氣候變化下高山植被的響應研究綜述

熊巧利，孫靜

1.黔西南州生態環境局興義分局；2.云南省地礦測繪院

近百年來全球氣候正在經歷一次以變暖為主要特征的顯著變化，全球平均陸地表面氣溫自19世紀后期以來持續升高，其升高趨勢在1880-2012年為0.086-0.095℃/10a；1979-2012年達到0.254-0.273℃ /10a[1]。

我國的氣候變化趨勢與全球基本一致，特別是近50年來，增暖趨勢尤為顯著；第二次氣候變化國家評估報告指出1951-2009年我國地表平均氣溫上升了1.38℃，變暖速率為0.23℃/10a，高于同期全球增溫平均值[2]。強烈的氣候變化對自然生態系統的分布、生產力、服務功能等已經造成了清晰可辨的影響[3]。揭示氣候變化背景下自然生態系統的響應，成為生態學和環境科學研究的熱點[4]。

植被是指一個地區土地表面所覆蓋的植物群落的總稱，它是陸地生態系統和自然環境的重要組成部分，對地球生態系統最重要的作用是吸收轉化太陽能，提供第一性生產力。植物生態學觀點認為，控制植被類型地理分布最重要的因子是氣候。對植被地理分布與氣候要素之間的關系進行系統分析研究，準確預測氣候變化對植被分布的影響，對于科學認識氣候變化對生物多樣性的影響和制定有效的應對對策具有十分重要的理論和現實意義[5]。

高山植被是指位于林線以上的植被，通常情況呈斑塊狀分布，是由具有耐寒、旱與適冰雪特性的植物組成的群落類，常見植被類型包含高山稀疏植被、高山墊狀植被、高寒草原等。其中西南地區高山植被僅有高山稀疏和高山墊狀植被兩個亞類。由于西南地區的特殊環境條件，產生了豐富的具有重要生態和經濟價值的物種，特別是各種特有植物，在高山地區環境變化檢測和水土保持方面起著重要作用[6]。已有研究表明：氣候要素的改變將導致眾多高山植物的生存更加艱難，植物多樣性也大幅減少[7]。而氣候變化驅動的生態響應仍是一個尚未系統回答的科學問題[8]。

我國西南地區是全球進行生物多樣性保護的重點關注地區。由于生態系統極為敏感和脆弱，近幾十年來西南地區的氣候變化特征顯著[9]，相關研究也表明，未來氣候情景下中國自然生態系統整體表現為適應性減弱，高寒植被群落表現出逆行演化的趨勢。研究西南地區的高山植被在未來氣候變化下的響應顯得尤為重要，對如何在發展經濟的同時維護區域生態安全水平具有重要意義。

植被分布格局、規律與氣候三者之間的關系一直以來都是生態學、氣候學研究的重點之一。氣候變化將導致植被發生巨大變化，植被的所有變化都是長期以來物種逐步適應當地氣候變化帶來的最終結果，顯示了不同物種與氣候之間關系的復雜性。相比之下，高海拔地區的生態系統更加脆弱，對氣候變化的響應更為明顯，高寒植被能明顯地預兆全球變化[10]。近年來，國內外就高山植被對氣候變化下的響應展開了大量研究，主要集中在全球較為熱點關注的青藏高原、喜馬拉雅山脈和阿爾卑斯山脈等地；大多是針對具體的某個物種進行氣候變化下地理分布的預測研究。

越來越多的證據表明，世界各地的物種正通過改變它們的地理分布來應對氣候變化，盡管這種變化可能是不定向的、不均勻的，但它們常常是隨著溫度的升高而向極地和向上傾斜的[11]。近十幾年來，青藏高原的生態環境也因全球變暖而發生了明顯的變化，這些變化具體表現為凍土和冰川的退縮、湖泊和濕地的萎縮、高寒草地的退化等[12]。張笑鶴（2011）[13]指出，中國西南地區高海拔地區植被生長與溫度的相關性較大，氣候變暖是該地區植被地理分布變化的主要原因。Remya等[14]采用生物氣候變量數據，用MaxEnt模型對印度東高止山脈的植物預測當前和未來生境適宜性的棲息地分布，從中發現年均氣溫、年降水量以及最濕月降水量三大因素是影響其地理分布的最主要因子，在2050年和2070年研究區域的大針茅生境適宜性分布將顯著減少。Zhu等[15]用MaxEnt模型和GIS技術模擬歐亞大陸草原的三種針茅潛在分布和轉移，結果表明，溫度是決定其地理分布最關鍵的因素，隨著全球氣候變暖，在2070年其分布面積將有不同程度的減少。

Singh等[16]選取了喜馬拉雅林線附近145個樣點的常見植物種類，分析物種對氣候變化的反應和影響因素，結果表明，物種隨海拔分布的最重要的氣候影響因子是溫度，非氣候因素的影響不可忽視，如地形和放牧。Hu等[17]從青藏高原高寒草地中選出典型的嵩草種作為研究對象進行氣候變化對物種分布的影響研究，模擬結果表明，蒿草在青藏高原的分布受到“年降水量”和“全年最濕季（夏季）、最干季（冬季）降水量”的強烈影響，6種嵩草種類有4種不同的“退/擴”樣式，所有這些變化類型都是青藏高原地區不同物種對當地氣候變化長期適應的結果，反映了不同物種分布與氣候變化關系的復雜性。

研究植被與氣候的關系是現今全球氣候變化的研究前沿課題之一，與此同時，國內外學者也對氣候變化對植被生態系統的影響給予了相當程度的重視。氣候變暖已成為事實，面對氣候變化，生態系統如何趨利避害？迫使我們需要弄清氣候各要素變化與植被生態系統的響應關系。高山植被生長對氣候變化十分敏感，能夠捕捉全球氣候變化影響的早期信號。但是，有關高山植被生長脅迫的限制因子及其生態學的機理解釋一直缺乏共識[18]。

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高山植被位于高山帶，由耐寒、旱與適冰雪的植物組成的各種群落類型。地生態學上的高山帶界于雪線與山地森林上限之間；氣候干旱的高山以融凍泥流及頻繁的周日融凍交替處為下界。

按垂直高度的差別，高山植被分為：①亞冰雪植叢帶。呈不連續分布，有人稱為高山冰緣植被。位于雪線與連續高山植被上限之間，巖屑、倒石堆及冰磧物發達，巖隙石縫間有細土物質，為寒凍土，生長著個別高山植物；②高山植被帶。位于高山帶中部，由典型的低矮、寒（旱）生高山植物組成；③亞高山植被帶。屬山地森林（或其它山地植被類型）與高山植被間的過渡植被帶。高山植被包括高山苔原、亞高山草甸和高山草甸、亞高山灌叢和高山灌叢、高山座墊植被、高山草原、高山荒漠、高山稀疏植叢及高山沼澤等基本類型。中國高原高山廣布，高山植被類型極為豐富。