繪制全球首幅樹種多樣性對(duì)森林抵抗力影響空間分布圖

(資料圖片)

據(jù)經(jīng)典生態(tài)學(xué)理論預(yù)測(cè)，物種多樣性越高，生態(tài)系統(tǒng)抵御外界環(huán)境脅迫的能力越強(qiáng)。然而，關(guān)于樹種多樣性高的森林能否有效抵御極端氣候事件沖擊這一問(wèn)題，過(guò)往研究較少，主要集中在少數(shù)生態(tài)系統(tǒng)類型研究，缺乏對(duì)全球森林的整體認(rèn)知。

據(jù)文章的第一作者——中科院青藏高原所助理研究員劉丹博士介紹，科研團(tuán)隊(duì)利用全球70多萬(wàn)個(gè)森林樣方的樹種多樣性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合森林生長(zhǎng)應(yīng)對(duì)干旱抵抗力的遙感觀測(cè)分析結(jié)果，解析了樹種多樣性對(duì)森林抵抗力的影響機(jī)制，繪制了全球首幅樹種多樣性對(duì)森林抵抗力影響的空間分布圖。

“我們這項(xiàng)研究主要探討的是森林對(duì)極端干旱的抵抗力。”劉丹告訴記者，樹木生長(zhǎng)需要適合的溫度和充足的水分。環(huán)境條件合適時(shí)，樹木才能保持比較強(qiáng)的光合作用，健康生長(zhǎng)，從而吸收大氣的二氧化碳，維持森林的碳匯功能。遇到干旱時(shí)，缺水會(huì)導(dǎo)致植物光合作用能力下降，不利于樹木生長(zhǎng)，在極端的情況下甚至?xí)?dǎo)致樹木死亡。森林對(duì)干旱的抵抗力就是指在干旱條件下森林依然保持生長(zhǎng)的能力。

在科研實(shí)踐中，科研人員會(huì)通過(guò)分析衛(wèi)星遙感觀測(cè)到的植被綠度來(lái)表征樹木生長(zhǎng)的能力，綠度的數(shù)值越大，也就是森林越綠，表明樹木生長(zhǎng)越旺盛。在干旱事件中，衛(wèi)星遙感會(huì)觀測(cè)到森林綠度下降，下降的比例越大即表明森林對(duì)干旱事件越敏感，也就是抵抗力小，反之綠度下降的比例小，則表明森林對(duì)干旱的抵抗力強(qiáng)。通過(guò)分析干旱條件下遙感觀測(cè)的森林綠度，即可定量地刻畫森林對(duì)干旱的抵抗力。

物種間互惠作用助力森林抵御干旱

“我們發(fā)現(xiàn)在全球大部分森林生態(tài)區(qū)，物種多樣性對(duì)森林干旱抵抗力存在普遍的提升作用。這種提升作用在美國(guó)西部、地中海等較干的生態(tài)區(qū)最強(qiáng)。其在亞熱帶干旱森林的提升強(qiáng)度要高于熱帶雨林。”劉丹說(shuō)，在我國(guó)，物種多樣性也會(huì)提升森林抵抗力，這一作用在喜馬拉雅和藏東南地區(qū)較為顯著。

為何樹種多樣性高的森林一般具有較強(qiáng)的抵御干旱能力？她說(shuō)，原因是多方面的，物種組成是原因之一。面對(duì)干旱等環(huán)境的脅迫，在多樣性高的森林更有可能包含更多抗旱物種，這些物種可以補(bǔ)償對(duì)干旱脅迫敏感的樹種，所以樹種多樣性越高則整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)會(huì)越穩(wěn)定。生態(tài)學(xué)家將這一機(jī)制稱為保險(xiǎn)效應(yīng)。

另一方面，樹種之間存在互惠作用。隨著水分脅迫程度的增加，樹種間競(jìng)爭(zhēng)減弱或者互惠增強(qiáng)，樹種多樣性對(duì)森林抵抗力的促進(jìn)效應(yīng)也顯著增強(qiáng)。

她舉例，不同樹種根的深度不一樣。在干旱的時(shí)候，深根樹可以將深層土壤的水分吸收至表層土壤，為淺根樹提供水分，從而提高其應(yīng)對(duì)干旱的抵抗力。這種物種間互惠作用對(duì)森林抵御干旱非常重要。

經(jīng)典的生態(tài)學(xué)理論“脅迫梯度假說(shuō)”認(rèn)為，物種間的正相互作用（互惠）的強(qiáng)度和重要性隨著環(huán)境脅迫程度的加劇而增加，負(fù)相互作用（競(jìng)爭(zhēng)）的強(qiáng)度和重要性隨環(huán)境脅迫程度的加劇而降低。“我們的發(fā)現(xiàn)印證了這一假說(shuō)，即隨著水分脅迫程度的增加，樹種多樣性對(duì)森林抵抗力的促進(jìn)作用越強(qiáng)。”她說(shuō)，這并不意味著越干旱樹種之間不再競(jìng)爭(zhēng)了，而是在干旱脅迫下樹種之間的關(guān)系可能由互惠作用所主導(dǎo)。

可考慮將種植豐富多樣的樹種納入旱區(qū)造林綠化政策

研究團(tuán)隊(duì)繪制的全球樹種多樣性對(duì)森林抵抗力影響的空間分布圖表明，在全球近一半森林區(qū)域增加樹種多樣性可顯著提升森林應(yīng)對(duì)干旱的抵抗力。

“在當(dāng)前樹種單一的人工純林開展多樹種混交造林，將顯著提升森林抵抗力，以旱區(qū)提升空間最大。”該文章的通訊作者汪濤說(shuō)。

在碳中和背景下，旱區(qū)有可能成為造林綠化的“主戰(zhàn)場(chǎng)”，當(dāng)?shù)卣疀Q策部門可考慮將恢復(fù)與種植豐富多樣的樹種納入旱區(qū)造林綠化政策，以緩解未來(lái)極端氣候事件頻發(fā)對(duì)森林碳匯穩(wěn)定性的影響。

新京報(bào)記者 張璐

編輯 樊一婧 校對(duì) 李立軍