在五月下旬一个凉爽的日子里，研究员帕梅拉·坦普勒轻松地徒步穿过新罕布什尔州的怀特山脉，当树叶和树枝在脚下嘎吱作响时，她躲过了一根奇怪的低垂的树枝。
尽管她身处国家森林的中心，但坦普勒的目的地看起来明显不自然。
一个装满控制器和电线的木屋坐落在树林中。新架设的电力线延伸到森林边缘。一个带有闪电标志的警告牌上写着“研究区域：请勿超越此标志”。
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坦普勒解释说，这片森林是“有线的”。
她说：“去年夏天，我们埋了将近4公里[2.5英里]的加热电缆。”
坦普勒希望利用这些电缆、一些铲子以及在哈伯德布鲁克实验森林进行的为期五年的实验，来更好地了解气候变化可能对新英格兰森林产生的影响。
通过4英寸的电缆模拟变暖
虽然之前已经研究过变暖对森林的影响，但坦普勒的实验增加了一个独特而重要的转折。
她的加热电缆埋在地下4英寸深处，将模拟夏季气候变暖时森林会发生什么。这些电缆蜿蜒穿过坦普勒的六个地块中的四个，每个地块大小约为40乘46英尺，每个地块的中心都有三棵红枫树。
这些电缆将在生长季节将土壤加热5摄氏度。
坦普勒解释说，这些将被测量根系生长和其他因素（例如它们从土壤中吸收养分的能力）的枫树实际上可能喜欢这种变暖。其他加热土壤的实验发现，树木可以生长得更快，并且可能能够吸收更多的养分。
但是，这些实验在新英格兰冬季随着气候变化时的表现方面存在不足。
这是因为它们全年都在加热地面。在冬季，至少在未来100到200年内，随着积雪减少，新英格兰的土壤实际上会变得更冷。
这种情况已经发生。自1950年代以来保存的哈伯德布鲁克记录表明，森林中的积雪量稳步减少，并且降雪在地面上停留的时间也减少了。
坦普勒解释说：“这有点违反直觉，但雪实际上就像一条毯子。” “因此，如果地面上有足够的积雪，那么所有生活在积雪下的生物都会暖和地舒适。就像身处冰屋内部一样。”
这就是为什么坦普勒的实验在冬季增加了一个关键要素。当降雪时，她将把正在增加夏季变暖的四个地块中的两个地块上的雪铲掉。另外两个地块是对照。
她说：“我们将把雪移走以诱导土壤冻结。”
科学家们探索变暖和氮之间的联系
坦普勒之前关于新英格兰森林如何应对冬季降雪减少的研究表明，如果没有保护性的雪毯，土壤会冻结，从而对土壤生物和树根造成损害。
科学家们在二十多年前首次注意到冻土可能对树木造成的损害，当时在哈伯德布鲁克发生了一些奇怪的事情，由于其作为研究森林的地位，该地受到持续监测。
纽约卡里生态系统研究所的生态学家彼得·格罗夫曼说，在1990年夏天，森林中的科学家们看到那里溪流中的氮含量较高，他曾与坦普勒在该森林进行实验。
东北森林的其他研究人员也注意到这种情况。
通常，森林中的植物根系会在春季休眠期结束后吸收氮并利用它生长。科学家们寻找可能阻止这种情况发生的改变，以便更多的氮流入小溪。
他们最终假设这与前一年非常寒冷的冬天有关，当时在积雪覆盖地面之前发生了严重的冻结。格罗夫曼和坦普勒迄今为止的实验已经证实了这一点。
用摄像机观察树根
在森林中的各个地方，他们在初冬时进入并在一些地块上铲掉第一场雪，因此那里的土壤冻结了。在这些地块的旁边，他们让雪原封不动。
格罗夫曼说，在他们铲掉雪和土壤冻结的区域，“第二年夏天，养分从土壤中倾泻而出”。
事实证明，冻结的土壤会杀死很多树根。一位研究人员杰拉尔丁·蒂尔尼能够通过将摄像机插入地下的透明塑料管中看到这一点，以便她可以观察冬季根部发生的情况。
格罗夫曼说，当土壤冻结时，其中的水会变成大冰球。这种动态类似于冬季路面上的裂缝充满水时被冻结时被撕裂的方式。
树根也是如此。在冻结的土壤中形成的冰会切割根系，损坏它们，使它们无法吸收氮、磷和钙等养分。
坦普勒说：“我们已经表明，在生长季节初期，当树木通常会醒来并吸收水或吸收氮时，它们所做的事情要少得多。我们认为这是由于前一个冬季的冻结造成的损害。”
“真正地推动了前沿”
冻结也会伤害生活在土壤中的动物。坦普勒发现，在由于缺乏积雪而导致土壤冻结的地区，节肢动物（如甲虫和蜘蛛）的多样性和数量也减少了。
通过她的新实验，坦普勒最终能够在未来五年内将气候变化的两个部分（夏季土壤变暖和冬季土壤冻结）结合在一起。她的发现或许将描绘出迄今为止最可靠的关于气候变化如何影响新英格兰森林的景象之一。
美国森林服务局的森林生态学家林赛·鲁斯塔德追踪了全球200多个变暖实验，她说坦普勒的实验“真正地推动了前沿”。
鲁斯塔德说：“据我所知，没有其他变暖和霜冻的组合，因此这是一个非常独特的实验。”
由于气候变化，森林可能会出现更多极端情况，例如非常炎热的夏季和降雪量少的冬季。
鲁斯塔德说：“她正在建立一个系统，这将使她的研究小组能够研究极端事件，无论是霜冻循环还是极端温度处理。”
为“标志性”物种寻找解决方案
坦普勒不得不使用红枫树而不是糖枫树来创建她的森林地块，因为她无法将电力提高到森林的足够高度，以制造包含糖枫树的变暖地块。
这就是为什么70棵新种植的糖枫树和70棵红枫树幼苗就在有线小屋和森林地块旁边的道路上，位于一块新挖的浅棕色泥土中。
每个幼苗都埋在地面上的盆中，这是一个独立的单元。坦普勒计划加热这些周围的土壤，并且还向这组实验树木添加另一个变量。
研究人员预测，随着气候变暖，糖枫树可能会向北移动。关于气候变化将如何影响这些树木的另一个未知数是冬季冻融循环的变化，以及更多交替的暖和寒冷时期，可能会如何影响树根，她说。
她说：“如果你想想冬季中期，当我们有这些短暂的温暖期时，树根在冻结时是否会立即受损，或者是否存在某种阈值？”
为了测试这一点，坦普勒将在某些幼苗中打开和关闭加热电缆，以模拟这些冻融。她想看看如果有多个冻融循环，或者只需要一到两个就会影响它们，树木的反应是否会有所不同。
长期以来，糖枫树一直是新英格兰森林的象征，它们发生的事情不仅对森林生态很重要，而且对该地区的经济和特征也很重要。
她说：“这对于东北地区来说是如此具有标志性的树种。”
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