氣候變化下高山植被的響應(yīng)研究綜述

熊巧利，孫靜

1.黔西南州生態(tài)環(huán)境局興義分局；2.云南省地礦測(cè)繪院

近百年來(lái)全球氣候正在經(jīng)歷一次以變暖為主要特征的顯著變化，全球平均陸地表面氣溫自19世紀(jì)后期以來(lái)持續(xù)升高，其升高趨勢(shì)在1880-2012年為0.086-0.095℃/10a；1979-2012年達(dá)到0.254-0.273℃ /10a[1]。

我國(guó)的氣候變化趨勢(shì)與全球基本一致，特別是近50年來(lái)，增暖趨勢(shì)尤為顯著；第二次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告指出1951-2009年我國(guó)地表平均氣溫上升了1.38℃，變暖速率為0.23℃/10a，高于同期全球增溫平均值[2]。強(qiáng)烈的氣候變化對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的分布、生產(chǎn)力、服務(wù)功能等已經(jīng)造成了清晰可辨的影響[3]。揭示氣候變化背景下自然生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)，成為生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)[4]。

植被是指一個(gè)地區(qū)土地表面所覆蓋的植物群落的總稱，它是陸地生態(tài)系統(tǒng)和自然環(huán)境的重要組成部分，對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)最重要的作用是吸收轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，提供第一性生產(chǎn)力。植物生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，控制植被類型地理分布最重要的因子是氣候。對(duì)植被地理分布與氣候要素之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)分析研究，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣候變化對(duì)植被分布的影響，對(duì)于科學(xué)認(rèn)識(shí)氣候變化對(duì)生物多樣性的影響和制定有效的應(yīng)對(duì)對(duì)策具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義[5]。

高山植被是指位于林線以上的植被，通常情況呈斑塊狀分布，是由具有耐寒、旱與適冰雪特性的植物組成的群落類，常見(jiàn)植被類型包含高山稀疏植被、高山墊狀植被、高寒草原等。其中西南地區(qū)高山植被僅有高山稀疏和高山墊狀植被兩個(gè)亞類。由于西南地區(qū)的特殊環(huán)境條件，產(chǎn)生了豐富的具有重要生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物種，特別是各種特有植物，在高山地區(qū)環(huán)境變化檢測(cè)和水土保持方面起著重要作用[6]。已有研究表明：氣候要素的改變將導(dǎo)致眾多高山植物的生存更加艱難，植物多樣性也大幅減少[7]。而氣候變化驅(qū)動(dòng)的生態(tài)響應(yīng)仍是一個(gè)尚未系統(tǒng)回答的科學(xué)問(wèn)題[8]。

我國(guó)西南地區(qū)是全球進(jìn)行生物多樣性保護(hù)的重點(diǎn)關(guān)注地區(qū)。由于生態(tài)系統(tǒng)極為敏感和脆弱，近幾十年來(lái)西南地區(qū)的氣候變化特征顯著[9]，相關(guān)研究也表明，未來(lái)氣候情景下中國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)整體表現(xiàn)為適應(yīng)性減弱，高寒植被群落表現(xiàn)出逆行演化的趨勢(shì)。研究西南地區(qū)的高山植被在未來(lái)氣候變化下的響應(yīng)顯得尤為重要，對(duì)如何在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全水平具有重要意義。

植被分布格局、規(guī)律與氣候三者之間的關(guān)系一直以來(lái)都是生態(tài)學(xué)、氣候?qū)W研究的重點(diǎn)之一。氣候變化將導(dǎo)致植被發(fā)生巨大變化，植被的所有變化都是長(zhǎng)期以來(lái)物種逐步適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蜃兓瘞?lái)的最終結(jié)果，顯示了不同物種與氣候之間關(guān)系的復(fù)雜性。相比之下，高海拔地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)更加脆弱，對(duì)氣候變化的響應(yīng)更為明顯，高寒植被能明顯地預(yù)兆全球變化[10]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外就高山植被對(duì)氣候變化下的響應(yīng)展開(kāi)了大量研究，主要集中在全球較為熱點(diǎn)關(guān)注的青藏高原、喜馬拉雅山脈和阿爾卑斯山脈等地；大多是針對(duì)具體的某個(gè)物種進(jìn)行氣候變化下地理分布的預(yù)測(cè)研究。

越來(lái)越多的證據(jù)表明，世界各地的物種正通過(guò)改變它們的地理分布來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變化，盡管這種變化可能是不定向的、不均勻的，但它們常常是隨著溫度的升高而向極地和向上傾斜的[11]。近十幾年來(lái)，青藏高原的生態(tài)環(huán)境也因全球變暖而發(fā)生了明顯的變化，這些變化具體表現(xiàn)為凍土和冰川的退縮、湖泊和濕地的萎縮、高寒草地的退化等[12]。張笑鶴（2011）[13]指出，中國(guó)西南地區(qū)高海拔地區(qū)植被生長(zhǎng)與溫度的相關(guān)性較大，氣候變暖是該地區(qū)植被地理分布變化的主要原因。Remya等[14]采用生物氣候變量數(shù)據(jù)，用MaxEnt模型對(duì)印度東高止山脈的植物預(yù)測(cè)當(dāng)前和未來(lái)生境適宜性的棲息地分布，從中發(fā)現(xiàn)年均氣溫、年降水量以及最濕月降水量三大因素是影響其地理分布的最主要因子，在2050年和2070年研究區(qū)域的大針茅生境適宜性分布將顯著減少。Zhu等[15]用MaxEnt模型和GIS技術(shù)模擬歐亞大陸草原的三種針茅潛在分布和轉(zhuǎn)移，結(jié)果表明，溫度是決定其地理分布最關(guān)鍵的因素，隨著全球氣候變暖，在2070年其分布面積將有不同程度的減少。

Singh等[16]選取了喜馬拉雅林線附近145個(gè)樣點(diǎn)的常見(jiàn)植物種類，分析物種對(duì)氣候變化的反應(yīng)和影響因素，結(jié)果表明，物種隨海拔分布的最重要的氣候影響因子是溫度，非氣候因素的影響不可忽視，如地形和放牧。Hu等[17]從青藏高原高寒草地中選出典型的嵩草種作為研究對(duì)象進(jìn)行氣候變化對(duì)物種分布的影響研究，模擬結(jié)果表明，蒿草在青藏高原的分布受到“年降水量”和“全年最濕季（夏季）、最干季（冬季）降水量”的強(qiáng)烈影響，6種嵩草種類有4種不同的“退/擴(kuò)”樣式，所有這些變化類型都是青藏高原地區(qū)不同物種對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蜃兓L(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果，反映了不同物種分布與氣候變化關(guān)系的復(fù)雜性。

研究植被與氣候的關(guān)系是現(xiàn)今全球氣候變化的研究前沿課題之一，與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)氣候變化對(duì)植被生態(tài)系統(tǒng)的影響給予了相當(dāng)程度的重視。氣候變暖已成為事實(shí)，面對(duì)氣候變化，生態(tài)系統(tǒng)如何趨利避害？迫使我們需要弄清氣候各要素變化與植被生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)關(guān)系。高山植被生長(zhǎng)對(duì)氣候變化十分敏感，能夠捕捉全球氣候變化影響的早期信號(hào)。但是，有關(guān)高山植被生長(zhǎng)脅迫的限制因子及其生態(tài)學(xué)的機(jī)理解釋一直缺乏共識(shí)[18]。

相關(guān)鏈接

高山植被位于高山帶，由耐寒、旱與適冰雪的植物組成的各種群落類型。地生態(tài)學(xué)上的高山帶界于雪線與山地森林上限之間；氣候干旱的高山以融凍泥流及頻繁的周日融凍交替處為下界。

按垂直高度的差別，高山植被分為：①亞冰雪植叢帶。呈不連續(xù)分布，有人稱為高山冰緣植被。位于雪線與連續(xù)高山植被上限之間，巖屑、倒石堆及冰磧物發(fā)達(dá)，巖隙石縫間有細(xì)土物質(zhì)，為寒凍土，生長(zhǎng)著個(gè)別高山植物；②高山植被帶。位于高山帶中部，由典型的低矮、寒（旱）生高山植物組成；③亞高山植被帶。屬山地森林（或其它山地植被類型）與高山植被間的過(guò)渡植被帶。高山植被包括高山苔原、亞高山草甸和高山草甸、亞高山灌叢和高山灌叢、高山座墊植被、高山草原、高山荒漠、高山稀疏植叢及高山沼澤等基本類型。中國(guó)高原高山廣布，高山植被類型極為豐富。