为何天然林比人工林更能挺过热浪

2022 年，一场破纪录的干旱与热浪席卷中国长江流域，该地区的森林经受了一场极端考验。这一事件为研究人员提供了难得的机遇，以检验当气温升高与缺水同时来袭时，不同森林会如何响应。
该流域分布着中国一些最重要的森林，它们在防止水土流失、调节水源供给和支撑生物多样性方面发挥着作用。长江作为中国最大的河流流域，也是水资源和经济活动的重要枢纽，这意味着健康的森林扮演着至关重要的角色。
在大面积森林砍伐和重大洪涝灾害（包括毁灭性的 1998 年长江洪水）之后，中国启动了大规模植树造林工程，以恢复森林并减少水土流失。
但随着气候变化导致干旱与极端高温的组合愈发频繁、愈发强烈，研究人员希望了解这些人工林能否应对日益严峻的条件，以及它们与自然发育的森林相比响应有何不同。该研究聚焦于干旱-热浪复合事件，即异常高温与干旱同时发生的情形。
这类事件的破坏力尤其大，因为植物同时面临两种胁迫：土壤缺水以及通过叶片加剧的水分流失。这些复合胁迫不仅威胁森林健康，还危及森林所提供的更广泛的服务，例如蓄水和调节径流。
研究结果揭示了一种此消彼长的权衡。天然林更能抵御恶劣条件，在事件期间受损较轻；而人工林植被损失更大，但在极端天气过去后恢复得更快。
发表在《水资源研究》（Water Resources Research）上的这项发现，揭示了森林韧性两个重要方面之间的平衡：一是天气事件期间抵抗损害的能力，二是事后的恢复能力。
中国科学院大学的苏勇（Yong Su）及同事利用卫星观测比较了两种森林类型的响应，考察了植被活动的三项指标：森林绿意（从太空看植被覆盖的健康与茂密程度）、光合作用，以及通过生长固碳的量。
2022 年的这次事件是该流域自 1950 年以来有记录以来最严重的事件之一。气温飙升至创纪录水平，而降水和土壤湿度骤降，导致该地区超过 90% 的范围出现异常干热状况。
在极端天气期间，天然林在短期内展现出更强的韧性。它们受干旱和热浪的损害较小，在分析的区域中，超过 70% 表明天然林更能抵御这些条件。
研究人员认为，这种更强的抵抗力可能与天然林更高的复杂性有关。天然林通常包含更多样的树种，它们对干旱和高温的响应各不相同，树龄各异、林冠层次更丰富，形成了能够更好缓冲极端条件的多样化生态系统。
相比之下，人工林往往由较少树种和年龄相近的树木组成。这种更简单的结构会使它们更容易受到极端条件的冲击，因为它们对胁迫的响应方式相同。
当研究人员比较 2023 年的植被活动时，人工林总体上比天然林表现出更强的恢复力。这种更快的反弹可能是因为人工林通常以年轻、生长迅速的树木为主，一旦水分再次可用，它们能够迅速重启生长。
与此同时，天然林由更大的树木、更高的生物量和更复杂的结构组成，这有助于它们在干旱期间维持，但也意味着恢复更慢。
然而，干旱和高温的影响会在极端天气结束后持续很久——这一现象被称为「干旱遗留效应」。这些持久影响会通过影响碳吸收、根系活动和土壤相互作用等过程，拖慢森林的恢复。
恢复并不必然意味着森林已完全回到先前状态。森林功能的某些方面，例如碳吸收以及涉及根系和土壤的地下过程，其恢复所需时间可能长于叶片和林冠绿意等肉眼可见的变化。
该研究强调，衡量森林应对气候极端事件的能力并无单一标准，并说明了即便植树造林仍是恢复退化景观的重要工具，保护现存天然林依然至关重要。
研究人员建议，提高人工林的多样性和结构，可以帮助它们增强对未来气候极端事件的抵抗力。
从单一树种的人工林转向更混交的森林，或许能够将天然生态系统的一些韧性优势与人工林树木的快速恢复能力结合起来。
随着气候变化增加了干旱与热浪复合事件发生的可能性，了解不同森林的响应方式将愈发重要。关键在于认识到这两种森林在确保森林生态系统长远存续方面各自发挥着不同而重要的作用。
作者：汉娜·伯德（Hannah Bird）撰写，萨迪·哈利雷（Sadie Harley）编辑，安德鲁·齐宁（Andrew Zinin）审阅
图片：树木排列在长江峡谷两岸。图片来源：Pexels。