西伯利亚桤木的入侵削弱了融冻永久冻土泥炭地生态系统的可持续性

《Current Biology》：Impaired sustainability of thawing permafrost peatland ecosystems by Siberian alder colonization

西伯利亚杨通过生物固氮释放热量（4,330–34,630 MJ·ha?1·y?1），加速永久冻土解冻，并改变表层泥炭和有机土层的微生物多样性，同时促进邻近泥炭地优势植物生长，对北极泥炭地生态系统稳定性产生反馈影响。

　　

重点内容

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西伯利亚桤木的入侵对永久冻土的融化产生了显著影响

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西伯利亚桤木通过氮固定过程释放的热量为4,330–34,630 MJ/年·公顷

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表层泥炭和有机土壤中的微生物多样性发生了显著变化

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西伯利亚桤木森林对邻近泥炭地主要物种的生长具有促进作用

总结

人为引起的气候变暖导致北半球泛北极地区的永久冻土融化，进而引发生态系统生物多样性和生物地球化学的变化。本研究分析了西伯利亚桤木入侵对永久冻土融化、土壤微生物多样性以及邻近泥炭地植被的影响。我们首次发现，由桤木与Frankia菌根共生体进行的生物固氮（BNF）过程释放的热量加速了桤木森林中永久冻土的融化。根据估算，生物固氮过程每公顷每年释放的热量约为4,330–34,630 MJ。这一数值与微生物有机质分解过程中释放的热量处于同一数量级，约占后者总能量的7.6%。西伯利亚桤木的入侵显著改变了表层泥炭和有机土壤中的微生物多样性，并对邻近的泥炭地主要植物物种产生了促进作用（这一结论通过碳和氮稳定同位素分析得到证实）。这些结果揭示了西伯利亚桤木森林通过生物固氮过程释放热量导致永久冻土融化的机制，既体现在具体地点上，也体现在整个生态系统层面。这些发现补充了目前关于全球变暖背景下微生物分解作用对永久冻土区域土壤加热和碳释放过程的认识。此外，研究表明西伯利亚桤木的入侵对气候变化引起的永久冻土融化具有显著影响，从而威胁到了泛北极地区泥炭地生态系统的可持续性。