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古老的树木越来越少,地球的未来会怎样?

环境自然|2020-6-1 21:35

来源:国家地理|1088人参与|0评论

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古老的树木越来越少,地球的未来会怎样?

  德国西部的这些橡树约1000岁了。一项新研究发现,像这样的老树,死亡速度比小树要快得多。

  图源:NORBERT ROSING, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  撰文:CRAIG WELCH

  加州的巨杉可以活3000多年,树干粗壮,直径相当于两辆车,树枝距离地面近90米,仿佛可以触及云端。但几年前,在一次创下纪录的干旱中,科学家注意到一些奇怪的现象。在巨杉和国王峡谷国家公园里,一些巨树正在死去,而它们的死亡方式却是前所未闻:从上而下死亡。

  研究人员爬到树冠上,发现雪松树皮甲虫已经侵入了好几根树枝。2019年,至少有38棵树死亡,这个数字不太大,但“我们很担心,因为以前从未见到过这种情况”,公园的资源管理主任Christy Brigham说。

  北美洲数以百万计的松树饱受甲虫之苦。科学家曾以为,由于含有驱虫单宁,高大的巨杉对这种危险的害虫免疫。忧心忡忡的专家正在调查,当气候变化导致干旱和森林大火愈来愈严重,是否连红衫也难逃这种致命昆虫的侵袭。

古老的树木越来越少,地球的未来会怎样?

  现存最大的一片古老的巨杉林屹立在加州洪堡红杉国家公园里。世界上最高大的树木正在死亡,意味着它们将把碳释放到大气中,而不是存储起来。这会对气候变化产生未知的影响。

  图源:DIANE COOK AND LEN JENSHEL, NAT GEO IMAGE COLLECTION

古老的树木越来越少,地球的未来会怎样?

  这是卡拉维拉斯美洲巨杉州立公园里的“发现树”(Discovery Tree),它其实是一棵巨型巨杉的树桩。

  图源:DIANE COOK AND LEN JENSHEL, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  如果是这样的话,这些古老的哨兵可能是全球趋势下的最新例证:专家们发现,森林里树木的死亡速度越来越快,尤其是那些更高大、更古老的树木。根据5月28日发表于《科学》杂志的一项研究,这种死亡率导致森林更加年轻,威胁到物种多样性,破坏了重要的动植物栖息地,而且削弱了森林存储二氧化碳的能力。这些二氧化碳源于我们消耗的化石燃料。

  “几乎任何地方都会看到这一幕,”研究首席著者、美国能源部西北太平洋国家实验室的地球科学家Nate McDowell说。

  到处都有更多老树在死去

  为了获知迄今为止最详细的全球树木消失情况,世界各地近20名科学家,检查了之前160多项研究,把研究结果与卫星图像结合起来。分析显示,从1990年至2015年,全球超过三分之一的老龄林消失了。

  在历史数据最详细的地方,尤其是加拿大、美国西部和欧洲,过去40年里,树木死亡率翻了一番,老树所占的比例更高。

  这背后有着多重原因。科学家表示,一方面原因在于,几十年来人们一直在伐木和开垦土地。而化石燃料燃烧带来的气温升高和二氧化碳浓度增加,则放大了其他原因。从以色列的桉树和柏树种植园,到蒙古的桦树和落叶松林,科学家发现,干旱时间越来越长、越来越严重,病虫害情况越来越糟糕,森林大火愈演愈烈。

  “森林会越来越少,”威斯康星大学的森林生态学家Monica Turner说:“现在是森林的地方,未来可能就不是了。”

  全球变化

  地球上已知的树木种类有6万种,这种变化在各地的实际情况各不相同。

  例如,在中欧地区,“根本不用寻找死树,”德国马克斯·普朗克生物地球化学研究所的Henrik Hartmann说:“它们随处可见。”

  最近一年,成千上万的山毛榉树在经历了一周的热浪后,开始掉叶子。树皮甲虫在杀死云杉,这不算罕见。气温升高让树木变得脆弱,更容易受到伤害,另一方面,昆虫得已繁殖并成功越冬,活到下一年。

  即便在较冷的地区,“也会有一些年份特别热,森林因此备受折磨,”Hartmann说:“我们即将遇到森林无法适应的情况。这已经超出了一些物种自身承受的极限。”Hartmann没有参与McDowell的研究。

  北美洲的一些重要地点也遇到了同样的情况。在10000年时间里,黄石国家公园每过100年至300年,就会发生火灾。1988年,5000平方公里的土地变为焦土,引起了全世界的注意。

古老的树木越来越少,地球的未来会怎样?

  黄石国家公园的扭叶松林燃起熊熊大火。

  图源:MICHAEL QUINTON, MINDEN PICTURES/NAT GEO IMAGE COLLECTION

  自那之后,威斯康星大学的生态学家Turner一直在研究这些火灾的后果,发现和我们想象的不太一样。

  通常情况下,火焰的热量可以融化粘性树脂,帮助黑松松果释放种子。但2016年,这些新生森林诞生还不到30年,新的大火出现在1988年的火灾旧址。由于气候更加炎热、干燥,新的火灾火势更加猛烈,有时几乎烧毁了一切。这一过程原本会帮助新森林成长,这次反而起到了阻碍作用。“我回去后,简直惊呆了,”Turner:“有些地方一棵小树都没有了。什么都没了。”

  就在去年,干燥的澳大利亚遭遇大规模火灾,西伯利亚北部3万平方公里的土地闷烧,亚马逊大火更是吸引了全世界的关注。

  在部分雨林地区,旱季持续时间更长、出现频率更高,降雨量减至四分之一,而且往往雨量极大;从2009年至2014年的6个旱季中,有3个出现了大洪水。雨林的树木构成因此改变。那些生长快、能迅速接触到阳光、更耐旱的树种,胜过了需要潮湿土壤的那些。

古老的树木越来越少,地球的未来会怎样?

  阿拉伯辣木是一种濒危树木,生长在约旦和以色列。荒漠化正在杀死本地树种。

  图源:MARK MOFFETT, MINDEN PICTURES/NAT GEO IMAGE COLLECTION

  科学家仍在评估全球范围内这些变化所造成的后果。以色列首个全国性树木死亡率调查显示,由于高温炙烤和森林大火,大片树木正在消失。在一个沙石遍地的国家,森林意义重大。那里有鹰巢,有狼和胡狼的栖息地;树根还可以起到固土的作用。没有了树,藏身于树荫下的植物会突然接触到高温和强光。

  “树木是一种大型植物,是其他所有动植物赖以生存生态系统,”魏茨曼科学研究所的Tamir Klein说。

  5月早些时候,Klein会见了以色列林业部部长,探讨以色列南部森林的问题,它们可能活不过这个世纪。“他们来问我,我们该怎么做?我们不希望沙漠向北扩张,”Klein回忆道。

  “摆在我们面前的情况很棘手。这是一场通往未知的竞赛。”

  早期迹象

  这项研究源自21世纪初,当时首席著者McDowell搬到了美国西南部的洛斯阿拉莫斯国家实验室工作。他的办公室窗外,有一片已死去的杜松和单叶松林。在1.2万平方公里的林地里,一场强热浪摧毁了30%的松树。“我当时想,作为树木生理学者,我在这里待不了太久,因为它们全都死了。”

  McDowell和几位同事开始思考,森林吸收二氧化碳的能力会因为树木减少出现什么样的变化,以及如何更好地预测未来发生这种灾难的情况。十年后,一位同事检查了树木的年轮和过去的气温波动,发现高温与树木死亡有关。然后,他根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测的温度,模拟了森林的变化情况。结果显示,到2050年,美国西南部的正常温度可能与过去罕见的热浪相似,这些热浪带来了严重干旱,导致树木死亡。“这真的很恐怖,”McDowell说。

  McDowell和其他科学家开始进行更广泛的研究。很多人认为,二氧化碳的增加将促进树木生长。但随着地球越来越热,大气会从动植物身上吸收更多的水分。树木因此落叶或关闭气孔,从而留住水分。这两种反应都会让树木减少吸收二氧化碳。就像“去‘不限量’自助餐,同时用胶带封住嘴”,McDowell说。

  在热带森林,高大的树木组成了绝大多数树群。“这些高大的老树不成比例地储存了地面上的碳,”研究合著者、美国地质调查局的森林生态学家Craig D. Allen说:“它们死后,会给小一点的树带来更多空间,但这些小树吸收的碳要少得多。”

  这一点很重要,因为IPCC使用的大多数全球碳模型都假定,森林将大幅抵消我们使用化石燃料产生的碳。现实可能并没有这么明晰。

  “老树死去后,它们会分解,停止吸收二氧化碳,并向大气中释放更多的二氧化碳,”McDowell说:“就像一个坏掉的自动调温器。气候变暖导致树木减少,而树木减少又会造成气候进一步变暖。”

古老的树木越来越少,地球的未来会怎样?

  意大利的白云石山上,长满了金钱松。世界各地成龄树的死亡速度比我们预想的快得多。

  图源:MARTIN ZWICK, VISUM/REDUX

  Turner说,虽然森林的重大变化无可避免,但减少化石燃料排放仍会发挥很大的作用。她记录到的情况表明,如果未来几十年里减少二氧化碳排放量,大提顿国家公园里的森林减少量或将下降一半。

  不过,某些时候,我们需要更激进的解决方案。

  在那次会面中,Klein敦促以色列林业部门的领导人考虑种植金合欢树,代替松树和柏树。这种树通常生活在撒哈拉沙漠,即使在一年中最热的那段时间,也能生长。

  Klein补充说:“悲伤的是,一切看起来都不一样了,再也不一样了。但我认为这么做总好过荒芜的土地。”

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