综述：整合干扰因素以提升对树种丰度与种群动态跨区域格局的理解

这篇综述系统探讨了气候变化（Climate Change）与地形（Topography）之外，四种主要干扰因子——极端天气事件（Extreme Weather Events）、病虫害（Insect Pests & Diseases）、人类活动（Landscape Modification）和火灾（Fire）——如何独立或协同影响北美森林树种丰度（Species Abundance）与种群动态（Demography）。作者强调需将干扰机制纳入宏观生态模型（Macroecological Models），以应对全球变化下扰动加剧的挑战，并为森林管理（Forest Management）提供科学依据。

　　

摘要

气候与地形长期被视为驱动树种丰度、种群动态及分布格局的核心因素，但干扰机制（Disturbance Regimes）通过影响树木死亡率、生长和补充 recruitment 在物种范围内发挥关键作用。随着干扰强度加剧，亟需超越气候中心论，将干扰整合至宏观生态研究中。本文综述了四种干扰因子（极端天气、病虫害、人类活动、火灾）对北美森林的独立与交互影响，强调其时空异质性及与气候变化的协同效应。东西部森林呈现显著差异：东部以病虫害和人类活动为主导，西部则受野火和干旱（Drought Intensity）影响更甚。文章还探讨了如何通过统计模型（Statistical Models）量化干扰效应，并指出数据产品创新为建模带来的机遇。

引言

传统观点认为森林格局由气候-地形二元框架主导（Brown, 1984），但干扰作为离散事件（Discrete Events）可打破这一范式。定义上，干扰指改变生态系统结构或资源可用性的突发性事件（Pickett and White, 1985），其类型涵盖 abiotic（如干旱、火灾）、biotic（如虫害）和 anthropogenic（如砍伐）。当代干扰格局的加速演变（如 megafires 频发、外来物种入侵）迫使研究者重新审视树种动态的驱动机制。尤其值得注意的是，干扰交互作用（如干旱加剧虫害爆发）可能引发非线性效应（Non-linear Effects），这对预测未来森林轨迹构成挑战。

极端天气事件

热浪（Heat Waves）、干旱和极端降水（Extreme Precipitation）的频率与强度随气候变化攀升，其影响具有尺度依赖性：个体树木可能因 hydraulic failure 死亡，而区域尺度上干旱可触发群落更替（Community Turnover）。例如，2012-2015年加州干旱导致约1.29亿棵树死亡，凸显极端事件的级联效应（Cascading Effects）。

病虫害

虫害与病原体通过直接（如韧皮部破坏）和间接（如降低抗火性）途径影响森林。典型案例包括山松甲虫（Mountain Pine Beetle）爆发致北美黄松（Pinus ponderosa）大面积死亡，以及栗疫病（Chestnut Blight）几乎灭绝美洲栗（Castanea dentata）。值得注意的是，气候变暖可能扩大害虫适生区（如舞毒蛾 Lymantria dispar 北侵），而干旱胁迫会增强树木对虫害的敏感性。

人类活动

从原住民的火管理（Fire Management）到现代城市化，人类通过土地利用变化（Land Use Change）系统性重塑森林格局。农业扩张导致东部硬木林碎片化，而城市绿化（Urban Plantings）可能意外引入入侵物种（如荷兰榆病 Dutch Elm Disease）。

火灾

尽管火是自然循环的一部分，但当代 megafires 的规模（如2020年加州火灾烧毁1.7万km²
）已超出历史波动范围。火后恢复动态（Post-fire Recovery）受气候-干扰交互作用调控：干旱区再生长可能受阻，而湿润区火适应树种（如班克松 Pinus banksiana）可通过球果 serotiny 快速再生。

干扰交互与地理格局

东西部差异显著：西部"火灾-干旱-虫害"三联征（Triple Threat）与东部"人类活动-病虫害"主导格局形成对比。模型需捕捉这种区域异质性（Regional Heterogeneity），例如用空间显式模型（Spatially Explicit Models）量化火灾与虫害的协同效应。

建模挑战

关键难点包括尺度匹配（如虫害的斑块性 vs 气候的广域性）和干扰序列（Event Sequence）的滞后效应。新兴技术如激光雷达（LiDAR）和卫星遥感（Remote Sensing）为量化干扰 severity 提供新途径。

展望

未来研究需开发跨尺度耦合模型（Cross-scale Models），整合 disturbance legacy effects 和气候反馈。森林管理应转向"韧性导向"（Resilience-based）策略，例如在东部控制入侵物种，在西部实施 prescribed burning。