在全球之巅的加拿大北极群岛，靠近北极，永久冻土层上方的一层薄土每年仅解冻三个月。当它解冻时，苔原会绽放生机。这些花朵是皮里驯鹿（Rangifer tarandus pearyi），一种娇小的、白胡须的驯鹿亚种最喜欢的夏季食物。它们的鼻子被紫色虎耳草的花朵染成红色，在夏天它们真的是红鼻子驯鹿。但在夏日午夜的阳光下觅食花朵只是一种短暂的奢华。在冬天寻找食物一直更加困难，而气候变化只会使问题变得更糟。
北极地区气候变化的速度是全球平均水平的两倍。随着冬季变得更加温暖和潮湿，以降雨形式降落，然后在地面上结冰的降水越来越多地将动物的食物困在冰壳之下。此外，海冰的减少正在阻碍它们从一个岛屿移动到另一个岛屿以寻找足够的食物。在无数其他生态挑战的背景下，这些环境变化正在给皮里驯鹿带来相当大的压力。但最新的科学发现正在为保护工作提供信息，并为它的未来提供了一些乐观的理由。
精确追踪加拿大广阔北部地区的皮里驯鹿数量是困难的。从现有的零星数据来看，科学家估计现在有 13,200 只成年皮里驯鹿在北极群岛漫游。这比 1996 年估计的 5,400 只个体要多，当时的低点归因于异常深厚的积雪和冰雪造成的食物短缺导致的冬季死亡。但目前的数量仍然少于 1987 年估计的 22,000 只。尽管最近数量的适度增长促使加拿大濒危野生动物状况委员会在 2015 年建议将皮里驯鹿的状况从濒危降级为受威胁，但科学家们担心，如果环境变化太大，种群可能无法恢复到历史规模。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
一种特殊的天气模式正在冻结皮里驯鹿的资产。驯鹿可以在雪地里很好地觅食，只要积雪不太深，就能在粉雪中用鼻子扒开雪层，找到下面的植被。但随着北极变暖，降水越来越多地以雨的形式出现。当雨水落在高北极地区的冬季积雪上时，会造成一种粘稠的情况，很快就会冻结成固体。在潮湿积雪表面或下方层形成的冰层会阻止皮里驯鹿获取它们赖以生存的植物。
即使动物通过寻找替代食物或迁移到其他地方来度过这些困难的冰冻事件，这些饮食摄入量的下降也可能在繁殖季节产生影响。“雌性需要一定水平的脂肪才能在春季繁殖，”加拿大环境与气候变化部的谢丽尔·约翰逊说，该机构是该国的环境科学机构。在特别严酷的冬季，伴随着深厚的积雪或雨夹雪，随后是结冰，在第二年春天观察到的皮里驯鹿幼崽数量可能会降至零。
长期以来，科学家们一直在争论雨夹雪和随后的结冰事件对 Rangifer tarandus 的影响——该物种在北美被称为驯鹿，在欧洲和亚洲被称为驯鹿。2010 年，挪威特罗姆瑟大学萨米研究中心的驯鹿研究员尼古拉斯·泰勒发表了一项对北美和欧亚大陆所有可用雨夹雪事件数据的分析。他发现几乎没有证据表明雨夹雪对驯鹿和驯鹿普遍是灾难性的。他说，随着时间的推移，这种观点在研究人员中获得了神话般的地位，这是基于他对“有时是微薄的实地数据的热情解释”。他说，雨夹雪可能在某些时候对某些种群很重要，但并非在所有时候对所有种群都重要。
然而，现在，遥感数据分析的进步使得能够更严格地审视雨夹雪和结冰如何影响驯鹿。约翰逊解释说，以前没有人真正研究过加拿大高北极地区雨夹雪事件是否变得更加频繁。因此，她和她在 NASA 以及魁北克和安大略省加拿大大学的同事使用卫星数据来探测和量化 18 个高北极岛屿上的雨夹雪和结冰事件。然后，他们评估了这些事件的发生与驯鹿数量的吻合程度。
约翰逊的合作者之一，舍布鲁克大学的遥感专家亚历山大·朗格洛瓦指出，自 1979 年以来，卫星收集的被动微波辐射数据可以用于探测雨夹雪和结冰事件，从而对地球进行成像。
卫星如何探测地面现象？“任何有温度的东西都会发出热能，”朗格洛瓦解释说。地面发射微波辐射，雪散射信号。“但是当你从雨水中加入水时，它会完全改变模式，”他说。朗格洛瓦与舍布鲁克大学同事卡罗琳·多朗特和其他人开发的计算算法现在可以从每天两次的卫星过境中检测到降雨期、融化期和冰层模式。这些数据为加拿大北极群岛提供了近四十年的覆盖范围，虽然对于气候记录来说是有限的，但“这是可用的最长的卫星时间序列之一，”朗格洛瓦说。
通过检查微波数据，约翰逊和她的同事们发现了一个明显的信号，即自 1979 年以来，雨夹雪和结冰事件的频率有所增加。冬季雨夹雪增加的区域与次年夏季驯鹿数量减少的区域相吻合，尽管尚不清楚驯鹿数量下降反映的是死亡率还是迁徙到监测范围以外的其他区域。尽管如此，“如果我们能够了解这些[雨夹雪和结冰]事件发生在哪里，发生的频率，以及它如何在空间上随时间变化，那么我们可以评估哪些区域的风险较小，”约翰逊说。下一步是生成具有更精细尺度数据的地图，这些地图可以帮助保护管理人员将精力集中在雨夹雪和结冰较少的地区，这些地区更可能成为皮里驯鹿的繁荣之地。
然而，雨夹雪和结冰并不是皮里驯鹿面临的唯一挑战。尽管这些驯鹿缺乏脚蹼和其他与鲸鱼等远洋生物相关的特征，但皮里驯鹿实际上是海洋哺乳动物。几个世纪以来，它们一直在海冰上从一个岛屿跋涉到另一个岛屿以寻找食物。现在海冰正在消失。每年形成的时间越来越晚，融化的时间越来越早，驯鹿的岛屿间高速公路正在消失。
除了阻止驯鹿到达食物来源外，冰路高速公路的消失还可能以另一种方式危及这些动物。特伦特大学博士生黛博拉·詹金斯及其合作者在 2016 年发表在《生物学快报》上的一项新研究中，分析了在加拿大北极群岛收集的皮里驯鹿组织、鹿角和粪便样本。通过将基因分析与遥感和气候变化预测相结合，他们发现北极群岛的皮里驯鹿种群之间的基因流动已经比北极大陆较低地区的大陆驯鹿（不同的亚种）要少。作者预测，未来岛屿之间桥梁的减少将进一步限制皮里驯鹿的基因流动，因为孤立的种群进行杂交的机会较少。
但约翰逊表示，还需要做更多的工作来了解皮里驯鹿在何时、何地以及有多少只穿越海冰，以便确定海冰的消失可能意味着什么。不仅海冰本身的消失可能会影响皮里驯鹿的穿越：随着北极水域开放，航运交通正在增加，这对这些动物的影响尚不清楚。
气候变化只是影响皮里驯鹿数量的众多因素之一。捕食性狼和北极熊种群规模的波动，以及与可能竞争类似食物的草食性麝牛之间仍然知之甚少的相互作用，也可能影响这种小型驯鹿。约翰逊说，目前，没有人确定皮里驯鹿数量目前的上升是否是事物自然周期的一部分。在她的研究中，约翰逊与因纽特人社区成员密切合作，土著知识已融入她研究的方方面面，从帮助制定假设到绘制驯鹿栖息地以及确定它们何时何地穿越冰面。“如果没有他们的知识，我们将获得非常非常少的信息，”约翰逊观察到。她解释说，土著知识表明，皮里驯鹿的数量一直随时间大幅波动。因此，目前的低数量可能是长期自然周期的一部分，最终将迎来更大的数量。
加拿大政府机构加拿大公园管理局的驯鹿研究员米歇琳·曼索与约翰逊一样，对皮里驯鹿的命运持谨慎乐观态度。即使预测最终会失去大部分海冰，但这也不是这些驯鹿在其进化史上第一次不得不改变其迁徙模式。有证据表明，一些皮里种群过去经历过遗传瓶颈。曼索怀疑这种生物将能够在较大的岛屿上茁壮成长，这些岛屿的面积可能是缅因州的两倍多。
其他证据也支持对加拿大这种矮小的红鼻子驯鹿的这种充满希望的展望。古代粪便的碳年代测定表明，挪威斯瓦尔巴特群岛的驯鹿，它们在许多方面与它们的皮里表亲相似，在 5000 年前抵达了它们现在孤立的北极群岛。泰勒说，斯瓦尔巴特群岛驯鹿从欧亚大陆穿越海冰，并在稍后时间被困在那里，“是岛屿种群可以长期存在的活生生的证据”。