物理科技生物学-PHYICA

森林黑暗有助于抵御桐野诚氮污染的影响——但这种情况将会改变

地球 2022-02-08 00:00:09

阿诗玲·欧文,《地平线:欧盟研究与创新杂志》 生长在脚下的生物占温带森林生物多样性的80%

信用:pikist

com/根据CC0许可 研究人员说,欧洲的森林正坐在一个污染定时炸弹上,当它爆炸时,可能会改写它们的生态

脆弱的森林地面植物,如酢浆草或紫罗兰,以及高耸在它们上面的树种之间的平衡,都受到几十年累积的氮污染的威胁

一项研究发现,森林的黑暗抑制了氮的影响

但是随着树木屈服于干旱和疾病,森林注定会在未来让更多的光进来

森林覆盖了欧盟40%的土地面积,并在一些国家不断扩大,主要是因为积极的恢复或农业用地的放弃

森林提供了控制侵蚀和循环水等服务,但它们也越来越受到干旱和灰死病等疾病的威胁

比利时根特大学的生态学家克里斯·费尔海恩教授说,要了解它们是如何应对这些挑战的,研究森林地面至关重要

“这一层药草经常被遗忘

有人称之为跨越层——你跨过它去看树,”他说

然而,在温带森林中,脚下的生命包含了森林80%的生物多样性

教授说,草本层循环磷、钾和氮等关键营养物质,有助于分解树木凋落物并过滤下一代树木——因为幼苗需要通过它才能踏上树冠之旅

费尔海恩

记录 为了更好地了解森林地面,他领导了一个团队,检索了欧洲4000块林地的记录,有些记录可以追溯到50年前

对于那些位置容易识别的人,研究人员进行了访问,以进行更新的测量

研究小组还将欧洲大陆周围的森林土壤运送到他们的研究站,在那里他们将它们整合到户外实验环境中,称为围隔,在这里他们改变植物对氮、温度和光的获取

“我们想要回答的基本问题是,随着时间的推移,多重全球变化驱动因素如何决定变化的轨迹,”教授表示

费尔海恩,这个项目的领导者,被称为“前进”

森林枯死可以打开保护罩

当更多的光照进来时,森林可能会遭受干旱和疾病的侵袭

信用:高对比度/维基媒体,由CC 3授权

0 DE 总的来说,研究小组发现森林生命的关键控制因素是光,光是阻碍其他变化发挥作用的瓶颈

氮污染 这方面的一个强有力的例子是它抑制了氮污染的影响

氮沉降是一个长期存在的问题,是由农业肥料中的氨排放和燃烧化石燃料的副产品氮氧化物的产生造成的

它从土壤中吸取某些养分,酸化土地,并导致藻类在水道中生长

研究人员在森林中发现了大量的氮沉积,并记录了其对物种的影响

但“效果没有我们预期的那么强,因为……氮是可利用的,但植物(在森林地面上)不能真正受益,因为它们受到可利用的光量的限制,”教授说

费尔海恩

有些植物——往往分布广泛,可以在包括非本地物种在内的各种环境中生存——拥有利用过量氮并生长更多的机制;其他人——往往是范围较小的专家——则没有

在阴暗的森林里,他们是平等的

但是一旦天篷打开,光照进来,那些能够利用氮污染的人就有优势了

其结果是,欧洲森林已经失去了它们更专业的物种,从而经历了生物多样性的下降

教授

费尔海恩担心,随着树木死于干旱和疾病,森林树冠有打开的危险,这可能会打开氮的闸门

“这将导致草本层迅速和非常大的变化,”他说

近年来,干旱——其本身是气候变化的结果——对德国、比利时和法国的云杉林造成了“巨大”的死亡,尽管阔叶林目前更具抵抗力

这并不意味着阔叶林没有树冠开放——一个例子是灰死病

“我们确实有证据表明,由于火山灰的消失,你得到了大量的光,然后地下空间真的爆炸了,因为光不再是一种限制性资源,”教授说

费尔海恩

一些专家认为森林有七层

费尔海恩的团队将他们的工作建立在三个相互关联的层面上

信用:地平线 “草本层中可能发生的这些大的、可能是突然的变化将影响树木的再生,并且肯定将决定哪些物种能够通过草本层的过滤,哪些不能

它会对营养循环产生影响,因为这种草本层会影响分解速度

" 缓冲 研究人员还发现,到目前为止,森林在缓冲植物抵御外部更广泛的气候变化方面做了出色的工作

温度测量显示,森林的温度通常与气象站记录的温度有很大不同——气象站总是远离树木

例如,在夏天,平均气温要低4摄氏度

这不仅是因为厚厚的树冠挡住了光线,还因为水通过树叶蒸发到大气中,从森林中吸收热量,植被阻挡了将温暖的空气与凉爽的空气混合在一起的微风

根特大学的生物科学家彼得·德·弗伦纳教授说,气候模型没有考虑到这种缓冲作用,尽管事实上世界上三分之二的物种生活在森林中,森林过程如碳和养分循环取决于温度,他也是研究森林小气候的并行FORMICA项目的负责人

这反过来解释了为什么在完整的森林中,随着欧洲变暖,森林物种的“重组”比预期的要少,他说——森林缓冲让许多物种得以生存

“我们本以为森林植物已经做出了更强烈的反应——这样更多适应温暖环境的物种就会进入群落,更多冷亲和物种就会减少,甚至在当地灭绝

" 但是这种影响不会永远持续下去,如果树冠被打开,这些物种将会猛然觉醒,因为它们的世界正在变暖,达到森林外的温度

“缓冲为我们赢得了时间,因此物种有机会适应新的气候,”他说

这项工作对森林的管理方式有实际意义,PASTFORWARD和FORMICA团队现在希望开发一种工具,帮助森林经理计算出他们可以移除多少树冠——例如,为了收获或作为被称为修剪的树木稀疏周期的一部分——而不会引发这种爆炸性增长。

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