- 亚利桑那大学的研究人员分析了20年来的卫星数据，以了解不同的亚马逊森林生态系统如何应对干旱。他们发现地下水位深度、土壤肥力和树木高度的变化都会影响森林的反应注意干旱。
- 在亚马逊南部，专家们观察到一种强烈的联系地下水供应与森林抗旱能力之间的关系。但亚马逊北部的情况更为复杂，在那里干旱脆弱性取决于多种因素，包括水分供应、土壤肥力和树高。
- 这项研究表明，科学家们可能高估了亚马逊南部地区与干旱相关的树木死亡的风险，以及由此释放到大气中的碳量。然而，长期的干旱，就像目前亚马逊地区的干旱一样，会把这些森林推向崩溃的边缘。
- 研究人员绘制了一幅横跨亚马逊盆地的抗旱能力地图，该地图显示，森林砍伐风险高的森林也最容易受到干旱的影响。这些森林在该地区也发挥着关键作用通过给“大气河”提供食物来改变天气模式，为主要农业区带来降雨。
最近的一项研究显示，亚马逊最肥沃、最多产的森林对巴西农业地区的降雨至关重要，但也最容易受到干旱的影响。这项研究绘制了整个流域的抗旱能力。
一个国际研究小组分析了20年的卫星数据，以了解为什么一些森林可能比其他森林更能适应干旱，并专注于整个盆地森林不同反应背后的潜在机制。
该研究发表在《自然》杂志上，利用地下水位深度、土壤肥力和树木高度来定义亚马逊地区不同的完整森林生态区，并研究了在2005年、2010年和2015年“百年一遇”的重大干旱事件中，这些生态区的生长和光合作用发生了多少。
结果表明，森林在盆地中的位置不同，其表现也不同。
在地下水位较深的森林中，比如巴西的Tapajós国家森林在森林中，树根较深的高大树木对干旱的抵抗力更强。图片由泰恩·c·泰勒提供。
在亚马逊南部，土壤肥力往往很高，研究人员发现地下水的可用性和森林的抗旱能力之间存在很强的关系。浅水区即使在旱季也有充足的土壤水分，保护了森林免受干旱的有害影响。这使得森林能够利用额外的阳光和根部更多的氧气，在短暂的干旱中茁壮成长。结果是，在中度干旱期间，浅水地下森林总体上出现了绿化效应。
在土壤相对贫瘠的亚马逊北部，森林对干旱的反应更为复杂。在这里，生长在浅水区的森林更容易受到干旱的影响，这与研究人员在亚马逊南部发现的关系相反。但是高大的树木，往往有更深的根系，能够获得深层地下水储备，使它们比亚马逊盆地这部分的矮树更有弹性。
映射的脆弱性
“当地环境和树木特性相互作用地影响[森林]对干旱的反应，”该研究的主要合著者、亚利桑那大学生态学和进化生物学研究员Shuli Chen告诉Mongabay。陈解释说，不同地区的环境特征决定了不同的植物策略。例如，亚马逊南部肥沃的土壤有利于快速生长的树木，而亚马逊北部恶劣的条件意味着树木往往生长得更慢，并且更多地投资于保护它们免受干旱的性状。
根据这项研究，亚马逊最脆弱的森林也靠近“森林砍伐弧”，在那里森林被砍伐以腾出空间发展农业。图片由Marielle N. Smith提供。
陈说，当地土壤特征和树木生长策略的变化在亚马逊流域创造了“丰富的马赛克”。她说，通过独立分析这些特征，研究人员创造了“一个综合产品，在非常精细的尺度上显示了[森林]的恢复能力”。
研究报告的合著者、亚利桑那大学生态学和进化生物学教授斯科特·萨莱斯卡(Scott Saleska)说，研究结果为科学家提供了“脆弱性的详细空间分布”。这张地图可以帮助“把我们的注意力引向那些应该优先保护的地方”。
这项研究揭示了土壤特征、植物特征和气候之间微妙的相互作用，这解释了为什么以前调查森林对干旱反应的研究产生了相互矛盾的结果。对卫星图像的研究表明，对干旱的总体积极“绿化”反应，而对个别森林地块的实地研究则报告了树木褐变和死亡。
这些看似矛盾的结果之所以出现，是因为实地研究倾向于关注地下水位较深的森林，根据Chen和Saleska的研究，这些森林对干旱的适应能力较差。通过对卫星图像的大规模研究发现，在整个亚马逊盆地，浅水地下森林在干旱期间更有可能变绿。
“这就像我们对亚马逊盆地有一个模糊的图像，我们现在已经清晰地聚焦了，”陈说。
巴西坎皮纳斯大学的热带生态学家David Lapola没有参与这项研究，他说:“这项研究对我们开始揭示极端气候——以及全球气候变化——可能影响世界上最大热带森林功能的具体机制非常有用。”他建议，监测整个亚马逊盆地关键地点的地下水位深度可以“作为该地区关键生态转变的早期预警信号”。
科学家警告说，由于气候变化、森林砍伐和森林退化，亚马逊森林可能接近一个生态系统的临界点，超过这个临界点，它将从郁郁葱葱的热带森林转变为干燥、退化的稀树草原。拉波拉说，他希望看到在这项研究中确定的干旱反应模式在计算机模型中重现，以调查“它们如何改变亚马逊临界点的预测”。
亚马逊的未来有好有坏
浅水地下森林研究较少，但约占亚马逊盆地的一半。研究表明，亚马逊南部的这种类型的森林可能比以前认为的更能适应干旱，这可能意味着科学家高估了该地区与干旱相关的树木死亡的风险，以及因此释放到大气中的碳量。
然而，专家警告说，森林的恢复能力是有限的。长期干旱甚至会耗尽最丰富的地下水供应，将森林推向崩溃的边缘。陈解释说:“随着干旱时间的延长，浅层地下水位的保护作用正在减弱。”
亚马逊北部贫瘠的土壤促使树木生长得更慢，并更多地投资于能够保护它们免受干旱影响的性状，比如深根网络。图片由Marielle N. Smith提供。
“现在，我们看到这一切就发生在我们眼前，”萨勒斯卡补充道。亚马逊最近的一次干旱始于2023年，持续时间之长足以破坏浅水地下森林所享有的保护。
干旱恢复能力地图显示，最脆弱的森林靠近毁林弧线，大部分位于保护区之外。这些森林也是产生“大气河”的最重要因素，它将潮湿的空气输送到巴西的其他地区，包括南部的主要农业区。
“这不仅与亚马逊森林有关，还与更大范围的水文气候有关，”陈解释说。她说，森林砍伐和干旱的综合影响威胁着整个水文系统，这将产生深远的影响。
引用:
Chen, S.， Stark, S. C.， Nobre, A. D.， Cuartas, L. A.， De Jesus Amore, D.， Restrepo-Coupe, N.，…Saleska, S. R.(2024)。亚马逊森林生物地理学预测了对干旱的恢复力和脆弱性。大自然。doi: 10.1038 / s41586 - 024 - 07568 - w
横幅图像图片由Marielle N. Smith提供。
反馈:使用此表单向本文作者发送消息。如果你想发表公开评论，你可以在页面底部这样做。
点击分享到
