科学参考▲全球变化的前哨与屏障，王根绪：冰冻圈生态系统( 二 )
1冰冻圈要素的调控作用
植被对冻土形成与分布的影响具有普遍性 ， 其机制表现在植被覆盖对地表热动态和能量平衡的影响 ， 以及植被覆盖对表层土壤有机质与土壤组成结构方面的作用；土壤有机质与结构变化将导致土壤热传导性质的改变 ， 从而影响活动层土壤水热动态（图2） 。
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图2植被覆盖与土壤有机质变化对冻土热传递的影响
这是生态系统对冰冻圈要素具有强大保育功能的具体表现 ， 同样的作用也体现在对海冰减缓融化速率的作用方面 。 由于冰冻圈特殊的生物环境与生境特点 ， 不同冰冻圈要素对生态系统具有不同的作用途径、方式与生物学机理 。 例如 ， 积雪厚度与融化时间等不仅决定了植被类型及其群落组成 ， 而且也对植物的生态特性起着关键作用 。
冰川消融通过增加径流 ， 向干旱区或海岸带环境提供更加丰富的淡水、养分和有机碳等物质 ， 从而较大幅度改变下游或海洋生态系统 。 多年冻土则通过对水循环、生物地球化学循环的影响 ， 制约生态系统类型、分布格局、生产力及生物多样性 。
2生态系统碳氮库的巨大冷储效应
整个北半球多年冻土区的3m深度范围内土壤有机碳库大致为1672PgC ， 该值相当于全球地下碳库的50% ， 因此冰冻圈碳库在全球碳平衡中占据极其重要的位置 。 另外 ， 在北极、亚北极植被的净生产力中 ， 每年大约有24.7亿吨的碳以凋落物的形式进入土壤圈 。 另外 ， 在北极地区和青藏高原多年冻土区广泛分布的地衣和苔藓植物中因丰富的蓝藻细菌而具有重要的固氮作用 。 在北极地区的一些流域中 ， 这些固氮作用每年固氮量可达0.8—1.31kgN/hm2 ， 占据流域总氮输入的85%—90% 。
2冰冻圈生态系统对全球变化的响应与适应冰冻圈生境要素对气候变化的高度敏感性 ， 导致冰冻圈生态系统整体上是地球表面对气候变化最为敏感的生物部分 ， 现阶段我们对于陆地生态系统响应气候变化的绝大部分认知来源于冰冻圈生态系统 。 系统理解各种冰冻圈变化对生物圈的影响与调节作用及生物圈对冰冻圈的反馈是冰冻圈生态学的核心内容 。
全球变化的前哨：敏感性与指示性
近30年来 ， 陆地上生态系统变化幅度最大的区域是北极苔原分布区 ， 表现在植被指数（NDVI）的普遍性增加和生物量增大 ， 其直接原因是灌丛大幅度扩张 ， 以及苔原植被群落的演替 。 生产力的变化往往与植物群落组成的变化有关 。 因此 ， 大部分苔原地区一些高地生境的草和灌木的覆盖增加 。
在苔原地带“变绿”的同时 ， 泰加林带则呈现“变黄” ， 产生森林退化的原因与冻土退化关系密切 ， 即冻土退化导致森林植被被湿地草甸植被所取代和冻土退化导致干旱胁迫加剧 。 青藏高原植物群落的演替也十分剧烈 。
伴随冻土退化 ， 在20世纪80年代—20世纪90年代及21世纪最初的5年间 ， 青藏高原高寒草地曾一度出现了较为严重的退化演替（图3） 。
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图3冰冻圈变化引起的生态系统的级联和反馈影响
另一个生态敏感性变化的指示是植被的物候普遍性和大幅度改变 ， 北极地区和青藏高原均发现较为显著的植物春季生长提前和秋季生长延迟 ， 以及繁殖物候改变等 。 这种变化对生物多样性的作用是负面的 ， 北极地区因为灌丛植被生长延长、遮阴作用增大和对积雪拦截厚度增大 ， 导致禾草类和隐花植物大量消失 。
整个海洋冰冻圈生态系统对气候变化的响应可能最主要是由海冰消退传导的 。 围绕海冰生境 ， 既有群落内的食物链级联反应 ， 也会通过有机物沉降和生物迁移等与水体生物群落发生相互作用 。 不考虑营养盐限制 ， 海冰消退对水体初级生产者的影响肯定是正面的 ， 而对依附海冰生长的冰藻则因地而异——有些地区冰藻类和冰动物群（icefauna）的多样性和丰度持续减少 。
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