大气中温室气体浓度的快速增长引发了全球气候普遍变暖。北极土壤碳库约为全球土壤碳库的50%，其增温幅度是全球平均增温速度的两倍，是气候变化研究的重中之重。而永久冻土的融化使古老病毒释放到环境中，产生环境健康风险。研究发现，由真菌和细菌共同影响的北极土壤呼吸特征迥异于全球其他地区。稳定性同位素标记实验证明Proteobacteria为主要的木质素降解菌，其在增温条件下上升了1-2个数量级，增温使激发效应提高了一倍，通过纳入功能微生物参数的模型模拟证实了土壤呼吸速率上升和土壤碳库快速损失。增温引发的永久冻土融化使表层和深层土壤微生物生物量和群落组成出现明显变化，增加了北极植物、哺乳动物、鸟类等的病毒感染风险。由于碳氮耦合，增温引发土壤氮限制，激发了深层土壤固氮菌丰度和多样性。绝大多数微生物功能基因对环境扰动高度敏感，可用于环境安全与健康监测。土壤碳通量与微生物功能种群强烈相关，因此对微生物功能种群的监测可很好地定量预测未来增温所引发的土壤碳排放。