Глобальные изменения, вызванные парниковым газом, не приведут к эквивалентным уровням потепления во всех частях мира. В связи с явлением, называемым полярным усилением, полюса Земли прогреваются и будут продолжать прогреваться быстрее и достигать более высокой величины относительного потепления, чем среднее планетарное потепление. Это связано с тем, что тепло легко переносится океанами и атмосферой в сторону полюсов благодаря положительным эффектам обратной связи, включая снежный покров, альбедо, растительность, сажу и водорослевой покров в Арктике и Антарктике, и многим другим явлениям системы Земли, которые усиливают полярное потепление по мере увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере. Вопрос в том, окажут ли глобальные изменения непропорционально большое влияние на биологию растений, функционирование экосистем, экологию и обратную связь в самых высоких широтах нашей планеты в связи с феноменом полярного усиления?
Последние, исторические спутниковые наборы данных документально подтверждают озеленение тундрового биома, распространение древесных кустарников и древесных таксонов в тундровые системы и общее увеличение биомассы древесных растений и относительного изобилия. Значительные научные усилия сосредоточены на том, каким образом такие изменения растительности отразятся на климатической системе Арктики через изменения в секвестрации углерода и круговороте воды и изменении интенсивности поверхностного облучения.
Растущая кустарнистость, вероятно, уже оказала неожиданное негативное воздействие на популяции травоядных животных, таких как карибу, в результате снижения качества кормов. Кроме того, полученные на местах данные о реакции древесных растений на усилившееся потепление Арктики не всегда являются положительными. В некоторых таксонах наблюдается замедление роста деревьев из-за вызванного засухой стресса и негативного биотического взаимодействия, такого как заражение короеда-жука.
Спутниковые нормализованные данные индекса различий растительного покрова зафиксировали участки подрумянивания, которые указывают на потерю продуктивности, а также на озеленение арктической растительности. Кроме того, значительная доля растительности Арктики среди всех функциональных типов растений не претерпела заметных изменений в производительности в ответ на современные глобальные изменения. В связи с тем, что сдвиги в экологическом составе кофизиологической функции растительности или и того, и другого могут оказывать значительное влияние на климат и биотическую систему в целом, важно прогнозировать, будут ли сохраняться краткосрочные временные тенденции изменения растительности Арктики в условиях глобального потепления, вызванного CO2. The The Theпалеоботанические данные о высокой флоре Арктики могут дать широкое представление об этих вопросах.
Кроме того, полученные на местах данные о реакции древесных растений на усилившееся потепление Арктики не всегда являются положительными. В некоторых таксонах наблюдается замедление роста деревьев из-за вызванного засухой стресса и негативного биотического взаимодействия, такого как заражение короеда-жука. Спутниковые нормализованные данные индекса различий растительного покрова зафиксировали участки подрумянивания, которые указывают на потерю продуктивности, а также на озеленение арктической растительности. Кроме того, значительная доля растительности Арктики среди всех функциональных типов растений не претерпела заметных изменений в производительности в ответ на современные глобальные изменения. В связи с тем, что сдвиги в экологическом составе, экофизиологической функции растительности или и того, и другого могут оказывать значительное влияние на климат и биотическую систему в целом, важно прогнозировать, будут ли сохраняться краткосрочные временные тенденции изменения растительности Арктики в условиях глобального потепления, вызванного CO2. Палеоботанические данные о высокой флоре Арктики могут дать широкое представление об этих вопросах.
Геологические данные изобилуют высокой полярной ископаемой флорой, демонстрирующей полностью покрытые лесом экосистемы на палеолатитах 79◦N и 75◦S, возраст которых варьируется от 290 миа в Пермской Антарктике до примерно 23 миоцена в Арктике и около 37 миа в Антарктике (поздний эоцен). В совокупности эти полярные ископаемые леса показывают, что полностью покрытые лесом наземные экосистемы с плотностью деревьев, сходные с современными лесами в умеренных и тропических широтах, могут быть устойчивыми в Арктике и Антарктике, когда глобальная концентрация CO2 в атмосфере составляет 500 ppm и вызываемое парниковым эффектом усиление 5 W/m2. Наличие высокоширотных лесов в геологическом прошлом также свидетельствует об исключительной уязвимости современного тундрового биома, который, как представляется, отсутствует на протяжении миллионов лет истории Земли в периоды повышенного глобального тепла и повышенного содержания CO2 концентраций. На основе биомных реконструкций и документально подтвержденного наличия полярных лесов представляется, что тундрового биома в его нынешнем виде не существовало большую часть мезофильной эры эволюции сосудистых растений и раннего каенофита вплоть до появления антарктических ледниковых покровов в районе эоцено-олигоценовой границы, около 34 Мья.
Палеоботанические исследования показали, что в начале эоцена (56-49 Мья), в период пика устойчивого глобального потепления в течение последних 65 миллионов лет, Северный Ледовитый океан был cвободным от льда и окаймлен мозаикой смешанных лиственных (Каря, Ликвамбар, Ульмус, Ларикс), вечнозеленых (Пицея, Пинус) и болотных (Метасеквойя, Глиптостробус) лесов, изобилующих высокой плотностью водного папоротника Азолла. Для лесов Метасеквойя на сайте 79◦N были реконструированы предполагаемые высоты навеса от 25 до 40 м, а надземная производительность составляет от 2,8 до 5,5 мг/(га в год), что, как считается, аналогично тому, что наблюдается сегодня в старых тропических лесах умеренной зоны роста на севере Тихого океана. Присутствие "Азоллы" объясняется высоким уровнем стока в Северный Ледовитый океан, что приводит к достаточному освежению морской воды или появлению пресноводной шапки, пригодной для ее выживания и распространения. Значительно большее количество осадков в Арктике, чем в настоящее время, также подтверждается изотопным анализом колец ископаемых деревьев и физиогномических исследований листьев, хотя определение сезонного характера осадков остается спорным, а именно было ли это преимущественно летом или круглый год. Окончательное исчезновение Азоллы в Северном Ледовитом океане связано с уменьшением стока и небольшим увеличением солености воды.
