为什么树木能比灌木竞争向上移动

中国科学院青藏高原研究所梁二元教授领导的这项研究结果以研究论文的形式发表在《国家科学评论》杂志上。这项研究还涉及来自 CREAF、CSIC、全球生态单位 CREAF-CSIC-UAB、西班牙 Pirenaico de Ecología 研究所 (IPE-CSIC) 和加拿大魁北克大学 Chicoutimi 的研究人员。

气候变暖正在改变高山生态系统的结构和功能，包括植被边界的变化。高山林线的向上移动是树木生长的最高限度，形成山地森林和高山群落之间的边界，受到灌木与树木相互作用的强烈调节。但人们对这种共存生命形式对气候变暖的反应知之甚少。

基于对青藏高原东南部两条林线同域乔灌木形成层物候的独特的8年和10年的现场观察，研究人员发现灌木和树种之间的形成层物候模式对变暖的反应相反。在春季升温+1°C的情况下，树木的木质部恢复提前2-4天，但灌木的木质部恢复推迟3-8天。对变暖的不同物候反应是由于灌木对冷量积累的敏感度是乔木的 3.2 倍。

“在相同的冷量下，灌木比树木需要更多的强制积累，导致形成层物候的延迟。然而，对于树木来说，强迫不太依赖于寒冷，因此导致在温暖的春天下形成层物候较早，”梁说。

研究人员进一步进行了全球荟萃分析，结合基于过程的生长模型，从北半球 11 条高山林线上配对的 344 株灌木和 575 株树木，探索气候变暖导致物候生长变化的驱动因素。根据生长模型得出的形成层物候记录，他们进一步推断春季温度对北半球林线乔木和灌木形成层物候的不同影响。模型输出表明，正如预期的那样，树木对春季变暖的敏感性比灌木更高。相反，灌木比树木更容易受到冷量积累的影响。“我们的荟萃分析证实了跨大陆尺度的相同机制，”梁说。

无论高山林线的灌木和树木是通过促进还是竞争相互作用，气候变暖都有可能导致其物候发生不同的变化。这将涉及缩短灌木的生长季节，同时延长树木的生长季节。因此，由于变暖而导致的物候不匹配可能会通过增加生长、碳增益和提高资源可用性而赋予树木相对于灌木的竞争优势，从而可能促进寒冷山区的林线向上移动(图1)。