破纪录的高温在冬季袭击南极洲

南极洲的干谷形成了已知最寒冷、最干旱、风力最大的生态系统。图片来源：Michael Gooseff/加州大学博尔德分校

2024 年夏季将成为美国乃至全球众多城市有记录以来最热的夏季。值得注意的是，就连南极洲在冬季高峰期也出现了异常高温，一些地区的气温比通常的七月气温高出 50 华氏度以上。

科罗拉多大学博尔德分校的研究人员等科学家在《地球的未来》杂志上发表了一项研究，揭示了热浪，尤其是在南极洲寒冷季节出现的热浪，可能会对生活在那里的动物产生怎样的影响。这项研究说明了气候变化加剧的极端天气事件会对南极洲脆弱的生态系统产生怎样的深远影响。

2022 年 3 月，地球上有记录以来最强烈的热浪袭击了南极洲，而此时南极洲南部地区的生物正准备迎接即将到来的漫长严冬。极端天气使南极洲部分地区的气温比平均气温高出 70 华氏度以上，甚至连地球上最寒冷、最干旱的地区之一--麦克默多干谷（McMurdo Dry Valleys）的冰川和积雪也被融化。

作为南极洲长期生态研究（LTER）项目的一部分，研究小组发现，突如其来的融化和随后的迅速再冻结很可能扰乱了许多生物的生命周期，并导致麦克默多干谷（McMurdo Dry Valleys）大片无脊椎动物死亡。

论文的资深作者、中大博尔德分校土木、环境与建筑工程系教授迈克尔-古塞夫（Michael Gooseff）说："我们必须关注这些信号，即使它们来自极地沙漠土壤中的微小生物。它们是变化的早期响应者，这些变化可能会连带影响到更大的生物、地貌，甚至是远离南极洲的我们。"

2021 年 11 月，当 Gooseff 抵达南极洲时，南极洲的面貌与过去二十年来差不多。作为北极和阿尔卑斯研究所（INSTAAR）的研究员，Gooseff在过去十年里一直领导着麦克默多干谷的LTER项目，这是一个由美国国家科学基金会资助的项目。几乎每年南极夏季，他都会前往南部地区，研究那里的生态系统以及生物如何在极端环境条件下生存。

虽然大多数动物都无法忍受该地区的干燥和寒冷，但包括线虫和水熊在内的一些微生物和无脊椎动物却在这片冰冻的沙漠中茁壮成长。水熊是一种八足小动物，体长 0.002 到 0.05 英寸。它们可以在极端条件下生存--低至华氏零下 328 度，高至华氏 300 度--这些条件会杀死大多数其他形式的生命。

2022 年 2 月，在南极夏季结束之前，极地探险队的所有成员离开了南极大陆。一个月后，南极洲经历了有记录以来最极端的热浪，其原因是一场被称为"大气河"的强烈风暴将潮湿空气长距离输送到极地地区。

研究小组在麦克默多干谷（McMurdo Dry Valleys）的传感器记录到，3 月份的气温通常在零下 4 华氏度左右徘徊，而现在气温已升至冰点以上，比平均气温高出 45 华氏度。

卫星图像和溪流排水测量结果表明，在夏季解冻高峰期过去两个多月后，突然变暖使山谷的土壤变湿，而此时土地通常是干燥的。

热浪过去两天后，气温骤降，土壤结冰。这一事件发生在一个关键的过渡时期，此时生物会蜷缩起来，为黑暗寒冷的冬天做好准备。Gooseff和他的同事对山谷中的动物如何应对感到好奇。

Gooseff 说："这些动物投入了大量的能量来准备和关闭过冬。当第二年夏天天气开始变暖时，它们会消耗能量再次活跃起来。对于像这次热浪这样的异常天气，我们最担心的问题之一就是这些动物可能会开始消耗更多的能量，以为现在是夏天，但两天后又不得不再次关闭。在耗尽能量储备之前，它们能经历多少次这样的循环？"

第二年夏天，即 2022 年 12 月，他和研究小组重返南极洲。他们对土壤进行了取样，并对热浪期间生活在潮湿地区和干燥地区的生物进行了比较。

他们观察到，在潮湿的地区，常见的线虫Scottnema的数量减少了 50%。苏格兰蛔虫适应极度寒冷和干燥的气候。

"热浪使环境显得足够温暖，让万物变得潮湿，为夏季创造了一个虚假的开端。对这些温度做出反应的一些生物学特性可能会因此受到严重破坏，"Gooseff 说。

极端天气之间的急剧波动会对史考特水稻这样的敏感物种造成极大的影响，但对其他动物（如沙蜥）的影响可能要小得多。这些生物对湿气的耐受力较强，因此当环境变得更加潮湿时，它们就能大量繁殖。

"土壤中哪些物种以及种群数量的变化会对生态系统的食物网和养分循环产生重大影响，"Gooseff 说。

以前的研究表明，干谷土壤生态系统中约有 10%的碳是由线虫Scottnema处理的。由于气候变化加剧了南极洲的极端天气事件，较大的物种也受到了影响。例如，2013 年夏天，南极洲东部阿德利海岸出现异常降雨，导致该地区所有阿德利企鹅雏鸟死亡。7 月，南极洲东部部分地区的气温比通常的冬季平均气温高出 50 °F。

Gooseff 和他的团队计划继续记录极端天气事件及其对南极生态系统的影响。他说："在南极洲发生的事情不会只留在南极洲。冰架的消失对我们海洋的质量平衡有相当大的影响，甚至会影响到数千英里之外的我们"。

编译自/ScitechDaily