（这是第四纪的作业，鉴于本人对地学基本完全一窍不通，主要就是做一些半吊子的翻译，暂时我没什么用处，也许有人有用处^)

1引言

   苔原带是一种分布在南极，北极和海拔较高处生态系统，其最主要的特点就是由于低温和较短的生长季而没有树木，tundra一词就来自于卡列里语，是表示没有树木的意思（Monin 1959）。在现有的生物区系里苔原重要分布在南北极和大陆山地的高海拔地区，在基地通常位于极地冰盖和高纬度冷湿针叶林之间(Strahler C A,1981)。

来自海洋，陆地沉积物，氧同位素，生化资料都表明在2.6MaBP前后全球发生了明显的降温事件（田明中，2009）。并且随着青藏高原的隆起，全球的热量分布格局发生了巨大的变化，都改变了苔原带的分布格局。

 

2苔原带在第四纪的主要分布变化

在古近纪，全球都比较炎热处于热带和亚热带季风气候背景下，到了后期发生了强烈的降温，在南极出现了冰川。北半球北部是泛北植物区，分布在植物北方温带地区，为落叶阔叶林，常见的有山毛榉属，枫杨树，桦属，椴属和栎属，裸子植物有云杉属，冷杉属和水杉属。南部为古热带植物群，主要由常绿阔叶林或常绿落叶阔叶林组成森林植被，主要的植物棕榈科，樟科，桃金娘科，罗汉松和硬叶栎，

进入新近纪，受青藏高原隆起，全球气候变冷和北极冰流的影响，北半球北部的泛北极植物群温暖带植物向南移动，排挤南部亚热带和热带植物群，温湿植物向南扩大，在欧亚大陆出现广大的大草原景观。

在新近纪的晚期，第四纪植物格局已经形成，但由于在第四纪地形起伏加大，气候冷暖干事波动频繁，季风作用强烈，使得第四纪植物群在纬向和垂直向上的迁移变得十分频繁和复杂而出现更多的局地植物群落。

第四纪的植物群可以分为冰期植物群和间冰期植物群。冰期植物群主要出现在高纬度的冰盖前缘和高山冰川前缘，也就是以苔原为特征，一个非常著名的冰期植物群被称为仙女木植物群，在末次冰期广泛地分布在中欧地区，主要植物有八瓣仙女木，北极柳，矮桦，对叶虎耳草以及灰藓等。而在远离冰期的冰流的南欧地区则出现以云杉，冷杉，落叶松以及落叶落叶林组成的泰加林。间冰期在冰期的苔原会被乔木占据，草本植物减少，形成森林植被景观。

于子成在对加拿大安大略湖南部进行分析来重建过去13000年的古气候，特别是晚冰期无树植被的生态历史（Zicheng Yu，2002）作者结合克劳福德湖（crawford lake）和twiss marl pond花粉和植物化石地层学的分析。在冰川消退期的最初几百年一些广泛分布的极地或山地的植物大化石，显示一个从赤杨-茱莉亚蝶-莎草稀疏苔原或临冰川荒漠向柳—桧柏—莎草密集苔原的转变。随后这一地区被云杉所占据。植被的改变呈现对气候变暖的一种滞后的反应。主要的改变发生在距今7500 ^14C有一个从松树主导的针叶林向混合森林转化阶段，而这个阶段是紧跟在末次冰期消融的。在全新世的中期和晚期植被的变化则与气候的变化联系更加紧密。

对Joe Lake 的花粉分析表明哈拉斯加西北部在晚第四纪的时候被四种苔原和两种森林—苔原为特征（Anderson, P. M，1994）。在至少40，000年以前，禾草—柳树在冰川期记录上表现出来。而间冰期的植被是以禾草-桦-柳苔原为主。杨林—桦原灌木在冰期转变的过程中存在。而在全新统被桦-杨灌木苔原所代替。在云杉森林灌木荒原在中全新统的中期被报道。这些结果表明阿拉斯加的西北部的苔原带是在全新统的后期才发展起来的，在更早期的时候苔原并非是阿拉斯加的主要生态系统。

在对新威尔士锡厄姆地区形成的化石群进行研究中，表明在当地才能在苔原生态系统的土壤（Retallack, G. J. 1999)。排水良好的古土壤显示深扎的根系痕迹，氧化铁结节，冻结溶解层和土块，但是很少有矿化和风化的痕迹。这次古土壤也显示种子厥的叶子碎片。最早的排水不好的古土壤显示板结的土壤系统，纹泥状页岩母质。同类土壤在北半球的苔原地区广泛分布，而古土壤显示比极漠土壤耕多的有机物，比极地林地有更少的风化。

 

3苔原带的变化特点和功能

苔原在历史和近代都被认为是纯碳汇存在。大量的碳被储存在北方这样的生态系统的土壤中(Miller P 1981)。但在全球气候变暖的条件下，水位下降，苔原中的分解作用增强，使苔原中的碳越来越多的排入到大气中，而成为碳源。这一过程在阿拉斯加被证实（Walter C. et al 1993）。并且这一过程与气候变暖会有一个正反馈的互相促进作用。

对苔原生态系统的消融程度表明，在冻土表层的土壤在夏季的融化和活动与周围气温和太阳辐射的吸收程度有关。这层的重要性在于夏季几乎所有的生物活动都在于此。冻土溶解的厚度不仅与气候，还与植被类型有关（Alexia M et al，2004）。植被类型之所以能够调节土壤溶解层在于它能够影响辐射吸收，进一步使土壤与周围隔热。Alexia等人在测量了阿拉斯加和加拿大随着温度梯度和植被的冻土溶解深度的变化，研究表明在最温暖的区域，并且具有深的植被深度，和在寒冷的具有最浅的植被深度的地方冻土的溶解深度都较小。而在中间区域，有中等程度的植被和空气温度，具有最大的溶解深度。这个结果显示温度和植被共同作用对冻土的活动深度产生影响。

人类对森林的过度利用造成了苔原带的向南部移动，在从朝鲜半岛到俄罗斯的萨哈林州，人工造成的陆地苔原多大170~500，000平方千米（Vlassova, T. K. 2002）。而这一类的苔原，在人类的影响下，即使气候变暖，也没有能够向北部扩张的趋势，甚至可能继续向温暖的南方扩张。

 

4 苔原在全球气候变化中的未来

全球气候变化，特别是气候变暖是个确定在发生过程。在此过程中苔原带的分布也会发生相应的变化。无论是在直觉，还是很多模型的研究都变现出苔原会出现向北移动（Skre, O., R. Baxter, et al. 2002）。

但是更细致的研究会有更为复杂的过程和变化。在局部地区泰加林和苔原交界处的变化历史表现非常复杂，所以跟据气候变化的结果会是根据不同地区的气候动态，进化历史，土壤发展和水文情况而发生不同的变动。但如上文中所提，在有些地区苔原带因为人类的影响会倾向于保持原有的面积或者扩大。

在我国的长白山的研究全球气候变暖对长白山岳桦苔原过渡带产生很大影响（周晓峰，2002）,气候变暖使得岳桦苔原过渡带中的岳桦分布主要以幼苗和幼树为主,其中岳桦的径级分布呈倒J字型,过渡带中岳桦种群格局呈聚集型分布。整个岳桦种群随着全球气候变暖有一种整体向上迁移的趋势,尤其以岳桦苔原过渡带最为明显,岳桦苔原过渡带变宽,岳桦向苔原侵入的程度加剧。但这一过程也可能与历史上长白山的林地被巨大干扰破坏有关。

还有研究表明植被的变化还与草食动物有关（Zimov. S.A 1995），草食动物的取食有助于草地生态系统的存在，而抑制苔藓为主的苔原生态系统。

在气候变暖的条件下，苔原带的变化将仍然是一个整体向高海拔，高纬度移动，局部会有不同的变化。在此过程中，积累的碳汇会释放，可能会进一步对气候变暖产生影响，而新的苔原带会开始新的积累过程。

 

参考文献

田明中，程捷. 2009. 第四纪地质与地貌学 北京：地质出版社 166~175

周晓峰，王晓春，韩士杰等. 2002. 长白山华岳-苔原过渡带动态与气候变化 地学前沿 9：227-231

Anderson, P. M., P. J. Bartlein, et al. 1994. LATE QUATERNARY HISTORY OF TUNDRA VEGETATION IN NORTHWESTERN ALASKA." Quaternary Research 41(3): 306-315.

Alexia M. Kelly, Howard E, Donald A. Walker, 2004, Role of Vegetation and Climate in

Melissa C. 2002 Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. 281-287

Miller P. C. 1983. Caron Balance in Northern Ecosystems and the Potential Effect of Carbon Dioxide induced Climate Change

Monin C A. 1959. Soil Geography 126-196

Permafrost Active layer Depth in Arctic Tundra of Northern Alaska and Canada, 26: 269-274Retallack, G. J. 1999. Carboniferous fossil plants and soils of an early tundra ecosystem. Palaios 14(4): 324-336.

Skre, O., R. Baxter, et al. (2002). "How will the tundra-taiga interface respond to climate change?" Ambio 12: 37-46.

Strahler A N. Strahler A H. 1981. Elements of Physical Geography 99-119 200-234

Vlassova, T. K.  2002. Human impacts on the tundra-taiga zone dynamics: the case of the Russian lesotundra." Ambio  12: 30-36.

Walter C. Oechel, Steven J. Hasting, George V etal. 1993, Recent change of Arctic tundra ecosystems from a net carbon dioxide sink to a source

Yu Z. 2002. Late Quaternary Dynamics of tundra and forest vegetation in the southern Niagara Escarpment, Canada. New Phytologist. 157:365~390

Zimov. S A, Chuprymin, V. I, Oreshko.A.P et al. 1995 Steepe-Tundra Transition:A Herbivore-Driven Biome Shift At The End of The Pleistocene. American Naturist. 146:765-794  

 

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自谭坤科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-228727-337292.html

上一篇：父亲节习作
下一篇：在玉泉遭遇的几瓶极低端红葡萄酒