综述：新型野火干扰对北美洲北方地区陆地覆盖和野生动物的影响

《Frontiers in Environmental Science》：Impacts of novel wildfire disturbance on landcover and wildlife in boreal North America

2023年加拿大西北地区创纪录的极端 wildfires 导致森林结构显著变化，影响 boreal caribou、鸟类等物种栖息地。火严重性增强破坏土壤有机层和残存植被，加速针叶林向阔叶林或草原转变，影响生物多样性及生态系统功能。需加强监测和预测模型应对气候变化。

　　2023年夏天标志着全球平均夏季气温首次突破了工业化前1.5°C的阈值，这不仅在气候学上是一个重要的里程碑，也在生态学上引发了广泛的关注。全球范围内的极端高温和干旱条件使得这一年的火灾活动达到了前所未有的水平，加拿大作为受影响最严重的地区之一，其气温比工业化前高出2.2°C，导致了破纪录的火灾季节。这场大火不仅在面积上打破了历史记录，还创造了多个大规模火灾，对生态系统和野生动物产生了深远的影响。特别是加拿大西北地区（NWT）的森林大火，展示了气候变化如何改变传统的火势规律，以及这些变化对北方生态系统的深远影响。这一年的火灾事件不仅揭示了未来可能的气候情景，还提醒我们，现有的生态知识体系可能不足以应对这些新的、更具破坏性的火灾模式。

### 气候变化与火灾的相互作用

随着全球气候变暖，高纬度地区的升温速度远高于全球平均水平。这种加速的气候变化不仅影响了降水模式，还改变了高纬度地区的水文特征。例如，一些高纬度地区的溪流可能正从春季融雪主导的水文模式转变为冬季主导的水文模式，这会降低生长季节的表面水分，从而增加火险。此外，蒸发量的增加超过了降水量的增加，导致高纬度地区出现了显著的水分亏缺。这些变化直接导致了火灾频率和强度的增加，从而形成了更加极端的火灾模式。同时，由于人类对自然火灾的干预和原住民传统燃烧实践的消失，导致了火灾周期的延长和燃料积累的增加。加上气候变化带来的雷暴活动增加，进一步提高了火灾的发生可能性。

### 火灾对北方生态系统的深远影响

近年来，加拿大和北美的火灾活动呈现明显的上升趋势。特别是在2023年，极地地区的火灾面积达到了历史最高水平，超过1500万公顷，是1986年至2022年平均值的七倍，也是历史上第二大的火灾年份。这种大规模的火灾不仅改变了森林的组成和结构，还对北方的野生动物产生了显著的影响。比如，火后的森林结构变得更加复杂，导致一些依赖成熟森林的物种如白尾鹿、北美驯鹿和某些鸟类的栖息地减少，而一些早期生长期的物种如美洲知更鸟和灰头鸦则可能受益。此外，火灾还影响了土壤微生物群落，从而改变了森林的生态功能，包括碳循环和水文条件。

### 野生动物的直接与间接影响

在火灾的直接影响下，许多小型哺乳动物、两栖动物和爬行动物面临较高的死亡率。例如，北美驯鹿因其冬季依赖树冠和地表的苔藓，当火灾破坏了这些资源时，它们的生存会受到严重影响。此外，某些物种如红腹蛇和西方蟾蜍可能因火灾而失去栖息地，尤其是当火灾的严重程度较高时。而像北美小鼠这样的物种则可能在火灾后迅速恢复，因为它们具有较高的繁殖能力，并且能够在火后未完全燃烧的区域找到庇护所。

对于鸟类而言，火灾可能会改变它们的栖息地选择和繁殖成功率。例如，一些依赖成熟森林的鸟类如加拿大黄鹂和晚霞山雀，可能在火灾后减少种群数量，而一些早期生长期的鸟类如美洲知更鸟和黑眼树雀则可能受益。同时，蝙蝠对火灾的反应也因种类不同而异。某些蝙蝠种类如小棕蝙蝠可能因为火后昆虫数量的增加而受益，而北方蝙蝠则更依赖于森林覆盖，可能因火灾而受到负面影响。

### 火灾对生态系统结构和功能的改变

火灾不仅影响了野生动物的分布和数量，还改变了森林的结构和功能。例如，高烈度的火灾可能导致土壤有机层的完全燃烧，这会减少土壤中的养分，并影响森林的再生能力。此外，火灾还可能加速永久冻土的融化，从而改变湿地和森林的结构，影响到更多依赖这些环境的物种。这种变化不仅影响了植物群落的组成，还可能对土壤微生物群落产生深远的影响，进而影响碳储存和循环。

### 长期生态影响与适应策略

在长期来看，火灾频率和严重程度的增加可能会导致森林组成从针叶林向阔叶林转变，甚至在某些情况下转变为非森林生态系统。这种转变对依赖针叶林的物种如北美驯鹿和红松鼠来说是不利的，而对依赖阔叶林或草本植被的物种如野牛和北美田鼠则可能是有利的。此外，火灾还可能改变森林的年龄结构，使得年轻的森林群落成为主流，这可能会影响整个北方生态系统的稳定性。

### 研究与监测的未来方向

面对日益频繁和极端的火灾事件，我们需要更深入地研究这些变化对生态系统的长期影响。现有的生态监测项目，如对野生动物的无线电追踪和生态摄像机的使用，可以为理解火灾对野生动物的影响提供重要的数据支持。然而，对于许多北方物种，尤其是那些尚未被充分研究的物种，我们仍然缺乏足够的信息。因此，未来的生态研究应着重于以下三个方面：

1. **加强监测和数据收集**：通过扩大现有的监测项目，获取更多关于野生动物对火灾反应的数据，特别是在火灾后不同时间尺度上的变化。
2. **利用遥感技术进行实时监测**：遥感技术可以提供大范围的火灾数据，帮助我们更及时地了解火灾对生态系统的影响。
3. **发展生态预测模型**：通过建立和测试生态预测模型，我们可以更好地理解和预测未来的生态变化，为适应策略提供科学依据。

总之，2023年的极端火灾事件不仅揭示了气候变化对北方生态系统的深远影响，也为我们提供了宝贵的研究机会。通过加强监测、利用新技术和建立预测模型，我们可以更好地理解和应对这些变化，为北方生态系统的保护和管理提供科学支持。