干扰对高山林线再形成过程的影响

高山林线是一类典型的生态交错带,因其特殊的结构和功能以及对外界环境的高度敏感性而成为全球气候变化研究的热点之一.本文简要介绍了高山林线的相关概念及其界定,从高山林线海拔位置波动、植被格局变化、生态交错带物种组成变化及其生理生态特征变化等几个方面阐述了干扰对高山林线再形成过程的不同影响,总结了高山林线物种对干扰的两种基本响应方式,即退行和入侵.认为人为干扰在一定程度上弱化了当前气候变暖对高山林线波动的影响,因而在不同地区必须紧密结合当地可能的干扰来讨论高山林线的波动,否则结果有可能因误差较大而失去应有的价值.指出该研究在高海拔地区进行植被恢复的指导意义.     

高山林线形成机理研究进展

高山林线是郁闭森林与高山植被之间的分布界限,作为重要的生态过渡带,对全球和区域性气候变化的反应极为敏感,被认为是气候变化的理想监测器.高山林线研究从最初的形态描述到林线成因假说都是为了寻找高山林线形成的原因.迄今出现的高山林线成因假说都能够在局地尺度解释高山林线成因,但仍然缺乏可以普遍解释全球高山林线现象的假说.温度是林线分布的限制因子,低温限制了林线树种的生存及生长,但是低温影响了哪一个生化过程仍不明确,其影响机理还需进一步探讨.本文对高山林线形成机理,特别是对低温对高山林线植物光合特性、养分特征、非结构性碳水化合物和抗氧化系统的影响等研究进展进行综述,并提出了未来林线研究应该关注的问题.     

芦芽山不同海拔白杄非结构性碳水化合物含量动态

高山林线对环境变化具有高度的敏感性, 但林线形成机制仍然没有明确的结论。为了检验高山林线形成是由碳限制还是生长限制决定, 并探讨林线树种适应高山环境的生理生态机制, 选择山西省吕梁山脉北端芦芽山, 沿3个海拔梯度测定了林线树种白杄(Picea meyeri)各组织非结构性碳水化合物(NSC)及其组分含量。结果表明: 白杄总体及各组织NSC含量均随海拔升高而增加, 林线树木不存在碳限制; 白杄NSC源、汇均随海拔升高而增加, 源-汇比在3个海拔之间没有差异, 表明源-汇平衡关系对海拔的适应性, 林线树木碳源活动没有受到限制; 各组织中可溶性糖与淀粉的比值随海拔升高呈增大趋势, 说明树木生长的环境越寒冷, 树木组织中表现出越明显的保护策略, 也可能暗示林线区域的树木更多地受到生长限制。研究结果在一定程度上支持“生长限制”假说。     

高山林线形成机理及植物相关生理生态学特性研究进展

高山林线作为极端环境条件下树木生存的界限,由于其对气候变化的敏感性,在全球变化研究中得到了广泛关注。研究高山林线形成机理以及林线地带植物相关生理生态学特性成为预测未来气候变化条件下植被动态变化的出发点。对于高山林线形成机理研究主要关注两方面问题：（1）林线地带外界环境如何限制乔木生长和分布,其内在机理如何;（2）灌木及草本相对于乔木在林线地区有哪些生存优势,从乔木到灌木及草本生活型演变的功能及意义如何。综述了当前高山林线形成机理及相关生理生态特性的国内外最新研究成果,指出尽管温度（尤其是生长季低温）在全球尺度上能解释大部分高山区域林线的分布,但树木生长和生存受限的内在机理并没有弄清楚,目前主要存在“碳受限”以及“生长受限”假说两大争论焦点。另外,理论上受温度控制的高山林线对气候变化的响应表现出不同的模式,表明全球变化对林线分布和植被生长影响的复杂性和不确定性。因此,未来的研究应该关注影响林线地区植被生长的多种生理生态学过程,比如水分及养分利用过程,以及从乔木到灌木及草本生活型演变的功能意义,从而为林线形成机理以及对气候变化的响应提供更好的解释。     

长白山北坡林线岳桦种群空间分布格局

许多自然林线具有的趋同特征之一即乔木树种高生长受限,常演化为矮曲状或类似于灌木的形态(即树种的灌木型)占据高山植被带,因此研究林线树种乔木型与灌木型的结构、功能差异有助于进一步理解林线形成的原因。种群分布格局作为种群相对位置定量化描述的基本特征,可以表征物种对环境适应性选择的结果,反应生态过程的综合作用。利用点格局方法,研究长白山北坡林线岳桦种群各生活史阶段、两种生活型的分布格局,结果表明,长白山北坡林线岳桦树高生长受到限制,1.5—3.0m是一个关键的树高生长阶段;相比于老树、中树,幼苗和灌木型岳桦更为均匀,对空间的异质性选择更弱;林线岳桦发育过程中,存在一个生活型分离的重要阶段。此外,相对于老树,灌木型分布更为均匀,表明低矮、多枝这种相对紧凑的生活型更适宜在过渡带生存,乔木型岳桦和灌木型岳桦可能代表着不同的生存策略。     

Carbon and nutrient physiology in shrubs at the upper limits: a multispecies study

高山分布上限灌木的碳与养分生理碳水化合物不足是高山林线树种生长限制假说之一,国内外以碳水化合物为基础的高山林线研究已有很多,而与高山林线相比,人们对碳水化合物在灌丛线形成中的作用知之甚少。除此之外,土壤养分亦被视为限制高山树种向上分布的重要因素之一。本研究将探究欧亚多种高山灌木不同器官中非结构性碳水化合物(NSCs)、氮(N)和磷(P)在不同季节及高低海拔上的含量变化规律。研究结果显示,除了与夏季相比冬季细根中具有较低的P含量以外,不同海拔与季节对灌木不同器官中的N和P含量均无显著影响。冬季灌木枝条中的NSCs和可溶性糖含量显著高于夏季。海拔与季节对细根中NSCs、淀粉、可溶性糖和糖与淀粉比值的影响均有显著的交互作用。在冬季,灌木细根中的可溶性糖与淀粉含量在海拔上限处要显著低于其在低海拔处;而在夏季,这些指标在高低海拔间均无显著差异。本研究结果表明,与高山林线树种相似,海拔分布上限的灌木冬季细根中较低的非结构性碳水化合物含量可能限制了灌木的向上分布。     

高山林线与气候变化关系研究进展

20世纪全球气候经历了异常的变化。20世纪是过去1000年中增暖最大的1个世纪,并且90年代是最暖的10年。作为两个生态系统的过渡地带,生态过渡带是监测全球变化的重要地点,而森林和苔原之间的高山林线是全球变化最为敏感的地点。从高山林线树木个体对气候变化的响应、气候变化下林线处树木的更新、林线格局变化以及高山林线与气候变化关系研究中所采用的研究方法等方面,综合论述了国内外的研究进展,最后提出了高山林线研究中需要注意的问题,并对今后的研究趋势作了展望。     

小五台山北台林线附近的植被及其与气候条件的关系分析

在野外调查的基础上,对小五台山林线的范围进行了划分,探讨了林线附近植物种类组成的多样性随海拔高度的变化,并对林线及其附近分布的主要乔木树种的气候指示意义进行了分析。结果表明,小五台山北台北坡的林线是一种渐变式的林线,其海拔高度范围为2620－2800m。林线中草本植物组成丰富,其多样性高于亚高山草甸和山地针叶林。从林线中心向亚高山草甸和森林带,物种替代率逐渐升高,在林线的边缘达到最高。桦、白扦、华北落叶松可作为环境变迁研究的生态指示种。定量地给出了各主要树种在研究区内分布范围的气候指标。对分析我国暖温带北带的植被特征以及这一地区植被对气候变化的响应提供了定量化依据。     

西藏色季拉山林线冷杉种群结构与动态

急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)是西藏东南部地区高山林线森林群落的主要建群树种,主要分布在色季拉山海拔3600～4400m区域,并成为阴坡高山林线的优势树种。通过对色季拉山林线群落交错区域的定位调查,分析了急尖长苞冷杉的个体生长、种群结构与动态以及林线特征。分析结果表明:(1)西藏色季拉山海拔4320m处为森林郁闭上限,该区域存在两种类型的高山林线,阳坡为渐变型林线,林线树种为方枝柏(Sabina saltuaria);阴坡为急变型林线,林线树种为急尖长苞冷杉。阳坡与阴坡林线分布海拔上限分别为4570m和4390m,阳坡高于阴坡180m;阳坡与阴坡林线群落交错区垂直宽度分别为250m和70m,阳坡比阴坡宽180m。(2)阴坡海拔3700～3800m属急尖长苞冷杉分布的最适范围,种群径级结构表现为典型的反"J"型,种群密度约380株/hm2;种群年龄结构表现为"金字塔"型,属于扩展型种群。(3)静态生命表和种群存活曲线反映了急尖长苞冷杉种群在形成初期的20a和生长发育的60～160a分别经历了强烈的环境筛选和竞争自疏,以及后期与环境变化相关的死亡波动,200a左右为急尖长苞冷杉的生理寿命,种群后期基本稳定,400a左右为极限寿命。     

高山林线形成机制及假说的探讨

高山林线作为森林向苔原过渡的敏感带,历来被生态学家视为生态脆弱区、外界干扰信号的放大器和全球变化重要的预警区.20世纪80年代开始,许多研究关注全球变化对高山林线的影响,这一阶段针对林线海拔高度、纬度位置之间的关系及对未来热环境的响应研究已成为众多学者研究的焦点之一.众多学者依据自身研究目的、不同树种出现上限的原因、局部上影响林木的因子间的差异,在区域上对高山林线的形成机制的提出了诸多假说.本文针对这些假说进行了综述和探讨,并就其中不足之处提出质疑,提出今后需要深入研究的几个方向.

Abstract：

As a sensitive transitional zone between forest and tundra, timberline has always been considered by ecologists to be an ecologically fragile zone, an amplifier of outside interference signals, and a global climate change early warning zone. Since the 1980s, many studies have been made on the effects of global climate change on alpine timberline, mainly addressed the re-lationships of the upper limits of timberline with altitude and latitude, and in particular, the re-sponses of timberline location to global warming. Several hypotheses were proposed to examine the timberline formation of various tree species affected by environmental factors. This paper sum-marized these hypotheses, and discussed some potential studies in the future.