高山樹線 (alpine treeline) 通常被認為是亞高山森林和高山草甸之間的氣候敏感區域,全球范圍的樹線通常處于生長季土壤溫度為6-7℃的海拔位置。過去的一個世紀以來,全球范圍內幾乎都出現了較為明顯的氣候變暖現象,其中高海拔和高緯度地區的變暖現象最為明顯。因此,在全球范圍內,樹線幾乎都發生了響應氣候變暖而向高海拔遷移以及樹木密度增加的現象。然而,對于樹線交錯區的位置遷移和樹木密度增加之間的相互關聯目前知之甚少。過去在區域和局域尺度上關于這兩個生態過程的研究通常會產生不一致的結果。例如,部分樹線區域出現了較為明顯的樹木密度增加而沒有發生明顯的樹線位置遷移,而另外一些樹線則出現了相反的現象。
近日,武漢植物園森林生態學科組發現了樹線位置遷移和密度變化差異的全球性格局,相關成果以“Climate warming will widen the lagging gap of global treeline shift relative to densification” 為題發表于國際學術期刊Agricultural and Forest Meteorology。
研究人員通過量化全球范圍樹線交錯區位置遷移速度與樹木致密化速度之間的差異,并且探討其背后的驅動因子。研究發現位置遷移和致密化之間的不匹配性存在于全球范圍內超過63%的樹線區域 (圖1)。這一結果主要是由溫度變化導致的,具體表現為:與樹木致密化的速度相比,當溫度變暖的速度增加時,樹線上移的速度趨于明顯的下降趨勢 (圖2)。因此,我們的研究結果表明,氣候變暖的加速擴大了樹線上移速率與樹木致密化速率之間的不匹配程度,從而擴大了全球樹線遷移相對于樹木致密化的滯后差距。
武漢植物園助理研究員史航為論文第一作者,黨海山研究員為通訊作者。研究工作得到了國家自然科學基金(31971491,31770517),中國環科院生物多樣性調查和評估項目(2019HJ2096001006)和中國科學院科技服務網絡計劃(KFJ-STS-QYZD-178)的資助。
圖1 全球150個樹線位置的分布圖。圖中綠色圓圈表示樹線遷移速度<致密化速度;黑色三角形表示樹線遷移速度=致密化速度;紫色方形表示樹線遷移速度>致密化速度。
圖2 DS(樹線遷移速度和致密化速度之間的差異)與RSTC(夏季溫度變化率)(a)、RSPTC(春季溫度變化率)(b)和RXTC(年最高溫度變化率)(c)之間的關系。藍線為簡單線性回歸的擬合線(陰影區域顯示95%的置信區間)。