我国科学家发现高海拔森林扩张的物候学证据
来源:央视新闻客户端    2023-07-10 20:13:44


(资料图片仅供参考)

10日,中科院青藏高原所发布消息,该所生态系统格局与过程团队研究发现,在全球变暖背景下,乔木春季生长发育提前,种间竞争优势随之增加,促进了高山树线向更高海拔爬升。该成果近日发表于国际学术期刊《国家科学评论》。

高山树线是直立树木分布的海拔上限,该生态过渡带上的植被生长普遍受低温限制,对气候变暖敏感。除气候因素外,乔木和灌木的种间竞争也是调控树线位置变化的重要因素。

物候是指植物长期适应光照、降水、温度等条件的周期性变化,形成与此相适应的生长发育规律,是决定物种分布范围的重要因素,也是衡量物种间竞争能力的关键。

科研团队利用藏东南高山环境综合观测研究站位于色季拉山8-10年连续的形成层物候观测数据,结合北半球11个样点模拟物候数据,系统研究了气候变暖背景下,高山树线上的乔木和灌木春季生长发育规律的变化及其机制。

研究发现,藏东南色季拉山典型高山树线上乔木(急尖长苞冷杉)、灌木(薄毛海绵杜鹃)物候对春季升温的响应变化不同步。春季升温1度,乔木生长恢复提前2-4天,灌木则延后3-8天;春季升温2度,两者形成层活动开始时间相差约20天。造成这一现象的主要原因是灌木需要更多的冬季低温刺激(冷激)恢复生长,导致春季物候推迟;乔木对低温刺激的依赖度较低,使其能在温暖的春季提前恢复生长。

研究团队进一步构建了北半球11条高山树线乔木、灌木的轮宽度数据集,结合生长过程模型,模拟了北半球自1960年到2000年乔、灌木春季的形成层物候。对比结果进一步证实,灌木对冬季低温刺激的敏感性高于乔木,乔木对积温(春季温度)变化较敏感。自1990年以来,气候变暖促进了高山树线上乔木的生长,灌木响应变暖不显著。

中科院青藏高原所梁尔源研究员表示,在全球变暖背景下,高海拔地区的增温速率显著高于低海拔地区,冬季的增温速率远大于春季,这可能会加大高山树线乔木、灌木种间的物候差异。较早的春季物候通过促进生长、碳增益和提高资源的可利用性,使乔木更具竞争优势,进而促进高山树线向更高海拔迁移。

该研究从植物种间物候变化差异的角度,为研究气候变化下高山树线的动态变化提供了生理学解释。

△气候变暖引起的乔、灌木种间物候差异对高山树线位置变化的影响示意图

(总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉)

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