科技日報(bào)記者 劉垠 陸成寬

利用樣地觀測數(shù)據(jù)、空間分析和樹線模型模擬，中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員梁爾源等人系統(tǒng)分析了尼泊爾珠峰國家公園和安納普納保護(hù)區(qū)混交林樹線，揭示了糙皮樺和喜馬拉雅冷杉的種群更新動態(tài)和樹線位置變化。根據(jù)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，過去200年來，冷杉更新速率顯著上升，其樹線向高海拔的遷移速率為1.1米/10年，而糙皮樺遷移速率僅為0.6米/10年。樹線模型模擬結(jié)果顯示，氣候變暖背景下，與糙皮樺相比，冷杉正以更快的速度向高海拔擴(kuò)張。該成果北京時(shí)間11月18日18時(shí)在線發(fā)表于《自然·植物》。

論文第一作者、中國科學(xué)院青藏高原研究所副研究員沙利克·拉姆·西格德爾介紹，高山樹線是直立喬木連續(xù)分布的海拔上限，受低溫等環(huán)境因子的限制作用強(qiáng)烈，因此對變暖響應(yīng)十分敏感，是研究物種演替的生態(tài)過渡帶。

化石記錄證實(shí)，距今500~250萬年間，喜馬拉雅山區(qū)已有糙皮樺分布。樹輪分析表明，單一樹種構(gòu)成的高海拔森林中，糙皮樺最大樹齡可超過450年。作為冰川退縮后的先鋒樹種，糙皮樺的演替過程應(yīng)屬于長期演替類型。然而，我們并不清楚氣候變暖是否會加速這一演替進(jìn)程。

自2010年以來，研究團(tuán)隊(duì)在尼泊爾珠峰國家公園和安納普納保護(hù)區(qū)野外考察發(fā)現(xiàn)了糙皮樺和喜馬拉雅冷杉共存的混交林樹線，為研究變暖背景下的森林群落演替進(jìn)程提供了天然實(shí)驗(yàn)平臺。

“糙皮樺對水分敏感，變暖導(dǎo)致的水分脅迫限制了糙皮樺的生長與更新。而喜馬拉雅冷杉對溫度敏感，閾值范圍內(nèi)的升溫有利于冷杉的生長與更新。在氣候變暖背景下，冷杉展示了高于糙皮樺的競爭力。”論文通訊作者梁爾源表示，氣候變化正顯著加速喜馬拉雅山脈高山樹線上的物種演替進(jìn)程。

研究團(tuán)隊(duì)利用樹線模型模擬進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，隨著持續(xù)變暖，冷杉的爬升將持續(xù)加速，而糙皮樺的更新下降將導(dǎo)致種群密度降低，樹線爬升更加受限，高排放情境下甚至?xí)霈F(xiàn)樹線后退，預(yù)示著變暖背景下冷杉可能快速取代糙皮樺成為先鋒樹種，加速演替進(jìn)程。這一發(fā)現(xiàn)，對于預(yù)測未來森林組成、結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能具有重要意義。