全球升温为何导致高海拔森林向更高扩张？物候学证据找到了！

气候变暖引起的乔木、灌木种间物候差异对高山树线位置变化的影响示意图 。　中科院青藏高原所 供图

　　中新网北京7月10日电(记者 孙自法)过去100年，全球升温导致多数高海拔森林向更高海拔爬升，这究竟是什么原因？有何证据？

　　中国科学院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)7月10日向媒体发布消息称，该所生态系统格局与过程团队最新完成的一项研究找到高海拔森林向更高海拔扩张的物候学证据表明，在全球变暖背景下，乔木春季生长发育提前，种间竞争优势随之增加，促进了高山树线向更高海拔爬升。

　　这项全球气候变化对青藏高原生态环境影响的重要研究成果论文，近日在国际学术期刊《国家科学评论》(National Science Review，NSR)发表。该研究从植物种间物候变化差异的角度，为研究气候变化下高山树线的动态变化提供了生理学解释，是高山树线变化驱动机制研究的重要理论进展。

　　论文第一作者、中科院青藏高原所李晓霞副研究员表示，此次研究过程中，研究团队利用藏东南高山环境综合观测研究站位于色季拉山2个监测点8-10年连续的形成层物候观测数据，结合北半球11个样点模拟物候数据，系统研究了气候变暖背景下，高山树线上的乔木和灌木春季生长发育规律的变化及其机制。

　　研究团队发现，藏东南色季拉山典型高山树线上乔木(急尖长苞冷杉)、灌木(薄毛海绵杜鹃)物候对春季升温的响应变化不同步。春季升温1摄氏度，乔木生长恢复提前2-4天，灌木则延后3-8天；春季升温2摄氏度，两者形成层活动开始时间相差约20天。造成这一现象的主要原因是灌木需要更多的冬季低温刺激(冷激)恢复生长，导致春季物候推迟；乔木对低温刺激的依赖度较低，使其能在温暖的春季提前恢复生长。

　　随后，研究团队进一步构建北半球11条高山树线乔木、灌木的轮宽度数据集，结合生长过程模型，模拟北半球自1960年到2000年乔木、灌木春季的形成层物候，对比结果进一步证实，灌木对冬季低温刺激的敏感性高于乔木，乔木对积温(春季温度)变化较敏感。自1990年以来，气候变暖促进了高山树线上乔木的生长，而灌木响应变暖不显著。

　　论文通讯作者、中科院青藏高原所梁尔源研究员指出，在全球变暖背景下，高海拔地区的增温速率显著高于低海拔地区，冬季的增温速率远大于春季，这可能会加大高山树线乔木、灌木种间的物候差异。同时，较早的春季物候通过促进生长、碳增益和提高资源的可利用性，使乔木更具竞争优势，进而促进高山树线向更高海拔迁移。

　　据中科院青藏高原所生态系统格局与过程团队科普介绍，高山树线是直立树木分布的海拔上限，这一生态过渡带上的植被生长普遍受低温限制，对气候变暖敏感。除气候因素外，乔木和灌木的种间竞争也是调控树线位置变化的重要因素。物候则是指植物长期适应光照、降水、温度等条件的周期性变化，形成与此相适应的生长发育规律，是决定物种分布范围的重要因素，也是衡量物种间竞争能力的关键，植物种间物候差异的微弱变化，显著影响共存物种的竞争力和生态位分化。

　　目前，已有研究结果揭示，在藏东南冷湿环境下，大气最低温阈值可调节树木形成层物候(即细胞分裂开始和结束的时间)，进而控制植物生长季长度和高山树线的形成。因此，从物候角度出发，探讨高山树线上乔木、灌木形成层活动变化如何响应气候变暖这一科学问题，可为解析变暖背景下乔木、灌木种间的竞争强度，预测高山树线位置变化提供新的科学解释。(完)