气候变化威胁森林生态系统

       编者按

       最近，国家林业局经济发展研究中心的研究人员以国际林联（IUFRO）“森林和人适应气候变化全球评估报告”等文献为基础，系统梳理了气候变化对森林生态系统、森林生态系统服务功能和社会经济等方面的影响，提出了应采取的适应性林业应对策略。

       他们的研究指出，无论气候谈判的结果如何，气候变化对森林和以森林为生的人口都会造成重要的生态、经济和社会影响，作为受气候变化影响较大、适应能力较弱的发展中国家，我国林业适应气候变化的科学、社会经济及对策研究相对滞后，有可能延误相关决策和行动，应及早研究并预测气候变化可能对林业带来的各种影响，积极主动地适应气候变化，将气候变化可能对林业造成的危害降到最低。

       本报将从本期起陆续摘编并刊发这项研究的主要内容。

       现有的研究表明，全球气候变化特别是温度升高和二氧化碳浓度增加，已经并继续使森林生态系统受到严重破坏，森林生态系统结构、成分、空间格局、分布范围、功能及生产力都将发生变化。气候变化还会使部分物种的适生面积缩小，生物多样性下降，一些生态系统干旱出现频率加大，荒漠化趋势加重，脆弱性增加。

       气候变化将显著改变森林生态系统的服务功能

       大气中二氧化碳浓度、氮沉积、对流层臭氧浓度、土地利用、生物入侵以及全球林产品贸易等因素造成了生态环境大幅度变化，这些因素与森林生态系统的自然干扰因素如病虫害、极端天气和火灾交织在一起，将进一步加剧这种变化。森林受气候变化影响的程度还与适应性相关。在北温带林区，人类适应气候变化的能力普遍较高，但在一些偏远和不发达地区，适应性则较弱。一般而言，沿海、山区和干旱地区森林的气候脆弱性都很高。沿海地区的森林不仅受海平面上升的威胁，而且还受到强风暴和人口增长的压力；山地森林面积小、分散，受旅游、休憩等人为干扰较大，适应气候变化进行移植的潜力受到限制；干旱地区森林的生境极其干燥，对干旱频率和程度增加的适应性很弱。

       气候变化影响森林分布

       气候变化可能形成新物种，也可能影响森林分布。我国一些研究人员的研究发现，在气候变化加剧的情况下，2020年兴安落叶松适宜分布区域将减少58.1% ，2050年将减少99.7%，即至2100年兴安落叶松适宜分布区将从我国完全消失。全球气候变化将造成东北地区湿润森林界线北移，面积明显缩小，寒温带湿润森林将北移出我国东北地区。

       未来气候若呈“暖干化”（气温升高5℃，降水减少30%）趋势，兴安落叶松将向西北方退缩100 公里左右，长白落叶松将向西北方扩展100 公里左右，华北落叶松将向东北方扩展800 公里左右；若呈“暖湿化”趋势（气温升高5℃，降水增加30%），兴安落叶松将向西北退缩400 公里左右，长白落叶松将向西北方扩展550公里左右，华北落叶松将向东北方扩展320 公里左右。

       气候变化影响森林演替

       在暖干化气候变化条件下，植被将从高级类型向低级类型退化，植被变化最敏感的地带是处在气候交错带内的植被过渡带，如处在半湿润气候区的森林草原带，处在干旱和半干旱交错气候区的荒漠草原带。据预测，在暖干化气候变化条件下，到2050年中国干旱区面积将增加84万平方公里，荒漠化面积将增加70万平方公里。

       在新的气候条件下，气候因素、土壤过程、树木个体的响应等诸多因素的结合，可以导致森林演替过程偏离目前的轨道。大兴安岭地区森林结构将发生很大变化，该地区的优势种兴安落叶松生物量可能下降，蒙古栎、桦树、椴树等阔叶树在森林中占的比重将加大。如果考虑降水增加的作用，群落中将出现红松树种。从森林群落对这些可能气候变化的响应可以推测，东北森林分布带将有北移的趋势。

       气候变化影响森林生产力和物候

       有一些研究发现，气候变暖在许多北温带和温带地区延长了生长季节、提高了林木生长率。但是另一些研究结果也证实，气候变暖与干旱、火灾和生物干扰相互作用，造成了森林生产力的下降。由于还有其他因素的作用，因此气候变化对森林生产力的影响非常复杂。

       气候变化导致生物多样性减少

       气候变化对生物多样性的影响已显现。气候恶化会使地表稳定性变差、风蚀现象显著而促进土地的沙漠化进程，并导致新的沙漠化发生，造成沙漠化土地面积不断扩展，从而使物种的有效生境及其种群数量减少。气候变化可以造成热点地区的物种灭绝。据预测，这些地区有43%的物种将会消失，即约5.6万种地方植物和3700地方脊椎动物可能灭绝。温带的高纬度和北温带森林受影响最大，许多物种60%以上的栖息地将受到影响。

       气候暖干化导致湿地消退

       气候是控制湿地消长的最根本的动力因素，气候变化对湿地的物质循环、能量流动、湿地生产力、水文过程、生物地球化学过程、湿地动植物以及湿地生态功能具有重要影响。同时，湿地消长也会改变湿地生态系统，进而加快气候变化的速度。国内外大量学者的研究结果表明，气候的暖干化，加之对水资源、湿地资源的开发利用越演越烈，已导致湿地的大面积消退。

       气候变化加剧森林火灾

       当前发生的以气候变暖为主要特征的气候变化对林火动态已产生重要影响。气候变化对森林火灾的影响主要是由于气温升高、风力加大和相对湿度降低等导致的。气温升高不仅使研究区域的火险期提前到来，还会使火险期推迟结束，最终表现为整个火险期的延长；暖干化趋势会导致区域内林火频率、林火强度和过火面积增加；极端气候发生频率增大、强度增加会导致大量植被受损和死亡，地表易燃可燃物猛增，林火发生的危险性增大。预期气候情景下的模拟结果显示，未来全球大部分区域的林火天气状况会更加严峻，林火数量将比当前状况更多，林火强度更大。

       气候变化影响森林水文调节和水质

       气候变化将影响陆地淡水系统的有用水量，加大不同土地利用之间的用水矛盾，影响森林的水文调节作用。极端干旱和极端湿润条件下的有用水量对人类福利和土地利用变化都有重要影响（如农业、城镇活动、废水排放等），这些影响又会通过毁林开荒、林地退化等，对森林产生更大的压力，从而对森林的调节功能产生负面影响。

       在发展中国家占主导地位的雨养农业系统下，干旱地区水量的减少会进一步降低农业生产力，引起土地利用变化，如农地扩张和毁林开荒。

       预测未来气候变化对森林生态系统的影响

       从全球看，森林生态系统具有足够的恢复力，能适应一定限度的气候变化，特别是在半湿润或湿润气候区。但在发生剧烈气候变化的情况下，森林生态系统将难以适应，特别是在干旱和半干旱地区。据预测，在北方森林区，气候变化将使森林生产力增加，但同时，这些地方的森林将受到日益增加的火灾和病虫害的影响；在气候稳定的情景下，温带森林的生产力在向南北两极的区域增长，而在赤道地区则将下降；各种气候变化模拟的结果都显示，绝大多数亚热带地区的森林生产力趋于下降；只要水资源充足，热带森林的生产力将趋于增加。但是，在干季或更干旱的气候下，热带森林的生产力就会下降；由于将物种迁移到合适气候带的力量非常有限，高纬度地区的森林将失去生物多样性，因此，热带山区森林物种系统的危险最高。

       气候变化对森林生态影响的评价尚有局限性

       当前，有关气候变化对森林生态系统影响的研究还存在很多不足之处，主要体现在以下几点：

       对温室气体所引起的气候变化的预测存在着严重的局限性；仅考虑气候因素的影响而忽略了其他环境因子的作用；现有气候变化对树木和森林生态系统影响的研究常集中在单个物种或是把各个森林类型作为一个整体，忽略了不同物种之间的竞争机制；关于物种迁移的评估：由于现有模型的预测只考虑气候因素，认为气候与物种和森林之间存在着一种平衡关系，因此其结果认为气候变化能立即导致物种和森林的位移；没有考虑森林变化对气候变化的反馈作用及其进一步对森林的影响；缺乏对极端气候事件的考虑。