赵序茅
高处不胜暖:青藏高原植被如何应对气候变化? 精选
2020-2-14 13:37
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东坡先生有言:高处不胜寒?作为世界屋脊的青藏高原更是如此。不过,随着气候变化的加剧,高处不胜寒的局面真正演变为“高处不胜暖”。近50年来,青藏高原经历着两倍于全球幅度的升温过程以及显著的降水格局改变。

南美洲的蝴蝶扇动一下翅膀,就可能在二周后引发北美的龙卷风。在生态系统中,往往是牵一发而动全身,气候快速变化不仅仅影响青藏高原高寒草地植被的生长格局,还会改变高寒生态系统碳、水和能量的平衡以及季节动态。这些气候条件引起的生态系过程改变直接关乎到青藏高原5000万只绵羊、1400万头牦牛和大量野生有蹄类动物的生存与保护。而畜牧的生存又直接关乎到青藏高原500万当地牧民的生产和生活。

因此,青藏高原上的高寒植被如何响应全球气候的剧烈改变,成为了一个重大的科学问题。已有卫星遥感观测研究表明,气候变暖使得高寒草地植被的春季物候提前。这个不难理解,植被的物候期和温度密切相关,气候的改变自然会对物候造成影响。然而,这些前期研究,一是缺乏长期野外观测的证据;二是气候变化对高寒草地植被生长的影响机制尚不清楚,知其然不知其所以然。

草地农业生态系统国家重点实验室贺金生课题组与北京大学城市与环境学院、中科院西北高原生物研究所等单位合作,依托于青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站,通过对1980-2014年高寒草地植物地上生物量季节动态的长期监测,揭示了气候变化对高寒草地植被生长格局的影响机制。研究成果于2020212日在线发表在国际著名期刊Ecology Letters上。我的同事生态学创新研究院汪浩青年研究员为论文第一作者,贺金生教授为论文通讯作者。

研究发现,过去35年的气候变化,导致了青藏高原高寒草地植被发生了2大变化:

(1)植被生长更早、更快,但“最适生长”时长缩短。由于青藏高原春季温度升高,植被物候期提前,出现更早生长的局面。而植物的生长有自己的周期,春季温度升高造成它们生长更快,但并不能无限生长。作为提前、加快生长付出的代价是:“最适生长”时长缩短。

(2)植被的全年生物量生产没有变化,但是不同季节的生物量生产发生了改变。所谓的生物量是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质(包括生物体内所存食物的重量)总量。通俗讲就是这个地区这段时间内植物的干重。气候变化虽然造成青藏高原高寒植被生长期提前,长得更早、更快,但是对一年中整体的生物量没有影响,草还是那些多。所不同的是,气候变暖下植被“最适生长期”提前导致了植被春季生物量生产增加。既然全年生物量生产不发生变化,有增加的量必然存在减少的量。这个减少的生物量生产就出现在秋季。因此,一年中不同季节的生物量生产发生了改变。

人常言秋季是收获的季节,然而气候变化却导致青藏高原植被秋季的生物量生产减少了。这里面的奥妙在于:植被生长时间提前、中期生长速率加快,长得早且快自然消耗的土壤水分就大。土壤水分亏缺之后反作用植被,缩短了其“最适生长期”。举个例子,本来植被“最适生长”可达两个月,但是现在前期长得好,土壤水分消耗大,后期生长乏力,也就只能维持“最适生长”1个半月了;虽然植被生产的量还是那个量,但是春季增量,秋季减量。

那么,植被为何会出现“最大生长速率加快”和“最适生长期缩短”呢?这主要归因于禾草和杂类草,这两种功能群是青藏高原高寒植被的代表,气候变化使得它们的“最适生长期”缩短,并趋于同步化。

这些发现的科学价值在于:首次为高寒草地植被生长格局的长期变化提供了直接观测证据,表明物候提前和生长加速共同重塑了全球变暖背景下的植被生长格局。对于国民经济和民生的价值在于:植被的生产时间变了,而生产是支撑高寒畜牧业的基础,因此畜牧业管理策略自然也要进行调整。

人家发文章和你有什么关系呢?

草的生长变了,动物需要吃草长肉,我需要吃肉长肉,你说与我何干?

参考资料:

Wang H, Liu H, Cao G, Ma Z, Li Y, Zhang F, Zhao X, Zhao X, Jiang L, Sanders NJ, Classen AT, He JS. Alpine grassland plants grow earlier and faster but biomass remains unchanged over 35 years of climate change. 2020. Ecology Letters. https://doi.org/10.1111/ele.13474

兰州大学贺金生课题组发现气候变化改变了青藏高原高寒草地植被生长的季节动态. http://news.lzu.edu.cn/c/202002/65046.html?from=timeline#10006-weixin-1-52626-6b3bffd01fdde4900130bc5a2751b6d1

 


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