气候变化:树木“性格”搭配得当,森林或将更具韧性

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Every tree in a forest has a neighbour.Image: Unsplash/ Lukasz Szmigiel
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  • 森林中的每棵树都有邻居,但干旱会影响许多树木并导致栓塞,使它们无法输送水分。

  • 干旱也会让树种容易受到伤害,因为不同树木应对压力的策略各不相同。

  • 了解哪些树种适合共同生长——尤其是原因何在——有助于指导如何开展重新造林。

  • 有人提出,在地球大片区域重新造林可作为减缓气候变化的一种方法。

森林里的每棵树都有邻居。在许多森林群落中,常能看到相同树种共同生长,尤其是在生长条件相似的地方。这些邻居有时相距很近,有时相隔较远,但它们共同构成一个群落;有些树种天生比其他树种更占优势,尤其是在生物量产出方面。但当环境变得严峻时会怎样?干旱即将来临,届时有的树种会胜出,有的则会落败。

干旱对许多树木而言都是一项重大挑战;随着世界转向更炎热、更干燥的气候,这一挑战只会愈发严峻。不同树种应对这类压力的策略各不相同,而它们如何应对水分流失尤其重要。

树叶上有细小的孔隙,称为气孔,可以开合。树木通过气孔蒸腾失水,并吸收二氧化碳用于光合作用——也就是植物制造食物的过程。有些树木采取较为保守的策略,在干旱初期便关闭气孔以防止水分流失,但这也限制了它们吸收二氧化碳的量,进而限制其产生能量的能力。

有些树木采取风险较高的策略,让这些孔隙开放更长时间,以继续吸收二氧化碳;但这也增加了发生栓塞的风险,使它们无法输送水分。显然,每种策略都有利有弊,而所有树木的策略都介于非常保守与非常冒险之间。

树木具有这样的多样性是件好事,因为如果每个树种都依赖完全相同的策略,就有点像把所有鸡蛋放在一个篮子里。面对生命中的种种挑战,若只有一种应对策略,森林就会相当脆弱。多样化的压力应对策略,赋予森林一些不可或缺的稳定性和韧性。

哪种树种拥有更好的生存策略,部分取决于压力事件持续多久、强度多大、发生频率如何,以及它的邻居在做什么。在干旱这样的压力环境中,各种策略如何发挥作用,将决定整片森林的状况。这有点像人的性格:有时彼此合拍、人人受益,有时则会发生冲突。

近期研究已开始厘清某些树种共同种植时谁胜谁负,以及这种情况在压力条件下会如何变化。令人惊讶的是,许多信息都能从年轮中提取出来;年轮记录了干旱等事件发生时每棵树的生长状况。

年轮让科学家得以观察不同树木对同一压力事件的反应,以及附近树种的身份如何影响这种反应。更重要的是,这项研究也正在揭示一些复杂原因,解释为何树种会因邻近生长的树木不同而表现出截然不同的反应。

树干上的浅色年轮和深色年轮共同表示一年的生长量。年轮越宽,该年的生长量就越大。Image: 汤姆·奥文登。

与邻为善

为什么有些树木在某些邻居旁长得更好,而在另一些邻居旁却不然,情况极其复杂,目前尚未完全弄清。但从基本层面看,我们可以设想,每个树种都有一系列特征、性状和功能,共同构成它的“性格”。

树木如何应对压力,可能与邻近树木之间直接竞争的程度有关。例如,有些树木根系深,有些根系浅——两棵浅根树会直接争夺水分,而深根树种能够从土壤较深处获取水分,避免一部分竞争。这称为“生态位分化”:不同树种通过以不同方式利用环境,可以在同一地点共存。

能够预测哪些树种适合或不适合做邻居至关重要。例如,把两棵在决定何时关闭气孔方面都更为冒险的树种种在一起,可能会使它们比一棵保守型树木与一棵冒险型树木共同生长时更快耗尽有限的水分。

有人提出,在地球大片区域重新造林可作为减缓气候变化的一种方法。人们也在开发从空气中吸收并储存碳的技术,而树木经过3.5亿年的研发历程,已十分适合这项任务。

了解哪些树种适合共同生长——尤其是原因何在——有助于指导如何开展重新造林,以应对未来几十年的需要。树木“性格”越多样,森林抵御干旱、虫害和疾病的能力就可能越强,相较于由单一树种组成的森林尤其如此。多样性有多种形式——确保今天种下的森林未来能够保持韧性,在一定程度上取决于能否明智地选择树木邻居。

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