研究:巨型树木虽然健壮 但特别容易受到三个“杀手”的影响

2022年9月15日08:33:31研究:巨型树木虽然健壮 但特别容易受到三个“杀手”的影响已关闭评论


    世界上一些最大的树木,在风暴和严冬中高高耸立,可能看起来是无敌的。但是,最近的一系列研究分析了雷电、干旱和入侵的害虫对森林的影响,表明对树木来说,大小并不是力量,森林巨树的脆弱性不成比例。
    研究:巨型树木虽然健壮 但特别容易受到三个“杀手”的影响
    缅因大学法明顿分校的森林生态学家Andrew Barton说:“一直以来都有一个基本假设,即大树在一定程度上可以缓冲环境压力。”这项新的工作“表明,这可能不是真的”。澳大利亚国立大学的森林生态学家David Lindenmayer说,随着所有这三种压力都可能增长,大树可能成为受困森林的一个特别薄弱点。他的工作表明,大树的损失使整个生态系统面临崩溃的风险。大树也是碳的主要储存地--据估计,它们拥有森林中50%的碳,它们的死亡将碳释放到大气中,这可能加剧气候变化。
    闪电以最大的树木为目标是有道理的,但其损失的程度直到现在才从巴拿马运河中间的巴罗科罗拉多岛的一个项目中显现出来。在温带地区,雷电会使树干变黑,或者把树烧掉,所以很容易看到它的影响。但是在像巴拿马这样的热带森林,已经研究了几十年,雷电没有留下明显的痕迹,可能是因为树木携带了更多的水,尽管被击中的树木在几周或几个月后仍然可能死亡。但是路易斯维尔大学的生态学家Steve Yanoviak和他的同事最近在岛上的科学站配备了照相机和传感器,因此他们可以对雷击进行三角测量,并寻找倒下的植被和其他树木被击中的细微迹象。该校的博士后Evan Gora随后对被击中的树木和它的“邻居”进行监视,以记录任何下降的情况。 Gora上个月在美国生态学会的年会上报告说,到目前为止,该项目已经确定了70次雷击的位置。当闪电的电流从一棵树跳到另一棵树时,每一次雷击平均杀导致五棵树死亡,16棵树被损坏。
    Gora和Yanoviak将巴罗科罗拉多岛的所有树木按其直径分为三个大小等级,这与它们的总大小相对应。他们发现,最大、最高的树木受到的伤害不成比例。“雷电占大树死亡原因的40.5%,”Gora表示。这“比我们预期的要高得多”。相比之下,雷电只导致5.4%的中型树木和2.9%的最小树木死亡。如果气候变化使雷暴更加普遍或激烈,正如许多研究人员所预期的那样,大树的死亡数量可能会上升。
    干旱可能会使这种情况恶化。一些研究表明,由于小树的根部太浅,无法到达地下水,它们可能比森林巨头更容易受到干旱的影响。但是位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的森林生态学家Atticus Stovall在研究加利福尼亚内华达山脉两个地区8年的航空照片和激光测量的树木高度和树冠密度时发现了相反的情况,总面积达4万公顷。使用定制的计算机程序,Stovall追踪了180万棵单个树木的命运。
    在2014年和2015年,该地区处于1200年来最严重的干旱中,同时天气异常炎热。Stovall通过检查森林树冠的变化发现,在干旱之前,所有大小的树木都以差不多的速度死亡。但在2014年之后,当严重的干旱开始时,40%的高度超过30米的树木死亡,而中等大小的树木的死亡率为28%,小树的死亡率为16%,Stovall在会议上报告说。
    他说:“对于一棵树是否能在干旱中存活,高度比任何其他因素,包括降雨和温度,都更重要。”他计算出,一棵树的高度每增加10米,其死亡率就会每年增加2.4%。
    Stovall和其他科学家认为,高大的树木更容易受到伤害,部分原因是它们必须把水从根部拉到树冠上的距离更远。如果条件导致叶子中的水逃逸得太快,气泡就会在树干的导水通道中形成,破坏水流。他说:“一旦一棵树有太多的气泡,它通常就完了。”干旱还削弱了树木对树皮甲虫的防御能力,而树皮甲虫又会携带可杀死树木的病原体,Stovall称之为 “死亡螺旋”。
    世界上大约14%的针叶树生长在像内华达山脉这样容易发生干旱的气候中,而且全球变暖预计会使这些地区的干旱更加普遍。“我们认为这可能是森林的一个主要问题,”Stovall总结道。
    普渡大学的森林生态学家Songlin Fei发现,由于人类活动,入侵的害虫也在增加,是导致大树死亡的另一个祸害。在看着自己院子里的一棵心爱的白蜡树因翡翠灰螟侵袭而死后,这位研究人员开始想知道这些害虫对树木所储存的碳有什么影响。他从美国林务局(USFS)的一个项目中收集数据,该项目追踪美国各地的12万个森林地块,记录树木的损害或死亡。此外,他和同事们还挖掘了一个联邦数据库,该数据库记录了森林害虫的情况。大约15种非本地生物--昆虫、真菌和其他微生物--已经成为美国森林的主要威胁。研究人员在去年8月12日的《美国国家科学院院刊》上报告说,根据这15种害虫在美国联邦调查局监测的地块上造成的损害,入侵者每年造成的碳排放相当于500万辆汽车产生的碳。
    应《科学》杂志的要求,Fei使用该研究的数据来计算不同大小的铁杉、水曲柳和白桦树的死亡率,无论是否有侵扰。最大的树木遭受了最多的损害,Fei称这是一个“惊喜”。例如,最大的白蜡树在受到翡翠灰螟虫害影响时,死亡的可能性增加了五倍,而小树的死亡率只增加了三倍。“一般来说,直径较大的树木更有可能随着害虫的入侵而死亡,”Fei说。他怀疑,就像老人一样,老树一般不那么健壮,从入侵的昆虫和病原体等压力中恢复的能力较差。
    Lindenmayer说:“我们必须比以前更好地保护大型古树。在它们周围创造一个植被的缓冲区可以帮助我们。”他说,应该保护拥有最大树木的古老森林免受火灾或伐木的影响。除了最脆弱之外,毕竟最大的树木重新生长的速度也是最慢的。Lindenmayer说:“许多大型古树真的是不可替代的。”