热带雨林和干旱

在干旱中,树木储存水分的能力决定了它们的恢复能力

一项新的研究观察了南美洲亚马逊河和非洲刚果河周围热带雨林的树木如何应对干旱. 图为刚果的Yangambi雨林. 照片:CIFOR / Flickr

雨林中的树木可以通过提高它们的根系储存水分的能力来增强它们对干旱的抵御能力

故事突出了

  • 为了研究热带雨林的稳定性和恢复力,对20年来遥感树木覆盖变化的时间序列进行了分析
  • 这项研究特别关注了树木积极投资于根区水分储存能力的能力,以适应水分胁迫
  • 这些结果有助于更好地理解生态系统的弹性,这可以在雨林管理和保护工作中发挥至关重要的作用

把它保存在干燥的日子里: 众所周知,由于伐木和气候引起的水分压力的共同作用,热带雨林可以相对突然地从封闭的树冠林转变为开放的稀树草原. 这是有问题的,因为雨林支持更多的生物多样性, 通过蒸腾作用对水循环有相当大的贡献,并在储存二氧化碳方面比草原生态系统发挥更大的作用.

了解雨林树木对干旱的适应力是森林管理和保护工作的关键.

南美洲和非洲的热带雨林

现在, 一项新的研究研究了这一现象的一个重要方面:树木增加其根系中储存的水分的能力.

“忽视这种能力可能会低估森林生态系统的弹性,中心研究员Chandrakant Singh解释道, 发表在杂志上的一项新研究的第一作者 全球变化生物学.

除了辛格, 作者名单中还包括中心研究员兰·王-厄兰松和英戈·费策尔. 这项研究是与斯德哥尔摩大学的柏林气候研究中心合作完成的, 代尔夫特理工大学和乌得勒支大学.

它关注的是2000年至2019年期间南美洲和非洲的热带雨林. 这些森林围绕着南美洲的亚马逊河和非洲的刚果河,是世界上最大的两个热带雨林生态系统. 它们都在储存碳方面发挥着重要作用, 维持生物多样性和回收水分, 以及在当地支持人类福祉, 国家和国际两级.

在中间树覆盖下更快的过渡

The study found that the tropical terrestrial ecosystems were in general more resilient when tree cover was either high (>75%) or low (<10%) due to their capacity to invest in subsoil storage. 与此形成鲜明对比的是, 中等树木覆盖层(30-60%)的生态系统已经最大限度地增加了根系的水分储备, 因此对干旱的适应性较差.

尽管之前的研究也使用时空假设假设了类似的趋势. 本研究提供的时间证据表明,在树木覆盖减少和增加的背景下,导致生态系统转变的生态系统变化确实在中度树木覆盖时加剧了. 这种改善了的生态系统恢复力的表现可以在这些全球重要的热带雨林的管理和保护工作中发挥关键作用.

刚果比以前认为的更有韧性

考虑到根区储存能力和平均降水量,研究人员可以评估森林生态系统的无形缓冲反应. 辛格说,这对森林生态系统的稳定至关重要.

亚马逊热带雨林雨季的高降水量使得其下层土壤的储量比刚果热带雨林更大. 与此形成鲜明对比的是, 刚果热带雨林中的草本物种已经进化成高度节水的物种,这减少了树木和草之间对水分吸收的竞争. 这增加了整个刚果雨林的恢复力,这是其他研究没有考虑到的.

这项研究计算了(a)亚马逊雨林和(b)刚果雨林的恢复力. (从‘1’=最高,到‘0’=最低). 仅考虑P(平均降水)而不考虑Sr(根区储存能力)表明,在大片雨林地区,弹性被低估了.

方法

确定稳定的景观: 样本容量是1,000,在南美和非洲,分别选择和分析了来自两大洲的每000个像素. 该样本用于确定近20年来生态系统结构中树木覆盖的变化情况如下:
树木覆盖变化=平均树木覆盖(2017-2019年)-平均树木覆盖(2000-2002年)

然后, 研究人员根据平均降水量将样本分为四类, 每个降水等级代表总陆地面积的25%. 他们进一步将这些降水分类分为树覆盖增益(i.e., Tree cover change ≥ 0) and tree cover loss (Tree cover change < 0). 分类后, 他们将样本分组到不同的箱子中,根据平均树盖(2000-2019年)分类,这样每个箱子代表一个相等的面积(i.e., 2500个采样像素).

确定森林韧性: 研究人员调整 副大臣等. (2011) 使用逻辑回归确定弹性的方法. The logistic regression predicts the probability of forest (tree cover > 50%) as a function of the independent variable. 之前,Hirota等人. (2011)仅将平均降水量作为唯一的自变量. 然而, 本研究提出的新的恢复力指标也将Sr作为表征森林生态系统干旱缓冲能力的自变量.

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发表: 2022-02-22

引用

辛格,C.范得恩特,R.Wang-Erlandsson L.下,我. 2022. 对热带森林恢复力至关重要的水文气候适应. 全球变化生物学,http://doi.org/10.1111 / gcb.16115

问题? 联系主要作者Chandrakant Singh

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