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根据美国宾夕法尼亚州立大学的一位水文学者，北极和南极的冰层和冻土受到了气候变化引起的全球变暖的影响，但是由于地形和地质状况，南北极冰雪消融的结果却不尽相同。
“极地，尤其是北极地区，升温的速度快于其他地区。”宾夕法尼亚州立大学土木与环境工程副教授迈克尔·古瑟夫于8月11日在得克萨斯州奥斯丁市召开的第96届美国生态学会的年会上对与会者说。“结果，极地地球系统的变化直接引起生态系统的变化。”
尽管这些变化在南极和北极有所不同，但是在其对当地环境和全球环境产生的影响方面可能具有重要意义。虽然北极中部是由水面之上的冰层构成的，不过北极圈内的加拿大北部、阿拉斯加、西伯利亚和格林兰岛都有陆地。相关的陆地和海洋生态系统受到了冰盖消融和土壤解冻的影响，但是在整个大陆几乎被大面积冰盖覆盖的南极洲，气温升高改变了水流、湖泊和生活在那里的微生物。
“我们对北极的重点关注在某种程度上是因为那里有人居住，但同时也因为那里的冰更易受到影响。”古瑟夫说，“整个冻土地带的气温、雪和雨随年和季节发生改变。我们知道，秋季到来的时间比过去晚了。”
在对气温升高的反馈更加快速的北极，气候变暖正在剥蚀永久冻土层，即在每年的解冻时期通常仍然保持冰冻的地层。这会引起含有沼泽地的、不规则的地貌出现。随后出现的降雨或雪融水会侵蚀地表，携带泥沙和沉积物进入水体，改变河流和溪流的路径。泥石流也是遭到剥蚀的永久冻土地区的一种常见现象。“藻类、昆虫和鱼类都需要应对这一沉积物含量提高的情况。”古瑟夫说。
当微生物可使营养物矿化时，延长的解冻期会导致每年解冻的土壤具有更长的活跃期。而在解冻期较长的情况下，植物会继续其受日光的时间长短和强度支配的正常循环，因为日光的时间长短和强度并没有改变。微生物可能会继续生成营养物，但植物不再使用它们，这样一来，当雨水或冰雪融水出现后，营养物经过滤进入河流和溪涧。
“这就是目前我们所看到的情况，”古瑟夫说，“9月和10月，我们看到水中的营养物出现了显著的增加。像硝酸盐和铵这样的营养物质含量增加了很多倍。”
永久冻土退化的另一个问题是长期储存于冻土中冰冻的有机物质里的碳的释放。气温升高最终会将二氧化碳和甲烷释放到大气中。“据估计，永久冻土层含有的碳是目前大气中碳含量的两倍。”古瑟夫说。
我们以为南极洲是一片巨大的空旷之地，但是在一些极地沙漠绿洲中有湖泊和溪流，其中包括麦克默多干燥谷。这些水体中有各种各样的生物，包括微生物、浮游生物和丝状藻类。
“尽管在这些水域中没有虫子和鱼，但是有形形色色的微生物群落。”古瑟夫说，“干燥谷的一些藻类休眠时间长达9个月或者9个月以上，然后遇到冰雪融水后才开始生长。”
由于在南极洲有很多永久性的冰川，所以气温升高对环境的全年影响比北极慢一些。巨大而广阔的白色冰层将一些热能反射到大气中。古瑟夫说，“我们估计在未来的几十年中，我们将会看到南极开始变暖。”在南极的一些地方，永久冻土非常干燥，且氮含量高。当水流到达部分干燥的土壤后，会使营养物处于活动状态，增加南极洲淡水水生生物群落的潜在生存环境。这样的气候变化会改变水循环的模式，扩大水流分布，进而改变栖息地的位置和生命周期。
“除了我们能够获得有关地球气候变化的信息外，认识南极洲发生的情况对于认识火星上发生的事件是很重要的。”古瑟夫说，“火星上有可能存在着微生物群落，如果它们存在，它们可能会和麦克默多干燥谷群落相似。”中国气象报社
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