一组科学家开展了一项实验，帮助恢复和维护墨西哥帝王蝶生物圈保护区的特有树木；该保护区是帝王蝶冬季栖息地。
团队采用自然恢复、土壤保护和主动重新造林等方法，使树木存活率达到83-84%。
帝王蝶栖息地所在的森林越来越容易受到气候事件的影响。
研究人员采用“辅助迁移”方法，将墨西哥冷杉（Abies religiosa）移植到保护区海拔更高的地方，使其最有可能抵御气候变化的影响。
2015年的数周里，墨西哥米却肯州安甘格奥市镇不断传来电锯伐木声。一群人试图阻止森林砍伐时，为时已晚：帝王蝶生物圈保护区中部山坡上的10公顷（25英亩）森林已经被毁。
发生非法伐木的土地归米却肯州政府所有。该地区没有公有土地，也没有负责巡查的原住民社区；而保护区其他集体所有的区域则有这些社区。
为了恢复遭非法伐木破坏的区域，许多公职人员最初提议重新造林，尽管当时正值旱季，并不适合植树。另一方面，保护区管理者更倾向于咨询科学家。
然而，科学家之间也意见不一。一些人认为重新造林是正确的方法。另一些人则主张不去扰动该区域，等待森林自行恢复，也就是采取自然更新的方式。
“学术界对此展开了复杂的讨论，”米却肯州圣尼古拉斯·德·伊达尔戈大学（UMSNH）自然资源研究所（INIRENA）的库奥特莫克·萨恩斯-罗梅罗博士说。
“然而，我们到该地区实地考察后发现，自然更新所需的条件并不存在：仍然屹立的树木已严重受损，树冠也遭到破坏。以墨西哥冷杉为例 [Abies religiosa]，种子是在树冠最高处产生的。这样的树需要等待五到10年，树冠才能恢复并开始结籽。”
同一所大学恢复生态学研究实验室协调员何塞·阿努尔福·布兰科·加西亚博士回忆，他们到该地区考察时，“库奥特莫克[萨恩斯-罗梅罗]和我说：‘我们不能确定这里会自行恢复。’因此，我们主张为该区域制定主动恢复计划。”
十年来，许多团体一直在讨论重新造林和自然恢复哪种方式更有利于森林恢复。这场辩论之所以存在，是因为全球范围内人们都承认，许多重新造林项目并未成功；树木存活率往往很低，而且这些项目通常只使用很少几种树种。由此形成的是“极其单一的森林”，也就是说，其中缺乏多样的树种。
此案最终决定将主动恢复与自然恢复结合起来，同时开展一项名为“辅助迁移”的实验。
来自UMSNH的两位科学家——专攻森林遗传改良的萨恩斯-罗梅罗和专攻生态学的布兰科·加西亚——决定携手恢复帝王蝶生物圈保护区及其他林区。他们还决定采取“辅助迁移”树木等措施。这种方法已在包括加拿大在内的其他国家使用一段时间，旨在为受到气候变化威胁的生态系统和森林物种保障未来。墨西哥冷杉（Abies religiosa）就是其中一个物种。
助力森林重焕生机
2016年，科学家开始着手恢复遭非法伐木破坏的10公顷土地。
作为恢复计划的一部分，团队将这片土地划分为不同区域。边缘地带以及靠近邻近森林的地带没有进行干预，他们寄望于这些地方能够自然更新。其余土地中约70%开展了土壤保护和主动重新造林工作。这项工程不只是种树而已，必须认真落实每个步骤，但实际工作中并非总能做到，这也是重新造林项目经常失败的原因之一。
“重新造林项目经常失败，是因为种植的某些树种太小、种植时间不合适，或选择的树种不适合当地，”布兰科·加西亚说。“有几个因素会降低重新造林项目的成功率。”
在这个重新造林项目中，生态学家团队走访邻近森林，记录他们发现的树木及其相对于其他树种的比例。他们发现，每棵松树对应三棵墨西哥冷杉。随后，他们依据这一比例挑选种子。团队非常谨慎地选择种子，并使用至少一岁半的树苗。其他项目常选用六个月大的树苗，与此做法不同。种植仅在7月进行，团队还邀请了附近社区近200名居民参加重新造林活动，并对他们进行培训。
五年后，项目成果令科学家自己也感到意外：树木存活率达到83%至84%。考虑到过去一些政府重新造林计划为期六年，树木存活率仅为10%至35%，这一比例非常高。
“开展引人注目的重新造林项目时，结果很可能并不好，[官员们]只想拍照，”布兰科·加西亚说。
团队最后一次走访恢复区时，他们种植的松树平均高三米（10英尺）。生长较慢的墨西哥冷杉约高一米半（5英尺）。
选择自然更新的区域，结果同样出乎意料。
“五年后，我们没有记录到一棵墨西哥冷杉、松树或该地区任何其他树种的幼苗，”布兰科·加西亚说。“如果当初指望整片土地自行恢复，那就错了。”
通过在这些森林开展工作，研究人员证实，自然恢复并非总是最佳做法，尤其是在林区严重退化、且面临干旱等气候现象日益加剧的压力时。
“当二氧化碳浓度不是每百万份260份，而是417份时，大自然就无法按正常方式运行，”萨恩斯-罗梅罗说。他强调，气候已经完全偏离正常状态。
“因此，我们在生态学课程中学到的一切都不再适用。有两个持续造成改变的因素：气候变化，以及改变土地用途的社会压力。你会一再面对放牧、非法伐木和木材采伐，”萨恩斯-罗梅罗解释说。“自然界的情况并不像书里写的那样。正因如此，我们必须通过行动[检验想法]。”
布兰科·加西亚表示赞同：“[对于]退化过于严重的地点，说实话，我们不能指望大自然做些什么。”
受气候变化影响的森林
自2007年以来，萨恩斯-罗梅罗一直与美国农业部林务局下属、位于爱达荷州的莫斯科林业科学实验室的杰拉尔德·雷菲尔特合作建立气候模型，旨在了解气候变化如何影响森林物种。
这些模型显示，在墨西哥，云雾林和针叶林是最容易受到气候变化影响的气候栖息地（即适合某种生物群系或物种生存的气候所覆盖的空间）。
云雾林分布在狭长地带，需要大量水分。温带针叶林则位于山地高处。受气候变化影响，这些地区将面临更高的气温。
“这些森林适宜气候所覆盖的空间正在缩小，”萨恩斯-罗梅罗说。
在森林物种中，可能面临问题的是那些已经处于灭绝过程中的物种。其中包括三种墨西哥特有树种，例如奇瓦瓦云杉（Picea chihuahuana）、马丁内斯云杉（Picea martinezii）和墨西哥云杉（Picea Mexicana）。
“除非我们采取激进措施，否则这些物种将会灭绝，”萨恩斯-罗梅罗说。
其他面临气候变化风险的森林物种，生长在山地高处，例如哈特韦格松（Pinus hartwegii）。这种树分布在墨西哥的波波卡特佩特火山、伊斯塔西瓦特尔火山、托卢卡火山和奥里萨巴峰等地。另一种面临风险的物种是墨西哥冷杉（Abies religiosa）。
气候变化模型显示，如果当前趋势持续，未来帝王蝶生物圈保护区的气候将不再适合墨西哥冷杉林生长。
“这并不是说墨西哥冷杉会消失，”布兰科·加西亚说。“那里可能会形成混合植被群落，以松树为优势树种，而墨西哥冷杉则不再占优势。”
气候模型多年来显示的情况，已开始在该地区显现。“帝王蝶生物圈保护区内所有朝南的山坡都越来越容易受到气候事件的影响。最令人难过的是，帝王蝶群落历来就栖息在这些地方，”布兰科·加西亚说。
例如，2016年，一场强烈的冬季风暴对整个保护区约20,000棵树木造成严重破坏。许多树木倒下，另一些则失去了最高处的枝条。由于墨西哥冷杉的种子生长在树枝的最高处，接下来几年里落下的种子寥寥无几，影响了树木的自然更新。
更干、更热
UMSNH的科学家开始记录气候变化对当地树木的影响，至今刚刚超过10年。例如，2010年，米却肯州新圣胡安帕兰加里库蒂罗原住民社区的居民联系研究人员，希望他们帮助弄清树木发生了什么。
在全国范围内，这个原住民社区因社区森林管理成效卓著而备受瞩目。可持续利用森林资源为他们创造了就业机会，使他们建起旅游中心，并在社区开展多个项目。因此，当森林开始出现变化时，他们便向科学家求助。
“他们带我们到一个名为洛斯沃尔坎西托斯的地点，那里出现了异常落叶的情况，涉及Pinus pseudostrobus[墨西哥光滑树皮松]。树木正在失去枝叶，许多已经死亡，其他也已衰弱。它们遭到侵袭，例如受到树皮甲虫侵害，”萨恩斯-罗梅罗说。
“但很明显，原因不是甲虫，而是树木已经严重衰弱。他们告诉我们：‘这种情况以前从未发生过。’”
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萨恩斯-罗梅罗怀疑这可能是气候变化造成的影响。为了确认这一点，他把照片和数据分享给同事，其中包括正在研究气候变化对森林物种影响的加拿大科学家。
加拿大的研究人员记录到，夏季正变得越来越热、越来越干，导致树木落叶。萨恩斯-罗梅罗说，在墨西哥，这种情况并非发生在夏季，而是在春季，即3月、4月和5月。气温越来越高，降雨越来越少。因此，树木必须依靠更少的水分，直至6月降水增加。
“环境变得更加炎热干燥，树木因此衰弱，”萨恩斯-罗梅罗说。
根据萨恩斯-罗梅罗的结论，新圣胡安帕兰加里库蒂罗发生的情况，是干旱少雨的一年与洛斯沃尔坎西托斯地点土壤多石这一条件共同作用的结果。
研究人员认为，此案例以及帝王蝶生物圈保护区的情况，可能是一个全球范围内日益频繁出现的过程的例证。这个过程被称为“森林衰退”，指林地出现异常死亡现象。
通常，作为森林自然更新的一部分，约有3%的树木已经死亡或正在枯死。
“全球出现死亡率超过15%的地点越来越多，这种情况非常异常，并与更炎热的干旱期有关。干旱与前所未有的高温相结合，正让一些树种面临致命威胁，”萨恩斯-罗梅罗说。
布兰科·加西亚补充说，森林自然更新并适应这些新情况变得更加困难。
“我们该怎么办？”萨恩斯-罗梅罗问道。“袖手旁观，相信大自然很聪明，会自行恢复？还是承认我们生活在一个不断变化、已经相当退化的世界里，[而且]生态学书籍中的许多说法已不再适用？”
助力树木迁移
观察到气候变化对不同森林物种的影响后，加拿大研究人员开始开展他们所称的“辅助迁移”：帮助针叶树等树木迁往海拔更高的地区，使其能够更好地抵御不断变化的气候条件。
在墨西哥，萨恩斯-罗梅罗、布兰科·加西亚等人已开始在帝王蝶生物圈保护区的一些区域实施墨西哥冷杉“辅助迁移”。例如，他们在2016年冬季风暴造成破坏的地区采用了这一技术。
萨恩斯-罗梅罗表示，辅助迁移包括“采集墨西哥冷杉种子，在苗圃培育树苗，然后在海拔较高、预测未来将出现适合该种群生长气候的区域重新造林”。
研究人员还使用“保育植物”，即能够为附近种植的树苗遮荫、提供保护的灌木。
研究人员承认，他们采用的若干技术，社区早已通过经验有所了解。
“我们所做的是把他们已经观察到的情况量化，”布兰科·加西亚说。
研究人员在多个地点开展实验，例如拉梅萨社区的拉斯帕洛马斯，该地位于圣何塞德尔林孔市镇，海拔3,440米。拉斯帕洛马斯和海拔3,360米的洛斯艾莱斯均位于生物圈保护区中心。用于这些重新造林项目的墨西哥冷杉树苗，是在海拔3,000米的苗圃培育的。
在拉斯帕洛马斯，研究人员利用现有的保育植物提供遮荫。他们还采用了较传统的重新造林技术，例如按网格种植，每棵树之间相距一米半。采用这些技术后，树木存活率为65%。
在洛斯艾莱斯，科学家决定打破按网格种植的惯例。他们也使用保育灌木，不过这些灌木来自较低海拔地区，是从森林中移植过来的，并以环形种植，“以最大限度利用灌木的遮荫作用”。结果树木存活率达到92%，即使此后遭遇了2020年11月至2021年4月因拉尼娜现象（太平洋冷流）出现而导致的极端干旱，仍是如此。
取得如此高的存活率并非易事，尤其是对于墨西哥冷杉这样的树种而言，它在重新造林项目中并不容易生长。这种树分布在跨墨西哥火山带，从西部边界的科利马雪山一直延伸到东部的奥里萨巴峰。它生长在海拔2,800米及以上的山地。
墨西哥冷杉对于维持墨西哥中部森林的气候条件至关重要。每年冬季，它迎来帝王蝶，也是补充含水层、为该国中部城市供水这一过程的一部分。
研究员林肯·布劳尔曾将大量科研精力投入墨西哥冷杉林研究。他的研究表明，当这些树木健康时，能够发挥“毯子和雨伞”的作用。在寒冷的冬夜，树冠如同毯子，有助于防止小生境中的热量散失。冬季风暴来临时，树冠又像雨伞一样，防止帝王蝶的翅膀被淋湿和冻僵。墨西哥冷杉数量减少或状态不佳时，这一过程就会受到影响。
萨恩斯-罗梅罗和布兰科·加西亚强调，保护和拯救墨西哥冷杉林，不仅对帝王蝶迁徙和墨西哥大城市的水资源安全至关重要，也关系到生活在生物圈保护区内及周边社区的未来。这些社区的部分经济依靠旅游业，在若干案例中也依靠可持续森林管理。
萨恩斯-罗梅罗强调：“如果我们无法拯救[墨西哥冷杉]，几乎就无法拯救任何物种，因为它牵涉社会、当局以及帝王蝶到访的三个国家的利益。”
本文由莎拉·恩格尔翻译
