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当前热带森林因土地利用变化严重退化,恢复工作亟需精准长期树木生长测量。研究人员对巴西大西洋雨林修复项目中树木展开研究,发现多数树木有可交叉定年的生长轮,群落级生长信号受水热影响。这为热带修复和树木年代学发展提供依据。
在地球的热带地区,森林宛如大自然的绿色宝藏,不仅是无数珍稀动植物的家园,还在全球碳循环和气候调节中发挥着关键作用。然而,过去和现在持续的土地利用变化,如同一场无情的灾难,让热带森林和林地遭受严重的砍伐破坏,生态系统岌岌可危。为了拯救这些受损的生态系统,世界各地纷纷开展热带生态系统恢复项目。但在恢复过程中,面临着诸多棘手问题,其中准确且长期地测量树木生长情况成为关键难题。因为只有掌握树木生长的真实数据,才能科学地选择适合特定生态系统的物种,制定有效的管理策略。
在此背景下,来自国外的研究人员决心攻克这一难题。他们聚焦于巴西大西洋雨林的修复项目,开展了一项极具意义的研究。研究人员深入探索在该雨林修复项目中的树木,是否能够形成便于交叉定年(一种通过对比树木生长轮特征来确定其生长年份的技术)和分析气候信号的生长环。
研究人员在巴西圣保罗州博图卡图市选取了两个相邻的实验性恢复林分(1997 年建立)作为研究场地。这里属于大西洋森林生物群落的半落叶林区域,气候温暖湿润,属于 Aw 型。研究人员对分布在 18 种最常见物种中的 43 棵树木进行了详细分析。
研究结果令人振奋。所有被分析的 18 种树木都展现出具有明显界限的生长环。其中,8 种树木以纤维增厚作为区分生长环界限的特征,13 种具有边缘薄壁组织,8 种在导管直径和 / 或分布上存在差异,11 种拥有两种或更多的解剖学标记。35 棵来自不同物种的树木,其生长环能够进行交叉定年,基于此,研究人员成功构建了一个可靠的多物种年轮宽度年表。这一在热带地区前所未有的群落级生长信号,经研究发现,它取决于树木对水可用性和温度的一年滞后生长响应。同时,非结构性碳水化合物(NSC)的动态变化可能参与了这种延迟的气候效应,而且林分中树木间相对均匀的光照条件对于检测生长信号至关重要。
这项研究意义重大。从热带生态系统恢复角度来看,通过树木年轮分析,研究人员得以评估正在恢复的森林群落对气候的敏感性,这为后续的恢复工作提供了关键数据支持,有助于更科学地推进热带生态系统的修复进程。从树木年代学发展角度而言,恢复项目为热带树木年代学研究提供了独特的实验环境,推动了该学科在热带地区的发展。该研究成果发表在《Dendrochronologia》杂志上,为相关领域的研究开辟了新的方向。
在研究方法上,研究人员主要运用了以下关键技术:首先是树木样本采集技术,在选定的两个恢复林分中,精心挑选 43 棵分布于 18 种常见物种的树木进行样本采集;其次是生长环特征分析技术,通过对采集样本的解剖学分析,确定生长环的特征和界限;最后是交叉定年技术,利用该技术判断生长环的年份,进而构建多物种年轮宽度年表。
研究结果方面:在生长环特征上,所有 18 种分析物种均表现出具有明显界限的生长环,且各物种具有不同的解剖学特征来区分生长环。通过交叉定年,成功确定 35 棵树的生长轮可交叉定年,从而构建了多物种年轮宽度年表。关于气候信号影响,研究发现群落级生长信号由树木对水可用性和温度的一年滞后生长响应决定,NSC 动态和相对均匀的光照条件在其中起到重要作用。
研究结论表明,在巴西大西洋雨林的修复项目中,多数树木能够形成可交叉定年的生长环,并且存在受水热影响的群落级生长信号。这一结论为热带森林恢复项目提供了重要的科学依据,有助于优化物种选择和管理策略。同时,也为热带树木年代学研究提供了新的思路和方法,推动了该领域的进一步发展。研究还指出,群落级信号在其他地区是否存在以及 NSC 在调节树木生长对气候响应中的作用,仍有待进一步深入研究,这也为后续研究指明了方向 。