全球氣候變化背景下林線格局變化研究

張嚴(yán)方 馬欽龍

摘 要：地球是由大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈組成有機(jī)整體，處于動(dòng)態(tài)平衡之中，時(shí)刻發(fā)生著變化，同時(shí)在自我修復(fù)中趨于穩(wěn)定。全球氣候變化是指整個(gè)地球系統(tǒng)及其維持生命的環(huán)境發(fā)生的一系列變化，尤其是人類活動(dòng)方面。論述了全球氣候變化背景下林線格局的變化以及人類活動(dòng)對(duì)林線格局變化的影響。

關(guān)鍵詞：全球氣候變化;林線;人類活動(dòng)

文章編號(hào)：1004-7026（2020）15-0114-02? ? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)：S718.5 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著科技飛躍式發(fā)展，人類掌握的力量影響了自然系統(tǒng)的穩(wěn)定性，打破了原有的平衡狀態(tài)。人類活動(dòng)帶來了一系列環(huán)境問題，例如溫室效應(yīng)、全球變暖、臭氧層破壞、森林面積減少、部分物種消失、土地退化和淡水短缺等。全球氣候變化對(duì)生物圈造成了一系列影響。林線對(duì)環(huán)境變化十分敏銳，更容易受到全球氣候變化的影響。針對(duì)林線的相關(guān)特征，可以通過林線的變化建立相應(yīng)的模型，分析全球氣候變化的影響。

1? 林線的形成機(jī)制

林線是森林分布界限，林邊界分布的山地森林上限是連續(xù)的。各種類型的植被界限在自然狀態(tài)下都表現(xiàn)為一個(gè)過渡區(qū)，因此高山林線并不是一條線。林線是在高海拔和高緯度地區(qū)，因樹木受氣溫、降水、土壤等影響無(wú)法成為森林而形成的林地邊界線。這條邊界被我國(guó)高山地區(qū)的灌木和草甸所取代，適應(yīng)了高寒和大風(fēng)氣候，其類型可以是平地、高山以及森林。平地通常位于針葉林（北半球）北部邊界的高山地區(qū)，北緯60°～70°。

在高山地區(qū)，上限通常為亞高山針葉林，例如日本島內(nèi)縣的山區(qū)有山毛櫸林。隨著緯度逐漸增加，森林邊界逐漸下降。在北半球，同一座山南側(cè)的森林邊界通常比北側(cè)高。在森林界限以上或以北，附近幾乎沒有樹木生長(zhǎng)。高緯度地區(qū)以外有一種局部現(xiàn)象，即把濕地和沼澤連接起來的森林也是有界限的。

林線的形成主要有以下幾種假說，即溫度、熱量限制、環(huán)境脅迫、干擾、繁殖更新障礙、碳平衡失調(diào)、，降水限制以及氮平衡失調(diào)等假說[1]。林線屬于生態(tài)脆弱區(qū)，極易收到外界變化的影響，一直被生態(tài)學(xué)家用作外部干擾的放大器。

2? 研究林線影響的方法

林線一般表示為樹木的高度極限，常存在于海拔較高的地帶。我國(guó)研究人員在林線研究方面也作出了一定貢獻(xiàn)，包括運(yùn)用樹干解析、樹木年輪氣候?qū)W、遙感成像解釋等具有中國(guó)特色的方法分析林線與全球變暖間的相互影響并得出結(jié)論。運(yùn)用樣帶法、年輪指數(shù)等方法繪制折線統(tǒng)計(jì)圖并形成結(jié)果表格，分析部分地區(qū)的氣候因子，可以總結(jié)近幾年林線變化的方向和趨勢(shì)。這些方法新穎獨(dú)特而且簡(jiǎn)便實(shí)用，對(duì)研究林線與全球變暖具有非常重要的作用。

3? 全球變化帶來的影響

研究表明，相比冬季低溫帶來的逆性環(huán)境，每年生長(zhǎng)期的平均溫度能對(duì)動(dòng)物造成更大的影響。在林線附近，在氣溫最高月份的中午，平均氣溫并沒有較大變化，即使在全球范圍內(nèi)對(duì)林線進(jìn)行比較，結(jié)果大致相同。位于中國(guó)西北地區(qū)的賀蘭山等山地的林線是山腰處的森林帶在一定海拔高度上形成的，受降水、地下水位和凍土的分布，以及逆溫、焚風(fēng)等因素的影響，這些地區(qū)的森林既有生長(zhǎng)上限又有下限。隨著溫度上升，高岳樺林的林線變化明顯加快。樹島和整個(gè)北坡林線岳樺以調(diào)整繁殖方式與生存數(shù)量對(duì)氣溫變化作脈動(dòng)式響應(yīng)[2]。

在升溫不明顯的階段，岳樺以無(wú)性繁殖的灌木狀地下根占領(lǐng)點(diǎn)狀生態(tài)位完成繁殖和生長(zhǎng);在溫度顯著升高的階段，以有性繁殖的喬木狀生長(zhǎng)方式增加種群與擴(kuò)張面狀領(lǐng)域。將岳樺的無(wú)性繁殖與有性繁殖結(jié)合起來，在氣候變暖的情況下，林線上移，種群也有所擴(kuò)大。利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)對(duì)空間和時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果表明，林線向上移動(dòng)，種群在氣候變暖條件下擴(kuò)大。對(duì)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和GIS技術(shù)的時(shí)空分析表明，種群動(dòng)態(tài)對(duì)氣候變化有積極響應(yīng)（高相關(guān)系數(shù)），對(duì)溫度變化的敏感性高于降水（降水溫度和摻入頻率^相關(guān)系數(shù)）[3]。

另有研究數(shù)據(jù)表明，全球氣候變暖對(duì)林線中上部造成了較大影響，通過促進(jìn)幼苗、幼樹的萌發(fā)和存活，森林密度增大且年齡結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈笿型。此外，樹木還呈現(xiàn)出聚集分布的特點(diǎn)。在林線下部，幼苗的更新和存活量很少，以中齡林為主，多零散分布[4]。通過分析樹木年輪可知，氣候變暖導(dǎo)致林線樹木徑生長(zhǎng)和高生長(zhǎng)加速，而且增加的趨勢(shì)與近30年來的溫度變化基本一致[5]。

從全球角度看，高山林線是低溫與高溫界限在生物學(xué)上的反映。從地域角度看，高山林線是這種溫度界限在濕度、風(fēng)力、降水等多種因素共同影響下形成的結(jié)果。低溫可直接或間接影響樹木的生長(zhǎng)。因此應(yīng)有足夠的碳水化合物和可溶性碳水化合物提高樹木的生存能力，使其能在低溫環(huán)境中生長(zhǎng)。

結(jié)合我國(guó)的地理特征，恢復(fù)生態(tài)應(yīng)注重了解潛在的氣候問題導(dǎo)致高山林線位置變化的原因，明確當(dāng)?shù)亓志€形成的環(huán)境要素。也可以通過定位觀測(cè)和控制試驗(yàn)了解高山林線對(duì)全球氣候變化的反應(yīng)和可能存在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[6]。

4? 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)是多山國(guó)家。全球氣候急劇變化，高度敏感的林線結(jié)構(gòu)功能正在迅速發(fā)生改變。從世界范圍關(guān)注山地林線的變化情況，對(duì)優(yōu)化我國(guó)生態(tài)格局和正確反映全球變化有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋洪濤，程頌，孫守琴.高山林線形成機(jī)制及假說的探討[J].生態(tài)學(xué)雜志，2009（11）：2393-2402.

[2]王曉東.長(zhǎng)白山北坡林線對(duì)氣候變化的響應(yīng)過程研究[D].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)，2011.

[3]王曉春，周曉峰，李淑娟，等.氣候變暖對(duì)老禿頂子林線結(jié)構(gòu)特征的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2004（11）：2412-2421.

[4]王根緒，鄧偉，楊燕，等.山地生態(tài)學(xué)的研究進(jìn)展、重點(diǎn)領(lǐng)域與趨勢(shì)[J].山地學(xué)報(bào)，2011（2）：129-140.

[5]王襄平，張玲，方精云.中國(guó)高山林線的分布高度與氣候的關(guān)系[J].地理學(xué)報(bào)，2004（6）：871-879.

[6]李邁和，Norbert Kr uchi.全球高山林線研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].四川林業(yè)科技，2005（4）：36-42.