全球氣候變化背景下森林生態系統現狀和響應機制研究

摘 要：全球氣候變化對生態環境的影響正引起人們的廣泛重視，森林生態系統對未來全球氣候變化的影響成為人們關注的重點。基于此，本文分析全球氣候變化背景下森林生態系統產生的變化，并探討相關的響應機制。

關鍵詞：全球氣候變化;森林生態系統;響應機制

全球氣候變暖已經是一個不爭的事實。氣候變化改變的不只是天氣，而且森林、河流、湖泊、草原都會受到氣候變化的影響，這些影響可能會影響人類的生存與發展。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在第五次評估報告中指出，氣候變化已經是一個全球性問題，全球氣候變暖的趨勢仍在繼續。導致全球氣候變化的主要原因是溫室氣體排放和其他人為驅動因子。隨著氣溫不斷升高，加之人類活動的影響，導致氣候變化具有動態不確定性[1]。

森林作為全球陸地生態系統的重要組成部分，對未來氣候變化的響應成為人們關注的重點。森林生態系統的主體是樹木，樹木具有吸收大氣中二氧化碳的作用，并且通過植樹造林可以有效改善全球氣溫變暖問題。因此，森林生態系統與氣候之間有著密切的聯系。該文主要研究氣候變化背景下森林生態系統發生的變化，并分析森林生態系統對全球氣候變化的反饋以及對氣候的調節作用，使人們充分認識到兩者之間的關系，并掌握兩者之間的響應機制，以促進生物多樣性發展，保護環境，促進林業可持續發展。

一、氣候變化背景下森林生態系統發生的變化

（一）森林植物物候的變化

物候學是研究自然界動植物和環境條件（氣候、水文、土壤條件）周期變化之間相互關系的學科。其中，氣候變化對植物物候的影響最大，同時植物的變化也能準確反饋出氣候的變化。所以，當下人們主要使用物候法對生態系統的物種進行研究和檢測氣候變化響應。目前，在全球氣候變暖的情況下，植物物候變化已成為重要的研究方向。大量研究結果表明，氣候變化會導致植物開花時間有所提前，在我國，隨著溫度上升，長江流域和黃河流域地區的春季物候期明顯提前。近50年內，全球平均氣溫明顯提升，各個國家植物的生長季節提前、衰落季節延遲[2]。

（二）森林結構、分布和組成的變化

森林結構包括森林植被的營養結構、年齡結構、空間結構和組成結構。森林結構在一定程度上受到氣候變化的影響。相關學者研究不同的氣候變化對森林生態系統結構和功能的影響，結果表明在江西省泰和縣，不同氣候變化影響下木荷、濕地松和馬尾松會提前成熟，且年齡會越來越大，而其他植物的齡級會越來越小[3]。

有關研究表明氣候成為調節樹種地理分布的首要因子[4]。隨著氣候的變化，大部分植物都有向北擴張的趨勢，這種現象在北半球表現較為明顯[5]。例如，我國東北地區的紅松林明顯發生了北移，同樣在大、小興安嶺具有這種趨勢。另外，一些山地系統的植物也逐漸向海拔更高的地區遷移。

（三）森林生產力的變化

森林和森林生產力對于人類發展有重要的影響，而研究證明氣候變化會直接影響森林生產力和森林生態系統。有關學者通過模擬試驗來研究氣候變化對森林生產力的影響，結果表明二氧化碳濃度的上升能明顯提升植物生長率，且能提高生物量和植物生產力[6]。一般二氧化碳濃度升高，對于森林生產力和生物量而言，只有在短期內才會有促進作用，而在氣候變化背景下，如果長期持續發展，可能導致森林生產力下降。氣候變化會直接影響植物在夜間的呼吸作用，氣溫升高使植物的呼吸作用增強，降雨量的減少導致干旱加重，導致森林植被的凈初級生產力（NPP）持續下降。有關學者對亞馬遜河流域熱帶雨林地區進行研究，結果表明氣候變暖會導致森林生態系統NPP明顯下降。另外，一些極端氣候發生頻率的增加也會影響森林生態系統[7]。

面對氣候變化，可通過不同的氣候模式分析氣候對森林生產力的影響。有關學者預測未來NPP增加、森林向兩極遷移，森林生產力會大幅度提升[8]。但也有學者研究表明，到2030年氣候變化可能不會影響我國森林生產力從東南向西北的變化趨勢，但是會增加一定的森林生產力[9]。

（四）森林碳庫的變化

占陸地面積的1/5的森林是陸地生態系統中最大的碳庫，蘊含著大量的碳資源。而氣候變化會在一定程度上影響森林碳庫。隨著全球經濟的發展，大氣中的二氧化碳濃度持續增加，全球溫室效應越來越明顯，植物生長期不斷延長，再加上植樹造林措施的不斷實施和氮沉降，森林碳庫碳儲量呈現上升趨勢。植被覆蓋指數和森林清查數據顯示，我國東北地區的森林碳儲量在不斷增長，其中增長速度最快的地區是小興安嶺北部和長白山。相關模擬研究結果表明，氣候變暖會增加碳的儲藏量。但是對于中低緯度地區而言，隨著氣候變暖，熱帶雨林和溫帶森林的碳儲量會明顯減少。

森林不僅具有生物量碳，還具有較多土壤碳。但相關模擬研究結果表明，隨著氣候變暖，我國北方森林土壤中的碳含量大大降低。

（五）森林生物多樣性的變化

森林生態系統具有生物多樣性的特征，但隨著氣候變暖，森林生態系統的穩定性受到嚴重威脅，物種的數量和有效生境也受到了影響，很有可能導致部分物種滅絕。全球氣溫變暖會影響海平面的高度，海平面上升會導致很多沿海地區的森林物種滅絕。美國學者通過相關模型研究發現，受氣候變化影響，北方林種將逐步被南方林種替代。氣候變化除了會導致部分物種滅絕外，還會導致其他物種數量增加。澳大利亞的學者利用模型研究氣候變化對森林生物多樣性的影響，發現寄生蟲科、步行蟲科物種數量及森林樹種密度會降低，而膜翅目昆蟲、軟體動物類密度有一定的增加。另外，美國學者研究發現，氣候變化會使山核桃木變成楓樹，減少了物種的多樣性[10]。

氣候變化下大氣中二氧化碳濃度的增加，有利于C3植物生長，但對C4植物構成威脅，從而導致低營養生態系統更易受到入侵，這在一定程度上改變了森林生態系統的生態結構。另外，氣候變暖還會降低部分地區的降水量，那么就更易被其他物種入侵。

（六）森林生態服務功能變化

森林具有凈化大氣環境、積累營養物質、固碳釋氧、保育土壤和涵養水源等功能，還有森林游玩休憩和保護生物多樣性的服務功能。目前，雖然還沒有直接找到氣候變化對生態服務功能的影響，但已有學者對其進行了大量的研究。

氣候變化對森林生態系統的影響取決于生態因子之間的相互作用，氣候變化會影響生態系統的過程，從而影響森林生態系統的服務功能和生物多樣性。已經有學者對其進行了充分的研究，雖然森林面積在不斷減少，但是服務價值卻在持續增加，如休閑游樂、基因資源和原材等方面的價值都在不斷增加[11]。

二、森林生態系統對氣候變化的反饋

森林與氣候間的相互作用非常復雜。現在有關的模型預測研究中為了避免這種復雜的關系，往往很少考慮氣候變化所引起的森林變化對氣候的反饋作用。森林生態系統會直接受到氣候變化的影響，也會對氣候變化產生一定的響應機制。一是氣候變化會影響森林碳庫，而森林碳循環的改變可能會使森林成為大氣中二氧化碳的源或匯，造成大氣中二氧化碳濃度升高或降低，從而進一步加強或削弱全球變暖。二是氣候變化會影響森林結構、分布和組成，而森林結構和分布的變化將改變地表原有的反射率和全球的水循環模式。三是降雨格局和氣候變暖的改變會增強植物的光合作用，那么森林土壤和植物的呼吸作用就會受到影響。不同地區的森林生態系統不同，所以反饋響應也不同，寒帶或者溫帶的森林生態系統對氣候變化的反饋具有不確定性，而熱帶雨林對氣候變化卻具有減緩作用。

森林生態系統是陸地生態系統的主體，且組成越豐富，結構就越復雜，說明抗干擾能力強、穩定性好。另外，森林生態系統具有較強的適應性，在一定變化范圍內具有穩定性和滯后性的特點，所以必須要合理控制氣候變化情況，提前采取預防措施。

三、結語

雖然，目前對氣候變化與森林生態系統關系的研究主要是利用模型，與實際情況存在一定差異，研究結果具有不確定性，但是可以肯定氣候變化對森林生態系統具有一定影響。為了地球能長期穩定發展，必須要對森林進行科學合理管理，提高森林的抵抗災害能力，促進森林向多服務、多產品、多價值和多用途方向發展。

在林業發展過程中，要結合實際情況，采用科學合理的措施，推動林業更好發展。一是從源頭上減少森林退化和毀林現象的發生，進而控制溫室氣體排放量，使氣候變化得以緩解;二是全面落實退耕還林政策，種植更多樹種，增加森林面積;三是加大對天然林的保護、管理力度，重點要加強對森林病蟲害的檢測和科學綜合防治，以及加強森林大火的防控和火災后的恢復管理;四是制訂科學合理的森林經營措施，確保森林分布密度合理;四是加快碳匯林業的發展，并根據實際情況制訂合理的管理方案。森林經營和減緩氣候變化需要所有利益相關者包括政府機構、非政府組織、多個行業、部門之間相互協作，才可能實現多贏的局面。

參考文獻：

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