全球變化對(duì)泥炭地的影響

2011年秋季學(xué)期）全球變化對(duì)泥炭地的影響PeatlandResponsetoGlobalChange)濕地科學(xué)年級(jí) 專業(yè) 姓名 學(xué)號(hào) 全球變化對(duì)泥炭地的影響（PeatlandResponsetoGlobalChange）與其他任何一種陸地生態(tài)系統(tǒng)相比，泥炭地儲(chǔ)存著更多的碳元素。雖然它只覆蓋了全球陸地面積的3%，但是泥炭地儲(chǔ)存的碳的量相當(dāng)于空氣中二氧化碳的中碳含量的一半。在漬水條件下的土地會(huì)慢慢腐爛分解，緩慢流動(dòng)的地下水流使得一部分腐爛的有機(jī)物質(zhì)可以在泥炭地里沉淀積累。但是經(jīng)過同樣過程的厭氧物質(zhì)的分解使得碳沉積的同時(shí)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的溫室氣體甲烷。經(jīng)過幾世紀(jì)的跨度，泥炭地對(duì)環(huán)球輻射平衡發(fā)揮了凈冷卻效果，因?yàn)榇髿庵辛鲃?dòng)的長(zhǎng)期存在著的二氧化碳最終超過了短暫存在泥炭地釋放的甲烷。然而如果泥炭地開始大規(guī)模的減少，這些被儲(chǔ)存的碳元素就會(huì)被釋放出來(lái)，減少抑或徹底顛倒它們的凈冷卻效果。在接下來(lái)的幾個(gè)世紀(jì)，泥炭地的碳平衡會(huì)怎樣變化呢？當(dāng)今對(duì)泥炭地最直接的威脅是來(lái)自人類的破壞：農(nóng)業(yè)種植或者排水系統(tǒng)（比如說水稻，棕櫚樹油或者樹林）和采礦業(yè)（比如園林藝術(shù)和燃料）。然而還有著雖然不那么明顯，但確實(shí)存在著潛在的破壞，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)足的影響的因素，比如全球變暖。大多數(shù)泥炭地都位于北半球的副極地地區(qū)，那里的氣候比全球的任何其他地方變暖速度更快。泥炭地同樣還被許多其他未來(lái)的環(huán)境因素影響著，比如說降水量和降水頻率、大氣沉積的活性氮和硫、大氣中cq2的含量、極端天氣、火等等等。這些因素通過很復(fù)雜的方式相互影響，相互作用，使得泥炭地預(yù)防凈冷卻的效果不至于輕易的被單獨(dú)的沖擊破壞。來(lái)自不同地區(qū)的調(diào)查研究越來(lái)越趨向于把泥炭地看做是復(fù)雜的系統(tǒng)，大家在這一概念上成聚合的趨勢(shì)：泥炭地具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，能夠應(yīng)對(duì)頻繁的內(nèi)部發(fā)育改變和外在力量的快速改變的能力以及一定的重組能力。為人所熟知的是，泥炭地的表面可以上升或者下降，在對(duì)降雨或者不嚴(yán)重的干旱做出反應(yīng)時(shí)會(huì)極具戲劇化的隨著明顯的變化，當(dāng)然同時(shí)又能持續(xù)的保持著與地面適度的水平關(guān)系。這種泥炭地呼吸和蘚的海綿式吸水阻擋空氣的自然性有密切聯(lián)系。最近的研究顯示，泥炭地的碳平衡可以按一定順序的有彈力的恢復(fù)一些小擾動(dòng)，甚至是比較嚴(yán)重的攪動(dòng)。比如說，碳泥核或者一片泥炭區(qū)域地潛水位的下降會(huì)導(dǎo)致土地產(chǎn)生吸作用，使碳含量損失。但是碳的流失會(huì)降低泥炭地表面，使其高于潛水面，從而有效的使系統(tǒng)回到其最開始的狀態(tài)。相反，當(dāng)遭遇綿長(zhǎng)的洪水時(shí)，不斷上升的地下水會(huì)刺激蘚類和其他植被的生長(zhǎng)，從而引起了碳的累計(jì)。實(shí)際上正是這些

植被提高了泥煤的表面同時(shí)也降低了當(dāng)?shù)氐叵滤?。因而，一個(gè)環(huán)境的改變也許導(dǎo)致了碳含量的累積或者流失，但是環(huán)境擾亂能同時(shí)引起一種使其恢復(fù)到最初狀態(tài)的能力，這種能力便會(huì)緩和環(huán)境所帶來(lái)的沖擊。受到更加強(qiáng)烈和更加持久的環(huán)境變化的影響，泥炭地可能從一種狀態(tài)完全的演化為另外一種狀態(tài)（如圖所示，根據(jù)它的形狀不同而定）。一個(gè)對(duì)于瑞典沼澤地核心的分析顯示出一系列三個(gè)不同的泥炭蘚組合的演替方式，它們依次逐漸濕潤(rùn)的環(huán)境狀況，正對(duì)應(yīng)了它們?cè)谶^去5000年里逐漸增多的降水。泥炭地的轉(zhuǎn)變是突然發(fā)生（幾年到幾十年）并且伴隨著碳含量累積的顯著增加。在轉(zhuǎn)變之間，碳累積率會(huì)慢慢降低，部分是因?yàn)樵鲩L(zhǎng)的泥碳蘚提升了泥炭相對(duì)于地下水的水平高度。然而，在過去的1000多年中，碳累積率卻急劇下降。由于氣候足夠濕潤(rùn)得可以形成微觀的洪水，創(chuàng)造了一個(gè)脊—谷的，容積大大減少的泥炭地，使得泥炭地固碳能力大大降低。泥炭地和在永久凍土層底下的副極地苔原對(duì)全球變暖的反應(yīng)也隨著復(fù)雜的生存適應(yīng)系統(tǒng)的變化而變化。通過對(duì)覆蓋了加拿大副極地地區(qū)150年的泥炭核的分析研究顯示，由于在不連續(xù)的多年凍土覆蓋下的泥炭上升并消融，引起了淺水層附近的地表的崩塌。這種崩塌誘發(fā)了植物的從因干燥寒冷氣候的物種特征到潮濕的海蘚物種特征的轉(zhuǎn)換并伴隨著碳沉積和甲烷排放均增加碳積累和甲烷排放的速度都逐漸隨著生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展成一個(gè)大陸沼澤而下降。由此，研究者得出了一個(gè)結(jié)論，那些沼澤會(huì)有針對(duì)性的排放出低水平甲烷量的同時(shí)不斷的固碳.以此作者推斷在加拿大西部永凍土向草地轉(zhuǎn)變并最終成為沼澤的長(zhǎng)期過程中將存在一個(gè)氣候變冷的效應(yīng)。然而溫暖干燥及地表卻沒有崩塌會(huì)導(dǎo)致持續(xù)的碳流失，就像在最初幾年一個(gè)關(guān)于阿拉斯加北極苔原帶土地長(zhǎng)期研究的報(bào)告顯示的那樣?？傊?，碳的累積或損失取決于在生態(tài)系統(tǒng)中過渡期是朝向或背離著符合碳富集的最佳條件，同時(shí)水文條件應(yīng)對(duì)氣候變化的反應(yīng)也起著決定性的作用。長(zhǎng)期的地球環(huán)境改變 尤其是氣候變暖，洪水以及氮沉積量的升高 最終可能促使了一些正在形成的泥炭地區(qū)（或是具備有泥炭地形成條件的地區(qū)）轉(zhuǎn)變成新的生態(tài)系統(tǒng)，例如草原、灌叢帶。在過渡期中，通過維管束植物生長(zhǎng)而增加的生物量會(huì)補(bǔ)充一部分因土壤氧化而損失的碳。然而即使一些純凈的碳累積量恢復(fù)了，這種積累是短暫的：泥炭地的核心質(zhì)量最好的以及緩慢轉(zhuǎn)移和貯存了數(shù)百上千年的碳已流失了。就泥炭地作為一個(gè)復(fù)雜的適應(yīng)性系統(tǒng)而言，其特征為一個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的平衡態(tài)——在一定程度的干擾改變下具有彈性但是在高強(qiáng)度的干涉下就會(huì)轉(zhuǎn)化為一個(gè)新的狀態(tài)，這為了解和模擬它們對(duì)于全球環(huán)境變化的的反饋提供了一個(gè)有意義的參照標(biāo)準(zhǔn)。另外，如果忽略泥炭地固有的強(qiáng)烈內(nèi)在反饋，就可能會(huì)導(dǎo)致在評(píng)估它們對(duì)全球環(huán)境變化方面的反應(yīng)時(shí)，會(huì)很大程度變得的過高或者過低。未來(lái)環(huán)境中泥炭地將經(jīng)歷的內(nèi)部的回饋和環(huán)境的變