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        全球升溫為何導致高海拔森林向更高擴張?物候學證據找到了!

        發布時間:2023-07-11 16:10:00來源: 中國新聞網


        氣候變暖引起的喬木、灌木種間物候差異對高山樹線位置變化的影響示意圖。中科院青藏高原所 供圖

          過去100年,全球升溫導致多數高海拔森林向更高海拔爬升,這究竟是什么原因?有何證據?

          中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)7月10日向媒體發布消息稱,該所生態系統格局與過程團隊最新完成的一項研究找到高海拔森林向更高海拔擴張的物候學證據表明,在全球變暖背景下,喬木春季生長發育提前,種間競爭優勢隨之增加,促進了高山樹線向更高海拔爬升。

          這項全球氣候變化對青藏高原生態環境影響的重要研究成果論文,近日在國際學術期刊《國家科學評論》(National Science Review,NSR)發表。該研究從植物種間物候變化差異的角度,為研究氣候變化下高山樹線的動態變化提供了生理學解釋,是高山樹線變化驅動機制研究的重要理論進展。

          論文第一作者、中科院青藏高原所李曉霞副研究員表示,此次研究過程中,研究團隊利用藏東南高山環境綜合觀測研究站位于色季拉山2個監測點8-10年連續的形成層物候觀測數據,結合北半球11個樣點模擬物候數據,系統研究了氣候變暖背景下,高山樹線上的喬木和灌木春季生長發育規律的變化及其機制。

          研究團隊發現,藏東南色季拉山典型高山樹線上喬木(急尖長苞冷杉)、灌木(薄毛海綿杜鵑)物候對春季升溫的響應變化不同步。春季升溫1攝氏度,喬木生長恢復提前2-4天,灌木則延后3-8天;春季升溫2攝氏度,兩者形成層活動開始時間相差約20天。造成這一現象的主要原因是灌木需要更多的冬季低溫刺激(冷激)恢復生長,導致春季物候推遲;喬木對低溫刺激的依賴度較低,使其能在溫暖的春季提前恢復生長。

          隨后,研究團隊進一步構建北半球11條高山樹線喬木、灌木的輪寬度數據集,結合生長過程模型,模擬北半球自1960年到2000年喬木、灌木春季的形成層物候,對比結果進一步證實,灌木對冬季低溫刺激的敏感性高于喬木,喬木對積溫(春季溫度)變化較敏感。自1990年以來,氣候變暖促進了高山樹線上喬木的生長,而灌木響應變暖不顯著。

          論文通訊作者、中科院青藏高原所梁爾源研究員指出,在全球變暖背景下,高海拔地區的增溫速率顯著高于低海拔地區,冬季的增溫速率遠大于春季,這可能會加大高山樹線喬木、灌木種間的物候差異。同時,較早的春季物候通過促進生長、碳增益和提高資源的可利用性,使喬木更具競爭優勢,進而促進高山樹線向更高海拔遷移。

          據中科院青藏高原所生態系統格局與過程團隊科普介紹,高山樹線是直立樹木分布的海拔上限,這一生態過渡帶上的植被生長普遍受低溫限制,對氣候變暖敏感。除氣候因素外,喬木和灌木的種間競爭也是調控樹線位置變化的重要因素。物候則是指植物長期適應光照、降水、溫度等條件的周期性變化,形成與此相適應的生長發育規律,是決定物種分布范圍的重要因素,也是衡量物種間競爭能力的關鍵,植物種間物候差異的微弱變化,顯著影響共存物種的競爭力和生態位分化。

          目前,已有研究結果揭示,在藏東南冷濕環境下,大氣最低溫閾值可調節樹木形成層物候(即細胞分裂開始和結束的時間),進而控制植物生長季長度和高山樹線的形成。因此,從物候角度出發,探討高山樹線上喬木、灌木形成層活動變化如何響應氣候變暖這一科學問題,可為解析變暖背景下喬木、灌木種間的競爭強度,預測高山樹線位置變化提供新的科學解釋。

        (責編:陳衛國)

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