北方森林,又叫“针叶林”或“泰加林”,是世界上最北纬度的森林陆地生态系统,通常由松树、云杉、冷杉等耐寒的树木组成。它们广阔无垠,遍布俄罗斯、加拿大和北欧国家。

随着全球变暖,这片森林正在悄然发生变化。适度的气温上升让一些树种得以扩展生长,那么北方森林的树木种类真的因此变得更多了吗?

中国科学院东北地理与农业生态研究所地理景观遥感团队在《自然-植物》(Nature Plants)杂志上发表的最新成果,回答了这些问题。

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温带森林一路向北扩张

科研人员对5000多个北方森林观测点进行了连续观测,通过对5万多张卫星影像进行分析,发现从2000年至2020年间,全球变暖使北方森林的树种多样性平均增加了12%。北方森林中的树种的类型和数量的确有所增加。

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▲近二十年北方森林中树种多样性的空间分布格局及变化(以H′值表示)

这一变化主要发生在一些温暖程度适中的南部区域,比如加拿大落基山脉南部森林和斯堪的纳维亚地区。温暖的气候为这些地方的树木提供了更多的生长机会,有些树木甚至比以往更早开始生长,这也意味着温带森林一路向北扩张的脚步不停歇。

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气温上升过快或引发负面效应

气候变化就像森林的“总指挥”,它让一些树种快速扩展,而另一些则挣扎求存。

研究发现,温和的气候变化(如温度增加不超过0.065°C/年)可以帮助北方森林的树木变得更加多样化。气温升高,让原本寒冷的环境变得更适合树木生长,尤其是那些喜欢温暖的树种(如桦树、白杨树和槭树)。

但当气温上升过快或达到极端水平时,这种正面影响开始消退,甚至出现负面效应。研究人员指出,在极端高温地区,如西伯利亚北部等,树种多样性下降。这可能是因为快速变暖带来的“气候压力”会让树木难以适应,有些树木可能会枯死(如落叶松)。此外,气温的剧烈上升也可能引发更多的火灾,进一步威胁树种的生存。

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▲北方森林树种多样性对气温、火灾和降雨的响应

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树种变化正在影响气候

树种多样性增加,同样会对气候产生影响。研究表明,北方森林树种多样性的增加与森林碳吸收能力的提升密切相关

多样化的森林往往能更有效地吸收和储存碳,这是因为更多样的树木种群可以更好地利用资源,如阳光、水和养分,从而增加整个森林的生产力,减缓全球变暖的进程。尤其是在北方森林这样的关键碳汇中,树种多样性的增加有助于抵抗因气候变化引发的环境压力,维持甚至提高森林的碳储存能力,让森林在面对气候变化时更有韧性。

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▲与森林碳循环相关的北方森林树种多样性的时空变化

这项研究创新地揭示了全球变暖对北方森林树种多样性的复杂影响,并强调了多样化的森林对全球气候调节的重要性。通过深入了解这些变化,可以更好地制定政策,有效保护对地球生态系统至关重要的森林。

相关论文信息:

https://www.nature.com/articles/s41477-024-01794-w

来源:中国科学院东北地理与农业生态研究所

责任编辑:王颖