可能阻止森林擴張。這些山脈，特別是北極山脈，可能會在溫暖的世界中成為苔原的最後避難所。
因此，如果持續的氣候變暖，苔原生物群系的前景可能會變得黯淡。但苔原已存活為幾百萬年生物群落，儘管在地球的情節“ 最近過去那種比目前世界暖和得多。這表明苔原具有比人們預期的更高的慣性或抗變化能力。提出了兩個可能的原因來解釋這一點。首先，苔原土壤中極低的養分含量實際上可能有助於該生物群落的生存。第四章提出，低養分儲備可能會使生態系統變得脆弱。但是土壤貧瘠也可能使苔原難以入侵。與較小的植物相比，樹木通常需要更多的化學營養素，大多數樹木發現很難在貧瘠的土壤中立足。即使是佔據北極苔原邊界區域的堅韌的樺樹，松樹和雲杉，也很難在非常貧瘠的土壤中發芽和生存，尤其是當它們被北極野兔和馴鹿等貪食的草食動物放牧時。因此，營養不良實際上可以保護苔原免受樹木入侵。
苔原生物群係對其有利的第二個特徵是其動植物的遺傳多樣性高。先前的討論強調，苔原中動植物的數量很少，但是目前存在的物種中有許多亞種和種族。環境本身非常多樣，有潮濕的地方和乾燥的地方，鹹淡的地方，高海拔和低，裸露和受保護的地區，積雪和空曠的地方。目前存在的動植物種類雖然數量很少，但已經發展出了全範圍的遺傳適應形式，稱為生態型，能夠應對這些不同的微生境。這種遺傳多樣性將極大地幫助苔原面對氣候變化的挑戰。無論這些變化產生了什麼新的條件，很可能許多現有物種將具有正確的遺傳適應條件集，以利用新的機會。也許這種高遺傳多樣性使苔原能夠在過去氣候變化威脅該生物群落的許多場合中生存。
臭氧孔
除了氣候變化外，近年來引起全球關注的變化的全球狀況的另一個方面是臭氧層，特別是極地地區的臭氧層出現了缺口。這些可能對苔原生物群落的健康構成進一步的威脅。
對氣體臭氧很容易感到困惑。它是一種非常活潑的材料，化學式為O 3 ，具有很大的氧化能力。它會侵蝕多種類型的材料，甚至會分解橡膠。因此，當人們吸入它時，它會損害肺部，對呼吸系統較弱的人可能致命。臭氧是由氮氧化物的化學反應產生的，是汽車排氣煙氣的一種成分，當與強烈的陽光和其他燃燒產物結合使用時，它可能有助於形成光化學煙霧。因此，臭氧接近地球' S面，尤其是在陽光明媚的城市，是一個健康風險，需要避免污染氣體。
但是臭氧也會發生自然，在平流層中，這是地球的層高' 大氣撒謊地面以上6至30英里(10〜50公里)。即使在平流層中，臭氧也僅是一種微量氣體，如果平流層中存在的所有臭氧都在正常大氣壓下在地面上濃縮，那麼它將形成僅0.1英寸(3mm)厚的層。但是，平流層中的少量臭氧對地球陸地上的所有生物都起著至關重要的作用。它吸收來自太陽的有害的紫外線(UV)輻射。沒有這種保護措施，紫外線輻射將對所有生物造成基因破壞，除了生活在海洋深處的那些生物外，紫外線還受到水的臭氧屏蔽作用的保護。
大氣臭氧變化的研究始於1957年，當時大氣科學家建立了一個國際監測站網絡，包括南極洲的一個。到1985年，已經積累了足夠的數據來證明平流層特別是南極平流層中的臭氧總量在監測期間已嚴重下降。自1957年以來，其濃度減少了一半。詳細研究表明，臭氧的損失是季節性的，南極春季的下降幅度最大。調查了兩個可能的原因：首先，平流層噴氣流量的增加，其次，人類釋放了越來越多的一組化學物質，稱為氯氟烴(CFC)，用於氣霧劑，冰箱和塑料泡沫的生產。可以找到很少的證據來支持噴氣飛機的假想，但CFC的釋放成為南極上空“ 臭氧洞” 發展的越來越可能的解釋。氟氯化碳在地球釋放“ S面通過大氣然後漫向上，逐漸打破以釋放氯，然後與臭氧相互作用，導致其分解為氧氣。由於大氣中的循環模式，在南極地區，臭氧破壞最大，但近年來，在北極上空也正在開發一個臭氧洞。2000年9月，南極上空臭氧層空洞在創紀錄的擴展1100萬平方英里(29000000公里2 )。這是美國面積的三倍，覆蓋了整個南極洲，南極大部分地區甚至智利的南端。對人類和野生生物健康的威脅是如此之嚴重，以至於許多國家已經商定了一項旨在降低臭氧破壞速度的政策，該政策已在《蒙特利爾議定書》中確定(請參見下面的側欄)。到2005年，出現了一些恢復臭氧的小跡象。
《維也納公約》和《蒙特利爾議定書》
1985年，有20個國家同意它們需要迅速採取行動，以保護人類健康並控制極性臭氧空洞的擴大。他們簽署了《維也納公約》，這是採取行動的意向聲明，儘管該公約沒有確切說明需要採取什麼行動。1987年，在加拿大舉行的又一次國際會議上達成了《蒙特利爾議定書》，該協議限制了已知影響臭氧層的CFC等化合物的生產和使用。簽署該議定書的人已經執行了其條款，特別是發達國家，這些國家負責大部分的氟氯化碳生產。現在共有155個國家同意了《蒙特利爾議定書》的建議，其中100多個國家是發達國家。結果是臭氧破壞速度放慢，因此極地苔原以及在苔原上生活和工作的人類似乎已從最不愉快的命運中解脫出來。
污 染
人類廢物產品和意外洩漏造成的污染威脅著地球的所有生態系統，尤其是敏感的苔原生物群系。如在第6章所討論的，苔原區域的礦產資源的exploita-灰往往伴隨著污染和隨之而來的環境下河谷損害(見“ 礦物儲量，” 163頁- 168)。鑑於從苔原下面的岩石中大量采出的原油以及由於運輸和處理所需要消耗的物料的較長距離，從開採現場或通過管道或輪船運輸過程中發生的漏油在統計上是不可避免的。從苔原下面的岩石中提取金屬時，採礦廢物對河流和土壤的污染同樣是不可避免的結果。來自人類住區的廢物產品難以處置，並造成污染和健康問題。所有這些污染源都是在苔原上發生的，預防這些污染的最佳方法是控制對哈比塔的利用程度，甚至可能剝奪人類開始這種利用的權利，例如南極洲的礦物提取。但是，還有其他污染源遠離苔原地區，並且更難以控制。
農藥在世界各地被廣泛用作增加農作物產量或提高家養動物健康和生產力的手段。它們是選擇殺死某些生物(例如害蟲)而不會對包括人在內的其他生物造成傷害的毒素。但是科學家和農業學家經常錯誤地計算和使用了對目標生物有害的農藥。例如，在1940年代和1950年代，使用DDT殺滅昆蟲在控制包括瘧疾在內的許多昆蟲傳播疾病方面非常成功，因此無疑拯救了成千上萬人的生命，包括世界大戰期間的士兵生命。第二次世界大戰。但事實證明該化合物在環境中非常耐用。它的濃度在鳥類和哺乳動物的脂肪儲備中積累，直到最終損害它們的繁殖，有時甚至導致其死亡。滴滴涕還傳播到世界各地，通過海洋食物網到達苔原地區，並在海豹和企鵝的脂肪組織中積累。幸運的是，這種化合物的有害作用已得到及時認識，大多數發達國家現已禁止使用滴滴涕。該化學品在環境中的持久性受到限制；在10年內，所有殘留DDT都會分解一半，因此，減少了全球污染的威脅。這種化合物在世界許多地方的撤出應防止對苔原哺乳動物和鳥類以及其他生物群落的破壞。
包括滴滴涕在內的大多數農藥都是人工化合物，因此，即使在諸如南極之類的偏遠地區發現它們的污染物來源，也毋庸置疑。但是人們會產生其他自然產生的物質，因此很難確定其來源。氮化合物，包括氨和氮氧化物，例如自然存在於大氣中，但是交通產生的廢氣與農民噴灑的肥料一起將更多的這些物質注入了大氣中。他們是污染物，但由於氮氣是因為他們也是植被生長刺激植物的生長和發展的重要因素。苔原土壤的氮含量很低，因此元素從空氣中的到來會改變蔬菜的組成；更加健壯和快速生長的植物勝過較慢和較弱的物種。這可能導致競爭性較差的物種滅絕。
研究北極地區氮化合物空中沉降的科學家發現，每年到達的數量很少，通常在每平方米0.1至1公克之間。這看起來很小，但實際上與生態系統中所有其他氮源的總和一樣大，例如分解和風化對土壤物質的分解以及細菌對大氣中氮的固定。換句話說，空氣污染使苔原生態系統的氮供應量大致增加了一倍。將來，養分循環的這種變化可能會鼓勵更健壯的植物生長，使更多的灌木和樹木侵入開闊的苔原。污染物對土壤的這種肥力加上氣候變暖的可能影響，很可能使森林擴散到苔原中。這是對苔原生物群落未來的最大威脅。
苔原保護
對於苔原繼續作為地球的一個' 的主要生物群落，人們必須保護它。保存與保存並不完全相同。在保存中，可以將物體與有害影響隔離開來，並對其進行保護，以確保其不受事件的影響。在自然界中，這是不可能完成的任務，因為自然環境本身在不斷變化。氣候變化的部分原因是自然循環，風，地震，火災和洪水等不可預測的事件會破壞自然生態系統。正如已經看到的，人類的影響力遠遠超出了他們居住的區域，因此，即使是最偏遠的荒野也無法得到充分保護，免受人類活動的影響。因此，保護旨在保護而且還管理生態系統，以便修改或控制來自外部的壓力。曾經有一段時間，生態學家們認為，最佳的保護形式是不讓生態系統呆下來，避免任何形式的人類干預。現在已經認識到，這種態度是基於不可能實現的理想，人們需要積極管理生態系統，以維持地球上生物多樣性的水平。
在極地苔原上，保護免受人類的有害影響顯然是當務之急。如果要保持其種群穩定，就必須控制哺乳動物的狩獵。對於某些動物(例如大鯨魚)，控制狩獵可能意味著完全停止捕獵，但對於其他動物(例如海豹和馴鹿)，則可能需要有限地採集牛群。確實，在某些情況下，淘汰人口是對人口過剩的人道反應。例如，蘇格蘭高寒苔原棲息地上的紅鹿(麋鹿)種群最近有所增加，在1960年至2000年之間數量增加了四倍。高寒苔原棲息地受到破壞，每年冬天都有一定比例的麋鹿飢餓。這種不平衡是過去人類活動的結果，即從蘇格蘭消滅了狼(最後一隻狼於1743年被槍殺)。現在，這頭大鹿已經沒有天敵。但是，人們已經引入的高山苔原中有一種新的食草動物，即綿羊，而綿羊群則導致過度放牧和植被破壞。作為回應，對蘇格蘭高地苔原的人為管理必須減少放牧綿羊或鹿的數量，或減少兩者。蘇格蘭的獵人每年已經捕食約50,000只馬鹿，約佔總人口的13％。但是，顯然，這不足以穩定種群，因此可能有必要進一步剔除。
蘇格蘭馬鹿的控制是管理生態系統需求的一個例子，特別是如果它們已經被人類活動所改變並且不平衡。有時有必要嘗試糾正過去的錯誤，例如物種的局部滅絕。由於許多原因，重新引入丟失的動物總是有爭議的。它可能給人類帶來麻煩。例如，如果將狼重新引入蘇格蘭，養羊場的人無疑會反對，就像農民在黃石國家公園附近所做的一樣，那裡已成功地將狼重新引入(見對側邊欄)。麝牛與狼相比，引起的爭議較少，但在獵人的手中卻遭受了更大的痛苦。一旦在北極地區廣泛傳播，由於從史前時代到現代時代的漫長狩獵歷史，它變得非常受限制。它完全從歐洲，亞洲和阿拉斯加流失，但格陵蘭倖存的牛群為重新引入俄羅斯和阿拉斯加奠定了基礎。在某些地方，引進的麝牛發現很難與本地馴鹿種群競爭，但總的來說，該物種似乎擁有自己的物種。在麝牛的情況下，人類是當地滅絕的罪魁禍首，人類應該嘗試通過重新引入來解決問題。然而，這種策略的危險之一是，該種群可能是從遺傳組成略有不同的牛群中獲取的。在重新引入的過程中，保護主義者可能會將動植物帶到不完全適合生存的區域。
在高山苔原生境中，由於山峰的隔絕，局部滅絕是一個非常普遍的問題。如果動植物在某一地點丟失，該物種可能很難從周圍但孤立的山脈中重新入侵。因此，由於人類的迫害而失去的動物被重新引入山區。在北美，根據落磯山脈和喀斯喀特北部的殘留種群，在俄勒岡州，內華達州，猶他州，科羅拉多州，懷俄明州和南達科他州重建了野山羊。類似地，歐洲阿爾卑斯山的密切相關的羚羊因狩獵而被嚴重減少，但由於重新引入，已恢復了以前的大部分範圍。
環保主義者還幫助一些鳥類傳播回以前被滅絕的山區。歐洲和亞洲有鬍子的禿鷹是一種巨大的鳥類，它以斷掉的骨頭為食，然後將其從空中掉落到岩石上，它得益於人類的運輸和精心照顧，將其帶回了幾處失傳的山脈由於人類的迫害。
現在，人類如此眾多，並且在污染大氣和海洋方面具有巨大的影響力，以至於地球上沒有任何部分不受影響。由於人類到達現場，甚至極地和高山的苔原偏遠地區也經歷了變化。正如第6章所討論的那樣，苔原是人類有用的生物群落，因為它擁有豐富的礦物質資源，遊憩機會以及在地球總體平衡中的作用。因此，人們將需要在苔原的保護中發揮越來越大的作用，既要保護苔原免受進一步的傷害，又要糾正由於人為錯誤而使該生物群落已經遭受的一些問題。與所有生物群落一樣，苔原的未來現在掌握在人類手中。
灰狼改變生態
在全世界，人們通常將狼視為害蟲。尤其是畜牧業者總是渴望消除這種聰明的，捕獵包的捕食者。在美國(阿拉斯加除外)，到20世紀中葉，灰狼已在該國北部減少為少數人口。即使在黃石國家公園，最後一頭狼也於1926年被槍殺。但是，在沒有狼70年之後，保護主義者開始擔心黃石公園的整個生態平衡因為狼的流失而改變了。公園中主要的獵物物種之一是麋鹿，而在沒有頂級捕食者的情況下，麋鹿種群擴大了，森林過度放牧。狼似乎對林木的平衡產生了間接影響。1995年，美國魚類和野生動物服務局從加拿大向黃石公園引進了15只灰狼，事實證明它們非常成功，如今已發展到300只左右。麋鹿種群減少，並創造了新的棲息地，尤其是在麋鹿放牧特別激烈的湖泊附近。被狼殺死的麋鹿遺骸為熊，烏鴉和鷹提供食物。簡而言之，狼的歸來增加了公園的生物多樣性。
結論
在極地地區和世界山區的苔原生物群落都面臨許多問題，其中一些威脅其生存。持續的氣候暖化幾乎可以肯定，這將會對地球產生特別的影響“ 最冷的生物群落。苔原謊言在世界上“ 小號四肢，無論是接近極點或山脈的最高部位附近。如果持續升溫，苔原將無法退縮。它可能會從山頂上消失(北極風山可能是個例外)，並被限制在北冰洋以南越來越狹窄的土地帶上。全球氣候變暖可能會使全球海平面上升，只會使情況變得更糟。除此之外，極地地區在下個世紀的溫度上升似乎可能比地球上其他大多數地方都要快。許多高度適應的耐寒植物和動物物種會發現自己處於氣候和空間壓力之下，而被更強，更具競爭性，更熱愛生活的物種所消除。苔原生物多樣性的一個希望是其巨大的遺傳變異性。苔原的生物不僅高度適應而且高度適應，這對於它們的生存可能至關重要。
極地平流層中的臭氧消耗對苔原構成了新的威脅，因為它允許來自太陽的更高水平的紫外線輻射滲透到大氣中。這可能會對裸露的組織造成遺傳損傷。造成臭氧稀薄的人為原因似乎已經確定，許多國家為減少這種對苔原生存的潛在嚴重威脅所做的努力可能證明是成功的。
污染，既以有害化合物的直接沉積形式，又以不太明顯的大氣和海洋污染形式，是對苔原的進一步損害。人們必須將污染控製作為保護該生物群落的優先事項。
因此，對苔原的保護將涉及在國際一級執行保護措施，其中許多措施已經被商定並已到位。但是，保護不僅需要保護，還需要保護。它需要主動管理。人類的活動減少了某些物種的範圍，這些生物可能需要人類的幫助才能在其先前的範圍內重建自己。同時，可能需要控制某些物種以避免過度使用資源，並且可能需要修改某些棲息地以確保敏感物種的生存。苔原對人類有用，而且本身俱有價值，苔原的未來在很大程度上掌握在人類手中。