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为探究阿尔卑斯山区森林扩张等问题，研究人员模拟其未来动态，发现森林将快速扩张，为管理提供依据。
在欧洲阿尔卑斯山区，森林与人类的故事源远流长。过去，人们为了获取木材、发展农业，对森林进行了大规模的开发利用。那时，山区的森林不仅是木材的供应地，还承担着调节水源、稳固土壤、抵御自然灾害等重要任务。为了满足当地的粮食需求，高山地区的农业和畜牧业不断扩张，这使得森林面积大幅减少，森林的上缘也被迫下移。
然而，随着时代的发展，社会经济结构发生了巨大的变化。自 20 世纪中叶以来，山区的农业逐渐走向衰落，高海拔地区的农田和牧场被大量遗弃。这一变化带来了意想不到的结果，森林开始慢慢恢复生机，森林覆盖率和树木密度不断增加，森林的上缘也在悄然向上移动。
森林 - 草原生态交错带（forest-grassland ecotone）是山区景观的重要组成部分，它不仅为众多物种提供了栖息地，还具有重要的文化和生态调节功能。但是，随着气候和土地利用的变化，森林向更高海拔地区扩张，这对山区的生态系统产生了复杂的影响。不同的树种对气候变化的响应各不相同，有的树种生长速度加快，而有的则面临着生存挑战。例如，瑞士五针松（Pinus cembra L.）因生长季延长和夏季温度升高，生长趋势有所增加；但由于当前高海拔地区该物种幼体的遗传变异性较低，在未来快速变化的环境中可能面临局部灭绝的风险。此外，干旱期的延长对亚高山树种的径向生长产生了负面影响，有利于更耐旱的树种扩张。
在这样的背景下，为了深入了解未来森林的变化趋势，来自意大利 EURAC 研究中心阿尔卑斯环境研究所、芬兰自然资源研究所、德国慕尼黑工业大学生命科学学院等机构的研究人员，在《Landscape Ecology》上发表了一项研究。他们旨在探讨在潜在的草原遗弃、气候变化、自然干扰（风灾和树皮甲虫侵害）以及森林管理等因素影响下，阿尔卑斯东部景观中未来森林的扩张情况。
研究人员采用了基于个体的森林景观和干扰模型 iLand 进行模拟实验。iLand 是一个空间明确的基于过程的模型，能够模拟个体树木的再生、生长和死亡，以及它们与环境条件、管理措施和自然干扰的相互作用。研究区域选取了位于奥地利蒂罗尔州的 Stubai 山谷，该山谷是阿尔卑斯东部山区森林景观的典型代表。
研究人员设定了五种气候情景，包括历史气候情景以及四种未来气候变化情景，分别为温和（2081-2100 年温度升高 2.6°C，降水无显著变化）、温暖（温度升高 4.7°C，降水无显著变化）、温暖湿润（温度升高 4.6°C，降水增加 6.2%）和炎热干燥（温度升高 6.3°C，年降水量减少 18.3%）。他们假设即使在历史气候条件下，由于过去的土地利用，当前森林边缘可能远低于其潜在位置，上森林 - 草原生态交错带也会迅速向上移动；气候变化会影响模拟期末交错带移动的速度，更干燥炎热的气候条件会减缓树种沿山坡移动的速度；未来上森林 - 草原生态交错带在南坡的移动会更迅速，并且不同气候变化情景下未来物种组成会有所不同。
研究结果
- 树种海拔变化：在所有气候情景下，森林都在向高处扩张，森林区域和森林 - 草原生态交错带的平均海拔均向上移动。大部分海拔变化发生在 2100 年之前，南坡的变化速度更快。不同树种的海拔变化趋势各异，例如欧洲落叶松（Larix decidua Mill.）在所有气候情景下海拔变化最大，尤其是在南坡；瑞士五针松在不同坡向和气候情景下表现出不同的变化趋势，在南坡，它在 2100 年的海拔变化比在森林区域内更大，但在炎热干燥条件下，从 2140 年开始在生态交错带消失 。
- 未来物种组成：森林区域和森林 - 草原生态交错带的森林面积（以基部面积衡量）均有所增加。在森林区域，气候变暖且降水增加或稳定的情景下，基部面积增加更多；而在炎热干燥情景下，增加较少。在生态交错带，历史气候下基部面积增加 68.6%，气候变化情景下增加更多，其中温暖情景下增加最多，达 368.4%。不同树种在不同气候情景和坡向的分布变化明显，如挪威云杉（Picea abies (L) H. Karst.）在森林区域和生态交错带的表现不同，在炎热干燥条件下，其基部面积在森林区域尤其是北坡显著下降；欧洲落叶松在 100 年内迅速在所有可用地点建立，在生态交错带成为优势物种；苏格兰松（Pinus sylvestris L.）在极端气候条件下，在山谷入口处的优势地位得到加强，但随后被其他树种推向较低海拔 。
研究结论与讨论
研究结果表明，在阿尔卑斯山区，若高山草原被遗弃，森林将迅速向上扩张，这主要是因为过去的土地利用使当前森林边缘远低于其潜在位置，且在未来 100 年内，气候条件对森林扩张的限制作用较小。这一结果支持了研究的第一个假设，但不支持第二个假设，即不同气候情景下上森林 - 草原生态交错带和个体树种的海拔变化差异几乎可以忽略不计。不过，在更高海拔地区，气候可能成为主导因素，对生态交错带的动态变化产生更大影响。
研究还发现，生态交错带的移动在南坡更为明显，气候变化不仅影响树种组成，还影响森林的密度和蓄积量，这与第三个假设相符。在物种响应方面，气候变暖虽不是森林 - 草原生态交错带森林扩张的主要驱动因素，但会显著改变亚高山森林的树种组成和生长量。不同树种对气候变化的响应不同，挪威云杉在不同环境下表现出不同的适应性，而欧洲落叶松具有较强的扩张能力。
该研究也存在一定的局限性，如未考虑放牧和草本植物竞争等因素，对自然干扰的影响未进行量化，森林管理未根据物种组成变化进行调整，且模型在模拟森林边缘动态时存在一定挑战。然而，总体而言，这项研究为阿尔卑斯山区未来森林和森林 - 草原生态交错带的变化提供了可靠的预测，为制定长期的景观管理策略提供了重要依据，有助于平衡环境保护与人类需求之间的关系。
