多样化的森林更能抵御干旱 弹性森林为树木提供多种用水策略

多样化的森林更能抵御干旱

弹性森林为树木提供多种用水策略

多样性就是力量，即使在森林中也是如此。在发表在《自然》杂志上的一篇论文中，由犹他大学生物学家威廉·安德雷格领导的研究人员报告说，那些树木具有与用水相关的高度多样性的特性的森林受干旱影响较小。这一研究结果进一步拓展了以往基于水力特性的单个树种恢复力的研究，为森林恢复力的研究提供了新的方向，并为森林管理人员在砍伐或野火后重建森林提供了信息。

安德列格说，令人惊讶的是，森林的水力多样性是预测其应对干旱能力的主要指标。他说:“我们预期液压特性会起作用，但令我们惊讶的是，许多科学界关注的其他特性并没有很好地解释或预测。”

安德列格是一位研究干旱对树木影响的资深研究员，他特别关注森林从干旱中恢复所需的时间。与他的同行们一起，他还研究了水力特性对单个树种在干旱中生存机会的影响。水力特性与树木将水输送到整个生物体的方式有关——以及在系统开始崩溃之前，它们能承受多大的干旱压力。但是干旱，当它们袭击的时候，并不会去追逐单个的树木——它们会影响整个生态系统。Anderegg说:“这项研究的不同之处在于，它正在研究整个森林。”

安德列格和他的同事，包括来自斯坦福大学、普林斯顿大学和加州大学戴维斯分校的合作者，收集了来自世界各地40个森林遗址的数据。这些地点配备了名为通量塔的仪器，用来测量森林中碳、水和能量的流动。他们还配备了环境传感器，包括土壤湿度传感器，以生成有多少水进出现场的图片。

他们将这些数据与已知的每个地点的树种，以及已知的与这些树种相关的水力特征相结合。非水力性状是指木材密度或叶面积除以叶质量。但水力特性包括水力安全裕度、树木在干旱条件下允许的水分移动量与绝对最小水量的差值——也就是树木的水力开始停止运转的点。本地植物物种丰富度占最大百分比。数据可从http://ecotope.org/anthromboes/biodiversity /plants/data/获得。

在其树种中，水力特性差异较大的森林，其森林功能(通过水、能量和土壤湿度的通量来衡量)的下降幅度小于多样性较弱的森林。全球温带森林的卫星数据证实了他们的发现——干旱对水力多样性森林的影响与其他森林不同。

Anderegg说:“目前存在的物种和它们所具有的水力特性对于预测生态系统范围内的抗旱能力是最重要的。”那么，拥有水力多样性的森林是什么样的呢?首先，考虑一下相反的情况——只有一种树的生态系统。例如，画一个圣诞树农场。每棵树都是完全相同的物种。多样性不会比这更低。但是，Anderegg说，一个多样化的森林“将会有许多不同类型的树木——针叶树和被子植物，耐旱和不耐旱的木材，可能还有不同的生根深度。”这将涉及到水源的多样性。这些东西很难直接研究和测量。

这个团队看到了继续这项研究的几个未来途径。Anderegg说:“我们想要了解这种弹性背后的生理学原理。”“不同物种或不同种群的具体特征是什么，能让你适应未来气候?”研究人员并没有专门研究水力特性、干旱和火灾条件之间的联系，但美国西部夏季的大火以及由此产生的烟雾在全国蔓延，让人不禁产生了疑问。Anderegg说:“景观的多样性将有助于森林对火灾的抵抗能力。”同样的气候条件导致了干旱——例如早期融雪和炎热的夏季温度——也导致了危险的火灾季节。Anderegg说:“它会使地面的燃料变干，并造成高温的火灾天气。”

那么，森林管理者能做些什么来提高多样性和恢复力呢?在对生态系统造成创伤后，比如伐木或野火，可能会出现机会。Anderegg说:“在我们砍伐森林或火灾之后，我们有时会考虑种植单一物种。我们应该考虑多种物种的最佳组合，以增强适应能力。