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Global Change Biology | 沈泽昊教授团队解释全球高山树线分布格局及成因
时间:2024-04-07

高山树线(Alpine treeline)是树木分布的海拔上限,也是从亚高山森林转变为无乔木高山植被的生态过渡带。学界公认高山树线分布的海拔高度在根本上受生长季均温所决定的热量条件约束,即潜在树线。然而,全球各地实际观测到的高山树线分布常偏离于这条等温线,但现实树线对潜在树线的偏离大小、区域差异及其原因却仍不清楚。准确量化现实与潜在树线的海拔偏差,对揭示全球气候变暖与高山树线动态异步性的时空格局,及预测高山生态系统组成、结构和功能对气候的响应至关重要。然而,受植被遥感分辨率和气候数据的限制,高山树线海拔的全球变化模式及其驱动机制仍是一个具有挑战性的问题。

近期,沈泽昊教授团队基于超高分辨率卫星影像,首次构建了涵盖全球70余座主要山脉和地区、包含53000余个“近实测”点的全球高山树线海拔数据库,定量描述了全球高山现实树线单峰分布、南北半球非对称性的海拔格局;巧妙运用基于逻辑斯蒂回归斜率比较法规避气候数据精度的限制,成功验证了生长季均温对潜在高山树线的最强约束。研究进一步确认6.6±0.3°C等温线为全球尺度高山树线分布上限的临界条件,并发现约2/3的现实树线海拔分布明显偏离于该气候阈值,其中,在51%的情况下干旱是现实树线偏离潜在树线的首要驱动因素,而山体海拔效应(mass elevation effect)主导了27%生境下的树线偏离(下图)。

本研究用前所未有的全球数据验证了树木分布最高海拔的临界条件,解释了高山树线对气候变暖响应的区域性差异,强调水分胁迫在驱动全球高山树线海拔变化方面发挥着基本的作用。通过构建多尺度的树线海拔-环境因素的定量关系,研究成果可为全球高山地区生物多样性保护及高山生态系统碳循环的气候变化响应提供预测依据和数据支持。

本研究以“Uppermost global tree elevations are primarily limited by low temperature or insufficient moisture”为题线上发表在生态环境领域顶级期刊Global Change Biology (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17260)。北京大学城市与环境学院博士生解宇阳为本文的第一作者,沈泽昊教授为通讯作者。城环学院朴世龙院士、刘鸿雁教授,中国科学院青藏高原研究所汪涛研究员、梁尔源研究员以及王晓昳副研究员,美国爱荷华大学的George P. Malanson教授,西班牙生态研究与森林应用中心Josep Peñuelas教授,以及中国科学院生态环境研究中心的应凌霄助理研究员等也作为共同作者参与了此项研究。本研究受到国家自然科学基金重大项目课题(41790425)的资助。

图. 全球77座主要山脉上现实高山树线海拔对潜在树线海拔偏离值的空间差异,以及导致该偏离的全球性驱动因子排序。