树木越来越短,几十年前,森林条件不断变化

更年轻的树木

一项新的研究称,由于一系列因素,森林正变得越来越短、越来越年轻。

PNNL-LED研究人员:在几十年前起转的条件正在改变森林,很可能会继续。

科学家说,正在进行的环境变化正在改变全世界的森林,导致对全球生态系统的影响较短和更年轻的树木。

在5月29日的《科学》杂志上发表的一项全球研究中,由美国能源部太平洋西北国家实验室领导的研究人员发现,不断上升的气温和二氧化碳已经改变了世界上的森林,原因是不断增加的压力和二氧化碳的施肥,以及野火、干旱等灾害发生的频率和严重程度的增加,风伤害和其他自然敌人。再加上森林的采收,地球上的森林的年龄和高度急剧下降。

“这一趋势可能会继续气候变暖,”Nate McDowell,PNNL Earth Scients和该研究的牵头作者说。“未来的旧森林较少,旧森林的星球将比我们所习惯的成长为差异。年龄较大的森林往往比年轻森林更高的生物多样性,并且他们储存比年轻森林更多的碳。“

“未来的地球将会有更少的大型、古老的森林,这将与我们生长习惯的非常不同。”

碳储存和丰富的生物多样性都是缓解气候变化的关键。

这项名为“变化世界中森林动态的普遍变化”的研究确定,森林已经被人类改变,而且在可预见的未来很可能继续被改变,导致全球原始森林的持续减少。


自然和人类驱动的干扰正在改变世界森林,增加树木死亡率,减少生态系统恢复。科学家说,促进森林砍伐的环境可能会加速,极大地改变植物和动物的生活条件。

三个条件生成森林砍伐循环

研究人员使用卫星图像以及详细的文献评论,以至于得出结论,由于持续的环境变化,全球平均的树大小已经下降,可能继续下降。

由于人类活动和自然原因,若干因素导致了树木的损失——砍伐、野火、昆虫和疾病是主要原因。这种现象被称为森林砍伐,它导致了一个多样化和繁荣的森林的三个重要特征的不平衡:(1)补充,即给一个群落增加新的幼苗;(2)生长,生物量或碳的净增加;(3)死亡率,森林树木的死亡。

随时间变化的环境干扰

在全球范围内,植物动态正在发生变化。随着时间的推移,环境扰动对森林产生了负面影响,造成了森林砍伐循环,导致死亡率上升,新生长受到限制。图片来源:Nathan Johnson绘制,PNNL |

“大多数地区的死亡率正在上升,而招生和增长随着时间的推移是可变的,导致森林身材的净下降,”麦克多尔说。“不幸的是,像野火和昆虫爆发的温度和干扰一样的死亡司机正在上升,预计下个世纪将继续增加频率和严重程度。因此,平均森林时代和高度的减少已经发生,并且他们可能会继续发生。“

植被动态正在改变

麦克道尔说,促进森林砍伐的条件可能会加速,极大地改变植物和动物的生活条件。

“在过去的一百年里,我们失去了很多古老的森林,”麦克道尔说。它们一部分被非森林部分被年轻的森林所取代。这对生物多样性、气候减缓和林业都有影响。”

广泛的影响

该研究还揭示了森林砍伐的其他机制 - “长期改变司机” - 正在进行中。他们包括:

  • 大气二氧化碳:由于工业革命以来,大气中的二氧化碳水平急剧增加,并预计下个世纪继续上升。较高水平的二氧化碳可以增加树的生长速度和种子生产。然而,这种二氧化碳受精似乎只发生在具有丰富营养和水中的森林中。全球大多数森林暴露于营养和水的局限性,这大幅降低了树木的二氧化碳益处。
  • 温度:温度升高限制了给予生命的光合作用,导致生长下降,死亡率升高,再生减少。研究确定,这是矮树的一个关键。
  • 干旱:他们预计在全球范围内增加频率,持续时间和严重程度。干旱可以直接导致树脂或间接导致昆虫或病原体攻击的相关增加的死亡率。

其他因素正在改变世界森林的面貌:

  • 研究发现,许多全世界的森林在许多森林中都在越来越多,这项研究发现,未来的火灾可能比在过去的10,000年里一直在频繁。由于温度升高,森林火灾后的植物生长可能会缓慢或不存在。
  • 由昆虫、真菌和令人窒息的藤蔓造成的对生物砍伐的干扰一直在增加。去年发表的一项研究称,昆虫每年损失的碳储量相当于500万辆汽车的碳排放量。随着气候变暖,以及诸如真菌和细菌等其他生物砍伐干扰,这种情况预计将继续下去。在热带地区,以其他植物为寄主结构的藤蔓会使树木窒息而死。
  • 单独的木材收获对全球森林的转变对年轻年龄或非林地的转变,减少了全球森林的数量,以及在全球的旧森林。如果在收获的土地上重新建立森林,树木较小,生物量减少。
干扰改变世界的森林

全球范围内的研究表明,自然和人类驱动的干扰正在改变世界的森林。图片来源:Nathan Johnson绘制,PNNL |

森林砍伐研究源于合作

McDowell与20多名科学家合作,以产生森林殖民学习,其中包括超过160项以上研究的数据和观察。

麦克道尔说:“环境的变化使干扰变得更糟,这导致植被动态向更短、更年轻的森林方向变化。”

参考:“普遍变化森林动态变化的世界”内特·g·麦克道尔,克雷格·d·艾伦,克里斯蒂娜Anderson-Teixeira,布莱恩·h·Aukema本邦德·兰姆伯蒂说,路易斯Chini詹姆斯·s·克拉克,迈克尔•Dietze夏洛特Grossiord,亚当•Hanbury-Brown乔治•c . Hurtt罗伯特b .杰克逊,丹尼尔·j·约翰逊,劳拉Kueppers,杰里米·w·Lichstein Kiona眉目传情,Benjamin Poulter, Thomas A. M. Pugh, Rupert Seidl, Monica G. Turner, Maria Uriarte, Anthony P. Walker和Chonggang Xu, 2020年5月29日,科学
DOI:10.1126 / science.aaz9463

Doe的科学办公室和其他几个组织资助了这项工作。该研究的作者包括Pnnl的全球变革研究所的Ben Bond-Lamberty,其他研究人员来自十几所机构,其中包括四个国家实验室:PNNL,劳伦斯伯克利,洛杉矶阿拉莫斯和橡木山脊。

太平洋西北国家实验室利用化学、地球科学和数据分析的标志性能力来推进科学发现,并为国家在能源弹性和国家安全方面的最严峻挑战创造解决方案。yabovip2021PNNL成立于1965年,由巴特尔管理,隶属于美国能源部科学办公室。能源部的科学办公室是美国物理科学基础研究的最大单一支持者,正致力于解决我们这个时代最紧迫的一些挑战。欲了解更多信息,请访问PNNL新闻中心。

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