預計全球變暖將提高北方樹木的生長速度，但研究人員發現，隨著汙染水平達到峰值，西伯利亞北部樹木的生長速度減慢。研究人員使用了基於過程的北方樹木生長的正向模型，在有或沒有地表輻照度的情況下作為汙染物的替代物，表明自20世紀70年代以來北極變暗已經大大減少了樹木的生長。北極變暗是由於汙染、塵土或火山噴發引起的地球大氣中顆粒物增多所致的壹種現象，這種現象會部分遮擋陽光，減慢蒸發過程並幹擾水文循環。研究發現，大氣中的汙染水平降低了樹木通過光合作用將陽光轉化為能量的能力，因此它們無法像汙染程度較低的地區那樣迅速或強壯地生長。
西伯利亞北部的諾裏爾斯克（Norilsk）是世界上最北端的城市，人口超過10萬人，也是地球上汙染最嚴重的地區之壹。自1930年代以來，對該地區大量鎳、銅和鈀礦床的密集開采，加之環境法規的缺失，導致了嚴重的汙染。2020年5月發生的大規模漏油事件加劇了該地區對環境的破壞。自20世紀60年代以來，諾裏爾斯克工業園區產生的大量廢氣排放不僅直接破壞了約24,000平方公裏的北方森林，而且許多高緯度地區的幸存樹木也受到影響。高汙染導致樹木生長速度下降，進而影響到可在北方森林封存的碳儲量。
北方森林是地球上最大的陸地生物群落，其破壞程度可以從諾裏爾斯克附近樹木的年輪中看出，那裏死去的樹木已經蔓延到100公裏。盡管汙染與森林 健康 之間的聯系是眾所周知的，但它無法解釋樹木年輪研究中的“分歧問題”，即上世紀70年代以來樹木年輪寬度與氣溫上升之間的不關聯。研究人員利用有史以來規模最大的活樹和枯樹的年輪數據來重建諾裏爾斯克森林頂梢枯死的 歷史 和強度，展示了礦山和冶煉廠排放到大氣中的廢氣量如何造成北部森林枯死，為解釋分歧問題提供了新的證據。利用存儲在成千上萬棵樹上的信息，可以看到諾裏爾斯克在過去的九十年中遭受環境災難的後果。盡管在歐洲大部分地區已經成功解決了硫排放和森林枯死的問題，但對於西伯利亞而言，由於缺乏長期的監測數據尚無法評估其影響。
研究人員采用年度分辨率和年輪寬度測量值的擴展，以及新的高分辨率木材和土壤化學測量值，使研究人員能夠量化對諾裏爾斯克生態系統造成的破壞程度。由於汙染水平的提高，諾裏爾斯克附近的樹木在20世紀60年代開始大量死亡，達到峰值。由於北極的大氣汙染是由大規模的環流模式造成的，因此研究範圍遠遠超出了諾裏爾斯克工業汙染的直接影響，並且發現北部高緯度地區的樹木也受到了影響。工業汙染的影響範圍如此廣泛令人驚訝！鑒於北方森林的生態重要性，北高緯度地區的汙染水平可能對全球碳循環產生巨大影響！
參考文獻：Ecological and conceptual consequences of Arctic pollution，2020，Ecology Letters ，doi：abs/10.1111/ele.13611。
責編：朱張航宇