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成都生物所在探明西南山地針葉林動態格局中獲新進展
更新日期: 2019-07-22 作者: 廖梓延 文章來源:
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 針葉林是以針葉樹爲建群樹種所組成的各類森林的總稱,包括常綠和落葉,耐寒耐旱和喜溫、喜濕等類型的針葉純林和混交林,分布于熱帶、亞熱帶、溫帶和寒帶地區,有超過50%的溫性針葉林分布于亞洲,其中大多數受脅樹種分布于西南地區。 

 西南地區包括四川省、雲南省、貴州省、重慶市、西藏自治區、廣西自治區等6省市區的全部,以及甘肅、陝西、青海等省的部分區域,孕育了近3萬種高等植物,約占我國高等植物總數的96%,是世界溫性針葉林的主要分布區,珍稀動物的棲息地,也是亞洲水塔,對我國乃至亞洲的生態安全具有十分重要的作用。 

 溫性針葉林可分爲兩種亞型,其中松屬 (Pinus)、油杉屬(Keteleeria)、鐵杉屬 (Tsuga)和柏木屬(Cupressus)等物種屬暖溫性針葉林,而冷杉屬 (Abies)、雲杉屬 (Picea)、落葉松屬 (Larix)和刺柏屬 (Juniperus)等物種屬冷温性针叶林。由于受第四纪气候波动的影响,北方针叶林退缩至“避难所”,并在随后经历着不断地扩张和收缩。迄今为止,分布于西南山地的两类针叶林在第四纪及在未来气候变化下的潜在分布格局仍然不清楚,第四纪以来,西南的针叶林经历了哪些变迁?为什么要发生那些变迁?未来如何变化?这些尚是一团谜,制约了我们提出相应的应对策略。 

 中國科學院成都生物研究所生态过程与生物多样性组来自埃及的博士研究生Mohammed A. Dakhil在导师潘开文研究員的指导下,采用最大熵 (MaxEnt)模型,基于兩個全球環流模型 (CCSM4MIROC-ESM),采用19個生物氣候因子,並結合12675個點位記錄建立了分布模型,重建了西南地區針葉林在全新世中期 (6000年前)、末次盛冰期 (21000年前)、末次間冰期 (130000年前)和現代的潛在分布格局,用孢粉和化石數據證明了重建結果的可靠性;同時,預測了2050年及2070年西南地區針葉林的潛在分布。 

 研究發現最幹燥季的平均溫度、其次是溫度年變化和最熱季的降水量是控制西南地區針葉林分布的最重要的變量;最熱季的氣候穩定性解釋了冷性針葉林分布範圍的穩定性,最幹季溫度的變幅解釋了暖性針葉林分布範圍的變化。與現代分布相比,自末次間冰期(13萬年)以來,西南地區冷性針葉林適生區面積逐漸增加;與末次盛冰期相比,西南地區冷性針葉林適生區面積在中全新世(6000年)有小幅衰減,形成現有的冷性針葉林的分布格局,而在未來(2050年、2070年),現有的冷性針葉林適生分布區面積有小幅收縮。西南地區的暖性針葉林從末次間冰期到現在具有相似的變遷過程,但在未來則呈增加的趨勢。過去和未來時期的氣候變量可用作識別“氣候穩定”區域的生態指標,這些“氣候穩定”的區域成爲針葉林的避難所,西藏東南部、雲南西北部、四川西部、四川盆地、秦嶺-大巴山區是氣候穩定區,是針葉林的穩定避難所。在未來氣候變化背景下,暖性針葉林將向青藏高原東北方向發生遷移,而冷性針葉林將向青藏高原腹地遷移,橫斷山高山峽谷區、秦嶺-大巴山區作爲針葉林遷移擴散的重要廊道對針葉林的穩定具有十分重要的作用,研究結果爲西南地區針葉林的保護和可持續管理提供了重要科技支撐。 

 該研究獲得國家重點研發計劃(2016YFC0502101)及國家留學基金委 (2017GXZ010412)的資助,文章以Past and future climatic indicators for distribution patterns and conservation planning of temperate coniferous forests in southwestern China爲題發表于Ecological Indicators (2019) 

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當前西南地區針葉林的適宜分布區(左圖爲冷性針葉林,右圖爲暖性針葉林) 

   

6000年前西南地區針葉林的適宜分布區(左圖爲冷性針葉林,右圖爲暖性針葉林) 

    

21000年前西南地區針葉林的適宜分布區(左圖爲冷性針葉林,右圖爲暖性針葉林)

 

 130000年前西南地區針葉林的適宜分布區(左圖爲冷性針葉林,右圖爲暖性針葉林)


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