研究称,森林为从干旱中恢复而进入生长“超速”状态

Image of a forest
Some trees could rebound from difficult periods better than imagined.Image: Unsplash/Asher Ward
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  • 干旱日益频发,可能对森林造成严重负面影响。

  • 科学家研究了气候变化对欧洲赤松的影响,以了解树木如何从干旱中恢复。

  • 令人意外的是,研究发现,一些树木进入生长超速状态,以弥补干旱曾对其生长造成的暂时抑制。

  • 还需要对这种补偿性生长机制开展更多研究,以了解其对气候变化的影响,以及自然界可能如何适应。

据一项最新研究,到2100年,每12人中可能就有1人每年面临严重干旱。随着气候变暖,地球陆地表面三分之二区域的储水量也将减少。作为植物生态学家,我们关注这对森林意味着什么——森林是最大的碳汇之一,也是世界应对气候变化的重要资产之一。

干旱会抑制森林生长、导致树木死亡,甚至改变森林的运作方式,或改变森林由哪些物种构成。我们特别研究了一种树种,以了解树木对过去干旱的反应,以及它们可能具有多强的韧性。

我们的发现表明,一些树木在经历艰难时期后,恢复活力的程度可能超出我们的想象。这对面临未来干旱环境的森林来说或许是个好消息。

到2100年,每12人中可能就有1人每年面临严重干旱。Image: 《自然》

年轮记录

欧洲赤松是世界上分布最广泛的针叶树种之一。在其横跨欧洲的原生分布区内,它为红松鼠等多种野生动物提供栖息条件,也被广泛种植以获取木材。

在我们的研究中,我们采集了苏格兰一片实验性松林中的树木年轮;科学家于1935年种下了这片森林。树木在树干中形成年轮,由此记录每个季节的气候条件如何影响生长。气候有利的年份通常会形成较宽的年轮,而干旱或其他恶劣天气等不利年份则会形成较窄的年轮。

这些年轮实际上让科学家能够回望过去。为了了解树木如何从干旱中恢复,我们将干旱年份形成的年轮宽度与平均年份的模拟生长情况,以及树木恢复期间的生长情况进行了比较。

迎头赶上

我们发现,即使树木年龄和树种相同、长在同一地点,从干旱中恢复所需的时间也大不相同。平均而言,树木生长速度用了四年才恢复到假如没有发生干旱时可能达到的水平;大多数树木耗时一到六年,不过,仍有一些树木在九年后尚未恢复到这一生长速度。

进一步研究后我们发现,干旱发生前每棵树的大小,或当时的生长速度,对其韧性有显著影响。生长较快的树木恢复得更快,但较大的树木需要更长时间,才能达到假如没有发生干旱时可能达到的生长速度。

真正令我们惊讶的是,一些树木在生长恢复后出现的情况。它们没有按照我们根据恢复后的温度和降雨记录所预期的速度继续生长,而是进入了生长超速状态;与我们模拟的未发生干旱情景相比,这些树木实际开始长得更快。

这种生长“超速”只是暂时的,也并非发生在我们研究的所有树木中,但补偿性生长的综合作用十分显著。这些树木长得如此之快,开始恢复森林因干旱而失去的部分树干围度。这意味着,干旱九年后的总体影响远小于四年后的影响;类似研究通常考察的干旱后时期是四年。

补偿性生长也发生在自然界的其他地方,已有鱼类、草类和蛾类出现这种现象的记录。一项研究发现,雌性大蜡螟在12小时没有食物后,一旦食物恢复供应便会迅速生长以赶上进度,但这种行为的代价是寿命缩短。

成熟树木是否会、以及如何利用补偿性生长应对干旱,目前在很大程度上尚未得到研究;或许是因为直到现在,研究只捕捉到了它们的短期反应。不过,我们的研究清楚表明,这种机制存在于欧洲赤松中,并能帮助森林恢复大量被干旱夺走的木质生物量。

接下来,我们需要了解这种现象在其他树种和世界其他地区有多普遍。即使这种习性广泛存在,树木弥补干旱期间生长损失的能力,也取决于干旱结束后气候是否能长期保持利于生长。同样,更频繁、更严重的干旱也可能很快抵消任何益处。

尽管如此,我们的结果确实表明,我们可能低估了一些森林的韧性,也高估了未来干旱对树木造成的损失。这可能对气候变化研究产生影响,因此科学家需要进一步了解这种机制,以完善模型。我们还发现树木对干旱的反应各不相同,因此,森林中树木大小和生长速度多样,或许能让森林更好地应对未来的挑战。

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