高山树线是直立乔木连续分布的海拔上限,是研究物种演替的生态过渡带。高山树线受低温等环境因子的强烈限制作用,对气候变暖响应十分敏感。植被演替是指在较长的时间尺度上,植物群落受到干扰后的恢复过程或在裸露地面上的形成和发展过程。
据中国科学院青藏高原研究所研究成果,过去200年来,喜马拉雅冷杉更新速率显著上升,其树线向高海拔的迁移速率为每10年1.1米,而糙皮桦迁移速率仅为每10年0.6米。可见,气候变暖背景下,与冰川退缩后的先锋树种糙皮桦相比,喜马拉雅冷杉正以更快的速度向高海拔扩张。
2010年以来,研究团队在尼泊尔珠峰国家公园和安纳普纳保护区野外考察中,发现了糙皮桦和喜马拉雅冷杉共存的混交林树线,为研究气候变暖背景下的森林群落演替进程提供了天然实验平台。
糙皮桦对水分敏感,气候变暖导致的水分胁迫限制了糙皮桦的生长与更新。而喜马拉雅冷杉对温度敏感,阈值范围内的升温有利于喜马拉雅冷杉的生长与更新。因此,气候变暖背景下,喜马拉雅冷杉展示了高于糙皮桦的竞争力,气候变化正显著加速喜马拉雅山脉高山树线上的物种演替进程。
研究团队利用树线模型模拟进一步发现,随着持续气候变暖,喜马拉雅冷杉的爬升将持续加速,而糙皮桦的更新下降将导致种群密度降低,树线爬升更加受限,高排放情境下甚至会出现树线后退,预示着变暖背景下喜马拉雅冷杉可能快速取代糙皮桦成为先锋树种,加速演替进程。这一发现对于预测未来森林组成、结构和生态系统服务功能具有重要意义。
摘编自“气候变化加速喜马拉雅山高山树线向高海拔扩张“,原载《光明日报》。