森林其实动荡不安,每当一棵树死亡或树种发芽时,其所在的森林便偷偷着发生着迁移。
森林砍伐、土地利用变化和化石燃料燃烧等人类活动导致全球气候变化,其中最明显的便是全球气温上升。据估计,近百年全球平均气温上升了0.4~0.8℃,其增暖速度可能是过去1000年内所没有的。IPCC第三次评估报告认为,过去50年的全球变暖可能主要是由大气中CO2等温室气体浓度增加引起的,并进一步推测,在未来的100年内大气中温室气体浓度将继续上升,全球平均气温将升高1.4~5.8℃。
今天气候的变化速率快于以往任何时候,而森林正奋力追赶。
温度变化已经证明是决定植物分布和物种迁移模式的重要因素,并会对森林生态系统的分布、丰度、组成和功能产生深远影响。许多对树种未来迁移速率的预测表明,由于树种迁移的速率无法跟上气候的变化速率,因此可能出现明显的滞后现象。此外,由于树木个体的敏感性不同,他们之间的迁移速度和迁移模式也会存在很大差异。如果该预测准确,那么在本世纪会有很多植物将位于可接受的气候条件外。由于气候变化的速度快于多数树种迁移的速度,森林将面临更大的压力,一些北方和温带树种灭绝的风险将会增加。同样有研究表明,树种的海拔迁移速度也低于该地区所预测的气温升高的速度,表现出滞后的特点。
全球气候的变化使得许多物种类群发生迁移,然而一些看似静止的物种也在悄无声息的移动着。虽然他们的速度很慢,甚至无法跟上气候变化的速度,有一个长时间的滞后,但是不得不承认的是,树木确实在迁移。所以,请盯住你身边的这棵树。
为什么树种的迁移率会落后于气候的变化速率?
从树木本身的特点来看,树木的迁移依赖于种子的成功生产、传播、建立和存活。但是树木很难达到繁殖成熟期[1],许多物种的种子通常分散在靠近母体植物的地方[2]。另外,由于繁殖体压力降低,物种范围前沿的稀疏种群也会限制迁移潜力。
地理障碍加剧了缺乏远距离扩散机制的物种的扩散限制[3]。例如,密歇根湖的阻隔使得水青冈的迁移延迟了1000年,最后才通过长距离扩散才到达了遥远的海岸[3]。用于研究阿拉斯加布鲁克斯山脉如何影响树木向北迁移以应对人为气候变化的模拟模型表明,森林到达北坡之前可能存在超过1000年的时间滞后[4]。直到2003年,在西班牙的塞努埃斯山上,塞努埃斯山的迁徙才得以停止。栖息地的可用性越来越受到土地转换的限制,人类改造的景观创造了新的人工屏障,将进一步限制现代树木的迁移[5]。
此外,一些非气候因素,如土壤限制和生物相互作用,可能会阻止一个物种占据所适合的区域[5]。例如,许多树木线受地形或土壤条件的控制,因此不会因温度上升而变化[6]。白桦在冰川消退后迁移的500-1500年的时间差也同样被归因于土壤发育不足,从而推迟了建群[7]。生物相互作用也会影响物种的地理分布[8]。在物种迁移的前沿,繁殖和传播可能需要与互惠传粉者和分散者进行积极的相互作用,而竞争和食草等消极相互作用会降低建成率和种群增长率[9]。气候变化可能会对不同物种或营养水平产生不同的影响,这可能会以改变群落组成和影响迁移潜力的方式破坏生物相互作用[10]。最近树木迁移的证据进一步支持了生物相互作用在控制植物物种范围限制方面的重要性。例如,对光的竞争似乎是樟子松上缘的主要限制因素。在温带-北方森林交错带,树荫不耐温带物种向北迁移主要发生在减少光和空间竞争的树木间隙中[11]。
树木的迁移反应的滞后可能导致森林组成和结构发生变化,这可能对相关物种和生态系统产生深远影响。古生态化石证据表明,过去许多树木的迁移速度比气候变化慢,导致物种在完全占据新的适宜区域之前存在时间滞后,鉴于人为活动使得气候变化率进一步增高加上栖息地破碎化,迁徙滞后预计在未来会更加普遍,并最终导致某些物种的灭绝。Bodin等人发现森林植物的平均迁移率比气候变化速度慢7倍,31种被研究的树种中只有2种迁移速度足以跟上温度变化[12]。所以,请“盯”住你身边的这棵树。
既然人类活动是导致树种迁移滞后的主要原因,那么我们便要帮他们“搬家”——协助迁移。当幼苗适应气候条件时,将它们移植到遥远的地方,在远距离扩散似乎不足以克服地理障碍的情况下,可以减轻扩散限制。但是在此之前,需要了解哪些物种可能需要管理干预,哪些物种可能会经历暂时的迁徙滞后,最终会通过自然过程加以克服,这有助于更有效地分配资源。
气候变化已经开始改变树种分布,研究表明迁徙滞后是常见现象。一系列与空间和生态位相关的约束会减缓树木的迁移,但这些通常是暂时的。另一方面,迁移率不会随着时间的推移而保持不变。这使得计算迁移滞后变得复杂化,并阻碍了预测未来距离偏移速率和时间的尝试。所以,请“盯”住你身边的这棵树。
人类活动可能对未来的生物多样性构成最大威胁,然而这又是个快速而忙碌的社会,人们在一举一动之间怎么能想到会对身边的这颗“树”有影响呢!中国是生物多样性受到最严重威胁的国家之一。中国的原始森林长期受到乱砍滥伐、毁林开荒等人为活动的影响,其面积以每年0.5×104km2的速度减少;草原由于超载过牧、毁草开荒的影响,退化面积达87×104km2。生态系统的大面积破坏和退化,不仅表现在总面积的减少,更为严重的是其结构和功能的降低或丧失使生存其中的许多物种已变成濒危种或受威胁种。高等植物中有4000-5000种受到威胁,占总种数的15%—20%。在“濒危野生动植物种国际贸易公约”列出的640个世界性濒危物种中,中国就占156种,约为其总数的1/4,形势十分严峻。所以,请“盯”住你身边的这棵树。
引用文献
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