森林的黑暗有助于阻止氮污染的影响,但这种情况将有所改变。 地平线杂志


精致的林地植物,如wood浆草或紫罗兰,以及耸立在其上的树种之间的平衡,都受到数十年累积氮污染的威胁。 一项研究发现,森林的黑暗减弱了氮的影响。 但是,由于树木容易遭受干旱和疾病的侵扰,森林注定会在未来放出更多的光。

森林覆盖了欧盟40%的土地面积,并且在某些国家/地区正在扩张,这主要是由于积极恢复或放弃了农业用地。 森林提供控制侵蚀和循环水等服务,但也越来越受到干旱和灰烬枯死等疾病的威胁。

比利时根特大学的生态学家Kris Verheyen教授说,要了解他们如何应对这些挑战,研究森林地面至关重要。

“这个草药层经常被遗忘。 有人称它为过渡层–您跨过该层查看树木,”他说。

然而,在温带森林中,脚下的生活占森林生物多样性的80%。 Verheyen教授说,草本植物层循环吸收磷,钾和氮等关键营养素,有助于分解枯枝落叶并过滤下一代树木,因为幼苗需要通过它才能进入树冠层。

记录

为了进一步了解森林地面,他领导了一个小组,该小组检索了整个欧洲4,000个森林地的记录,在某些情况下可以追溯到50年。 对于那些容易识别位置的人,研究人员走访以进行更新的测量。

该小组还将来自非洲大陆的森林土壤运到他们的研究站,在那里他们将它们纳入室外实验环境(称为中观空间),在其中他们改变了植物对氮,温度和光的获取途径。

“我们要回答的基本问题是,多个全球变化驱动因素如何确定随着时间的推移变化的轨迹,”领导该项目(称为PASTFORWARD)的Verheyen教授说。

总体而言,研究小组发现,森林生活的关键控制因素是光,这是防止其他变化发挥作用的瓶颈。

“这个草药层经常被遗忘。 有人称其为过渡层–您跨过该层查看树木。

比利时根特大学Kris Verheyen教授

氮污染

一个有力的例子就是它抑制了氮污染的影响。

氮的沉积是一个长期的问题,由农业肥料中的氨排放和氮氧化物作为燃烧化石燃料的副产物的产生而引起。 它从土壤中吸收某些养分,酸化土地,并导致藻类在水道中生长。

研究人员发现森林中有大量的氮沉积,并记录了其对物种的影响。 但是,“影响并不像我们预期的那样强,因为……可以利用氮,但是(森林地面上的)植物并不能真正受益,因为它们受到可利用的光量的限制,” Verheyen教授说。

一些植物-往往分布广泛并且可以在包括非本地物种在内的各种环境中生存的植物-具有利用氮素过量优势并使其生长的机制。 其他人(往往是范围较小的专家)则没有。 在阴暗的森林中,它们处于平等的地位。 但是,只要打开天篷并倒入光线,那些可以利用氮污染的设施便具有优势。

结果,欧洲森林已经失去了其更专业的物种,因此生物多样性下降。 Verheyen教授担心,由于树木因干旱和疾病而死亡,这可能会打开通向氮的闸门,因此林冠有打开的危险。

他说,这将导致草药层迅速而非常大的变化。

干旱本身就是气候变化的结果,尽管阔叶林目前的抵抗力更强,但近年来却在德国,比利时和法国的云杉林中杀死树木造成了“巨大”影响。

这并不意味着阔叶林没有开放的树冠,其中之一就是灰烬枯萎病。 Verheyen教授说:“我们确实有证据表明,由于灰烬的枯竭,您会得到大量的光,然后由于光不再是限制资源,所以底层建筑确实爆炸了。”

草本层可能发生的这些巨大且可能突然的变化将影响树木的再生,并且肯定会确定哪些物种能够通过草本层过滤器,而哪些则不能。 这将对营养循环产生影响,因为这种草药层确实会影响分解速度。

森林枯死可以打开防护棚。 当更多的光线进入时,森林会屈服于干旱和疾病。 图片来源-高对比度/维基媒体,根据CC BY 3.0 DE授权

正在缓冲

研究人员还发现,迄今为止,森林在缓冲植物免受外界气候变化的影响方面做得非常出色。

温度测量结果表明,森林的温度通常与气象站记录的温度大不相同-气象站始终远离树木。 例如,在夏天,它们的平均温度低4°C。 这不仅是因为浓密的树冠遮住了光线,而且还因为水从树叶到大气的蒸散作用将热量从森林中吸走了,植被阻止了微风的吹拂,这些微风会将温暖的空气混合到凉爽的地方。

根特大学(Ghent University)的生物科学家Pieter de Frenne教授说,尽管世界上三分之二的物种生活在森林中,而且碳和养分循环等森林过程都依赖温度,但气候模型并未考虑这种缓冲作用,他领导着FORMICA研究森林小气候的平行项目。

他说,这反过来解释了为什么在完整的森林中,森林物种的“改组”比欧洲变暖时所预测的要少的原因–森林缓冲使许多物种得以坚持。

“我们原本以为森林植物已经做出了更大的反应-以便更多的适应气候变化的物种进入社区,而更多的冷亲和性物种将会减少甚至在当地灭绝。”

但是这种影响不会永远持续下去,如果打开树冠,这些物种将在世界升温到森林外的温度时粗暴地醒来。

他说,缓冲正在为我们节省时间,因此物种有机会适应新的气候。

这项工作对森林的管理方式具有实际意义,PASTFORWARD和FORMICA小组现在希望开发一种工具,以帮助森林管理者确定可以清除多少冠层,例如用于采伐或作为循环的一部分。树木稀疏,称为交配-不会触发这种爆炸性增长。

一些专家认为森林中有七个层,而Verheyen教授的团队将其工作基于三个相互关联的层。 图片信用-Horizo​​n

本文中的研究由欧盟资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。



This article – “森林的黑暗有助于阻止氮污染的影响,但这种情况将有所改变。 地平线杂志
” – was originally published in Horizon, the EU Research & Innovation magazine

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