洛桑聯邦理工學院的一名科學家與來自歐洲各地大學的同事完成了有史以來第一項定量研究，研究了森林土壤有機物溶解在水中后可能對高海拔和高緯度湖泊造成的變化。

上圖：雪豹棲息地巡護。圖源：綠會雪豹保護項目執行報告。

林木線，簡稱林線，也稱森林界線，一般指因氣候、環境等因素分隔的森林生長界線。在該線以內，森林植被可以如常生長，一旦超過該線則無法生長。由于全球變暖，世界各地的林木線正在上升。根據地區的不同，它們每年攀爬10至100米，使森林越來越接近高海拔和高緯度湖泊，林線的上升會導致土壤有機質被輸送到高山和北極湖泊，這無疑會對兩個生態系統產生影響。

一組科學家首次在分子水平上仔細研究了可能產生的后果。他們最近發表在《自然通訊》上的研究結果表明，林線上升可能會影響高海拔和高緯度湖泊中的溶解有機質（DOM），并改變湖水的生物地球化學循環（或稱物質循環）。

具體來說，科學家們觀察到，接觸新碳的天然細菌在生產生物質方面的效率可能會降低，從而成為溫室氣體排放的潛在來源。鑒于我們星球上有數以千計的此類湖泊，這一發現尤為重要。

土壤有機碳的組成不同，具體取決于其位于高山草原還是森林。到目前為止，科學家們還不確定土壤中的有機碳滲入高山和亞北極湖泊后會發生什么反應。

這些湖泊已經含有少量的DOM，它作為天然細菌的資源發揮著至關重要的作用。但隨著林線的推進，湖泊周圍的土壤成分會發生變化，當下雨或雪融化時，土壤中含有的有機碳將被帶入湖泊。

這就是包括洛桑聯邦理工學院 (EPFL) 的漢內斯·彼得 (Hannes Peter) 在內的研究團隊研究的過程。彼特是洛桑聯邦理工學院河流生態系統實驗室 (RIVER) 的生態學家和生物地球化學家，該實驗室隸屬于位于錫永的 ALPOLE 高山和極地環境研究中心。

芬蘭北部和奧地利阿爾卑斯山的湖泊

湖泊細菌通常以兩種方式之一對DOM做出反應：要么以 DOM 為食并生長，以產生構成食物鏈基礎的生物量；或者對DOM進行低效處理，并將其以二氧化碳的形式呼吸。為了更仔細地研究這些機制，研究人員在芬蘭北部的一個高緯度湖泊和奧地利的一個高海拔湖泊進行了實地實驗，并將其與實驗室實驗和分析相結合。

通過收集湖水樣本，并添加樹線上方和下方土壤中的 DOM，最后觀察細菌是否會產生更多的生物量或二氧化碳。研究人員最終得到的結果是，當細菌暴露于樹線以下土壤中的 DOM 時，會排放更多的二氧化碳。

解析單個碳分子

該團隊使用德國合作大學安裝的精密高精度儀器進行分析。借助該儀器，他們能夠單獨檢查每個 DOM 分子。

通過鑒定DOM 中包含的 2,500 多種分子，并能夠了解細菌代謝最快的分子，并且研究整個分解過程，研究人員得出，當林線上升時，高山湖泊中的細菌可能會排放更多的二氧化碳。

研究人員表示，這僅僅是研究的第一步，需要更多的研究來確定額外的碳將如何影響環境。但細菌會隨著不斷變化的條件快速適應，可能會帶來嚴重的影響。

繪制瑞士高山森林擴張圖

洛桑聯邦理工學院ALPOLE研究中心的另一組科學家也在研究林線移動的影響。Thien-Anh Nguyen，博士 環境計算科學與地球觀測實驗室 (ECEO) 的學生和她的同事開發了一個人工智能驅動的程序，繪制了 80 年來瑞士阿爾卑斯山森林擴張的地圖。

該程序是開源的，清楚地顯示了沃州和瓦萊州阿爾卑斯山的林線如何向更高的海拔移動。

Nguyen和她的同事使用瑞士聯邦地形局提供的1946年至2020年間拍攝的數千張照片來訓練他們的算法。盡管數據集中包含廣泛的圖像質量和分辨率，但仍面臨著有效訓練算法的挑戰。

該計劃說明了這種變化發生的速度有多快，這主要是由于氣溫升高和農業用地廢棄所致。

Nguyen 的研究發表在《環境遙感》（Remote Sensing of Environment）期刊上，這是首次在如此大的范圍和如此細的層次上繪制阿爾卑斯山林木線的變化過程。

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編譯 | LYJ
審核 | Daisy
排版 | 綠葉

參考資料略

來源: 海洋與濕地